基于道岔曲线信息的列车定位方法研究

在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

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在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

列车运行建模与速度控制方法综述

随着社会的快速发展,如何保障列车行车安全,准点到达,舒适运行及节约能源成为列车运行发展趋势。因此,完备的列车自动控制系统成为现代铁路的研究目标。有效的列车运行过程模型描述和合适的运行速度控制方法是列车自动控制系统的核心。通过介绍列车自动控制系统的主要组成部分概述了列车自动控制系统的基本原理。归纳分析了近些年来列车运行过程模型描述手段和方法,并阐述了列车运行速度控制方法的发展历程,最后对我国列车的自动控制前景作了展望。     

低成本列车运行控制系统专用数据库及定位匹配算法

系统研究了列车运行控制系统的专用数据库,构建了数据库的数据模型与数学拓扑模型,根据铁路运输的特点,给出铁路轨道定位领域的自适应定位匹配算法,将铁路轨道分为直线和曲线两个部分,采用基于移动距离窗的定位匹配算法实现了实时、精确和快速的定位匹配.在北京局三家店调车场进行了实验,证明本文研究的专用数据库在列车定位领域具有重要的实用价值.     

计算机和微波应答器列车控制

日本铁路技术研究所（RTRI）同Nippon信号公司合作开发了一种新型的计算机和微波应答器辅助列车控制系统，称为Combat，用于单线线路上。Combat利用无线电而不是轨道电路来探测列车。     

基于卫星导航的列车轨道占用加权识别方法研究

全球卫星导航系统在列车位置服务中的研究越来越广泛，基于卫星导航的列车定位方法可结合轨道电子地图将卫星定位结果转换为一维轨道里程值，其中列车轨道占用状态的正确识别是列车卫星定位的基础.本文提出一种基于地图匹配的适用于道岔区段内列车轨道占用加权识别方法，首先构建列车卫星定位的置信区域，然后计算置信区域内的线路数据与原始卫星定位结果的距离偏差和方向偏差等，对列车的轨道占用状态进行识别，并综合考虑铁路线路的拓扑结构，以及列车运行状态以提高运算效率.结合现场数据并与垂直投影法和交互多模型法对比可知，本文方法在保证轨道占用识别正确率的基础上，提高了计算效率.     

基于卫星导航的列车轨道占用加权识别方法研究

全球卫星导航系统在列车位置服务中的研究越来越广泛，基于卫星导航的列车定位方法可结合轨道电子地图将卫星定位结果转换为一维轨道里程值，其中列车轨道占用状态的正确识别是列车卫星定位的基础.本文提出一种基于地图匹配的适用于道岔区段内列车轨道占用加权识别方法，首先构建列车卫星定位的置信区域，然后计算置信区域内的线路数据与原始卫星定位结果的距离偏差和方向偏差等，对列车的轨道占用状态进行识别，并综合考虑铁路线路的拓扑结构，以及列车运行状态以提高运算效率.结合现场数据并与垂直投影法和交互多模型法对比可知，本文方法在保证轨道占用识别正确率的基础上，提高了计算效率.     

基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法

识别列车所在轨道，是列车运行控制系统必不可少的功能. 提出一种数字轨道地图辅助的基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法. 首先，在考虑全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)与方向相关测量误差的基础上进行地图匹配，采用卡尔曼滤波算法处理速度测量值，通过加权求和的方式对GNSS与速度信息进行融合，获得列车沿轨道方向的一维位置；其次，对列车位置假设进行贝叶斯建模，计算在给定GNSS与速度测量的前提下所有可能的位置假设的概率；最后，与设置的假设概率阈值进行比较，对不同的识别结果进行分类. 实验结果表明，基于贝叶斯建模的轨道占用识别法能够减少剔除小概率假设所需的距离，与垂直投影法相比，该方法可以对列车所在轨道做出更确定的判断.     

常用制动在列车超速防护系统中的应用

在列车超速防护系统具有紧急制动的基础上，增加常用制动的功能，使超速防护系统功能更加完善；更符合铁路现场的需要；更接近列车自动控制系统。本文就常用制动自动控制及其与铁路信号、列车减压量的关系作了分析，介绍了常用制动的计算机实时控制方式，并对整个常用制动和紧急制劝的动作过程和时序作了阐述。     

铁路枢纽车流组织的研究

通过对铁路枢纽列车的解编、运行以及在货运站作业的系统研究，提出了枢纽小运转列车编组方案的经济数学模型，为合理地制定枢纽小运转列车编组计划提供方法。     

基于GIS的客运专线全寿命信息管理系统研究

在分析客运专线全寿命管理的必要性的基础上,提出了以地理信息系统和数据库等IT技术为手段的客运专线全寿命信息管理系统结构体系与数据维护工作的内容,并阐述了数据采集的重要性和数据的规范化。     

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

引入轨道特征的北斗列车定位方法研究

列车定位是轨道交通众多应用的基础条件,北斗卫星导航用于列车定位能够有效提升我国轨道交通装备的自主性.针对列车北斗定位性能对运行条件的适应性需求,本文提出一种引入轨道特征的北斗列车定位方法,该方法从轨道电子地图中提取轨道特征参数,在列车状态预测的系统模型中增加轨道约束,并利用一维地图位置预测拓展北斗导航卫星的伪距测量.利用现场实测数据构建场景进行仿真.所得结果表明,本文提出的方法能够提高列车定位解算对卫星可视条件的鲁棒性,有效拓展北斗列车定位在恶劣观测条件下的可用水平,具有较高的实际应用价值.     

