TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统的研究

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一,是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备.本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上,以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例,对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现.车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器及轨道电路传送给列车.多次测试表明,TYLK-Ⅰ型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求.     

基于TPr/T-S的客专车站通用模型及仿真

为建立能跟踪列车、进路、股道变化踪迹且与车站站场布局及结构无关的车站通用模型,将客运专线车站站场视为由进路和股道这两类个体组成;引入时间参数将谓词/变迁-系统(Pr/T-S)扩充为定时/谓词变迁-系统(TPr/T-S).扩充后的系统既能在仿真中跟踪每个个体的状态变化踪迹,又能描述个体状态变化与时间的联系.基于列车、进路、股道等三类个体和TPr/T-S建立了与车站拓扑和规模无关的客运专线车站通用模型.对徐州东站的仿真试验数据显示了进路、股道等设施的占用情况,仿真时间段内车站进路平均利用率为34%,每列列车都能分配到可用进路,表明所采用的运行图是安全、可行的,也证实了此通用模型的有效性.      

客运专线列车速度-间隔控制机理与计算

给出了制动率、制动距离、作业时间等参数取值和最小追踪间隔的计算公式．不同的全制动距离阶段划分方式及其设备配置决定了高速客运专线信号控制及列车运行方式．列车的速度-间隔控制采用一次制动模式曲线方式并以速度分级模式曲线方式作为备用模式．缩短同方向列车到站追踪间隔是缩短追踪间隔的关键．对于速度大于250km／h的旅客列车，通过进站提前减速，用一次制动模式曲线方式能够实现3min追踪间隔．在客货混线运行条件下，当车站到发线有效长不大于1200m，咽喉区长度不大于800m，120km／h的货物列车制动率0．8时，能够实现5min追踪间隔；200km／h旅客列车采用制动率为0．6即能实现4min追踪间隔．     

基于分区优化的高铁车站通过能力提高方法

车站通过能力是铁路能力的一个关键制约点，本文通过降低咽喉长度对车站作业间隔时间的影响，扩大高铁车站通过能力. 分析车站分区的划分原则及方法，研究车站进路关系模型及作业间隔时间的计算方法. 以通过列车数量最大化为目标，考虑车站作业间隔时间，不同作业类型列车比例等约束条件，建立基于分区划分的车站通过能力优化模型及算法. 案例分析表明，不同作业类型列车比例及组合方式对能力的影响较大，分区划分车站咽喉区可有效减少列车作业间隔时间，提高车站通过能力.     

客货混跑条件下双线铁路合理站间距离的研究

以福厦线为背景，在旅客列车最高速度为200km／h和客货混跑条件下，对铁路合理站间距离进行了分析研究，研究从保持必要的列车旅行速度和一定的通过能力两方面进行，分别研究了旅客列车数量和速度与车站站间距离的关系，得出了在200km／h客货混跑条件下铁路的合理站间距。     

基于动态贝叶斯网络的列控中心可靠性及可用性评估

为解决共因失效、动态失效及恢复机制等问题,本文基于动态贝叶斯网络对联锁车站和中继站列控中心可靠性及可用性进行评估.在分析列控中心系统结构的基础上构建系统动态故障树,并将动态故障树转化为动态贝叶斯网络,实现结构学习和参数学习.通过动态贝叶斯网络正向推理得到两种类型列控中心可靠度和可用度并进行比较分析.通过动态贝叶斯网络反向推理得到列控中心系统薄弱环节.研究系统敏感性因素并讨论恢复机制对系统可靠性及可用性的影响.结果表明：考虑共因失效的联锁车站和中继站列控中心的稳态可用度分别为0.999 960和0.999 977;电源及驱动采集单元为系统薄弱环节,需要重点关注.该方法能有效提高列控中心智能维修维护水平.     

基于拉格朗日的高速铁路车站作业优化

本文从Job-Shop 调度角度出发,以列车为待加工的“工件”,将车站接车进路、 到发线和发车进路看作“加工机器”,列车在车站的走行与停站看做不同的“作业工序”, 把高速铁路车站作业问题抽象成Job-Shop 车间调度优化,以设备能力、冲突进路、停站时 间为空间和时间约束,以最小化到发线的占用时间为优化目标,建立高速铁路车站作业 优化模型.采用拉格朗日方法松弛原模型的约束条件,建立车站技术作业问题的拉格朗日 对偶松弛问题,设计了高速铁路车站作业优化模型算法.并以高速铁路的某一车站为实例 进行验证,实例表明,该算法可以有效地化解车站作业进路冲突和实现到发线运用时间 的最小化.     

基于TCPN的铁路客运站作业组合仿真模型

为解决现有铁路车站作业系统仿真模型建模过程复杂、适用范围有限、效率不高等问题,根据站场布置图,用进路冲突图描述车站列车进路及进路关系,并在此基础上建立了适用于不同站场布置图的赋时有色Petri网(timed colored Petri net, TCPN)仿真模型.车站作业过程仿真结果表明: TCPN仿真模型性能与结构稳定,适用于包括高速铁路在内的任意铁路客运站站型图的作业过程仿真及优化;冲突图模型与现实车站系统相似程度高,对车站布置图的描述精度与施工图精度相同,最高可达毫米级;与传统铁路车站仿真软件手工建模过程相比,冲突图模型建模效率高,建模过程耗时小于1 s;仿真过程咽喉进路最高负荷为70%,到发线最高负荷为35%,列车到达正点率100%,出发正点率91%.      

南京南站到发线运用方案对京沪高速铁路列车追踪间隔时间的影响分析

本文基于车站进路一次解锁及分段解锁的不同情况,重点研究了南京南站到发线运用方案对京沪高速铁路列车出发及到达追踪间隔时间的影响.在分析到发线运用方案对列车追踪间隔时间影响机理的基础上,对南京南站所有到发线运用方案下的列车追踪间隔时间进行检算.检算结果表明:到发线运用方案主要影响进路分段解锁下的南京南站列车到达追踪间隔时间,通过合理安排进路分段解锁情况下的到发线运用方案可压缩列车到达追踪间隔时间达40s.     

客运专线不同列车控制系统共线对通过能力的影响

客运专线由于运输需要、GSM-R通信中断或部分设备故障等原因,形成不同列车控制系统共线.在高速350km/h线路上同时并存250km/h列车运行现象的基础上,本文按照3种影响模式,分析不同列车控制系统共线对列车通过能力的影响,并给出具体计算方法.提出通过提高运输组织水平、提高GSM-R信道QoS及采用增强型CTCS-235列车控制系统等措施,以减少对通过能力的影响.     

CTCS2级列车运行控制系统超速防护仿真研究

本文介绍了CTCS2级列车运行控制系统的系统结构和速度曲线控制模式,并利用计算机技术对基于轨道电