混合动力列车电源系统控制策略

为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量, 控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.      

基于形式化方法的道口控制系统规范建模与验证

为了增强铁路道口控制系统设计的可靠性,使用一种形式化方法对该系统进行建模与验证. 基于道口管理规范,在分析系统各类属性与事件流程的基础上,使用UML图方法并结合精化策略建立了系统各层的Event-B语言模型. 通过对不变式的证明义务进行证明,验证了系统设计中的安全、时间特性,检查出了需求规范分析中的缺陷,提出了增强系统稳健性的改进方案,修正了系统的设计原型. 最后,通过不变式冲突与死锁检验进一步确认了模型的正确性. 研究表明文中方法提高了形式化建模过程的准确性与层次性,且确认得出目前规范中存在列车驶入道口时不能确保道口出清的缺陷,证实了使用本文形式化流程可以验证道口控制系统的需求规范并形成可靠的设计原型,从而可提高铁路道口的安全性.      

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在轨道交通系统中,列车的运行控制系统是确保列车运行安全和提高列车运行效率的核心子系统。列车运行机理的分析,列车追踪模型和算法的建立,是开发列车运行控制系统的基础。本文根据地铁列车追踪运行的特点,建立了固定自动闭塞系统下的元胞自动机模型,并对北京地铁2号线进行了模拟仿真。通过时空图和速度—时间—位移图,我们研究和探讨了地铁列车追踪运行的一些主要特性,分析了速度、时间、位置之间的相互变化。模拟结果再现了地铁列车运行时列车流的动态特性。通过对比分析模拟结果和实际运行结果发现,所提出的模型是一种有效的模型,可以很好地用来描述地铁中列车运行的特点。     

基于时间逼近搜索算法的城轨列车运行节能优化研究

针对地铁列车准点节能运行,提出了基于时间逼近搜索的列车节能优化算法。首先建立城市轨道列车在满足定时运行条件下的节能控制模型,通过庞特利亚金最大值原理得到了列车节能最优控制工况集;其次,推导了列车在不同节能运行模式下的能耗差异;在此基础上,提出了一种将列车运行区间进行分段优化的方法,采用时间逼近搜索求解列车工况转换点的位置,最终达到定时节能运行的目的。以上海地铁3号线铁力路至友谊路线路为算例,与实测负荷过程对比,列车采用本文算法优化后可节能12.5%。      

基于DEA的城际铁路列车开行方案评价

旅客列车开行方案评价是优化开行方案的重要手段之一。通过分析我国城际铁路运营特征,建立起城际铁路开行方案指标体系,结合DEA方法的特征对城际铁路列车开行方案评价可行性进行了分析,应用DEA方法中的C2R和BC2模型,对沪宁城际高速铁路列车开行方案的整体有效性和技术有效性加以例证分析。结果表明,方法符合运营实际,该方法的采用对城际铁路列车开行方案的评价研究将起到很好的借鉴作用。     

客运专线综合运营调度系统Agent结构和规则描述

为提高客运专线综合运营调度系统的智能性,采用智能体(Agent)技术,将运输调度决策过程看作是Agent之间的协商过程,建立了客运专线综合运营调度系统的多智能体(MAS)体系结构。将列车运行调度子系统、动车组调度子系统、牵引供电调度子系统和车站分别抽象为Agent,所有Agent构成了Agent社会,给出了Agent社会规则。在体系结构的基础上,给出了二路四层垂直型结构的公司行调Agent结构和反应式车站Agent结构,并阐述了其工作原理。仿真结果表明:在遵循社会规则下,Agent能在10s内调整列车运行计划,5s内选取调度预案,因此,MAS体系结构可行,能够提高运营调度系统的智能性。     

基于贝叶斯原理的车次号追踪方法

在铁路行车调度指挥中,需要实时掌握列车在路网中的实际位置.本文对承载 列车位置信息的车次号追踪方法的实现和优化进行研究.在分析车次号追踪问题基础上 给出了问题的数学描述和依赖于信号状态及列车行车计划的车次号基本追踪模型,并在 此基础上,构建了基于贝叶斯原理的车次号追踪优化方法和模型.采用津秦高速铁路数据 对实现的车次号追踪模型进行仿真和分析,并对车次号追踪模型在各种约束下的实现结 果进行比较分析.结果表明,该优化的车次追踪算法能有效地降低车次号追踪的误判,具 有良好的容错性和鲁棒性.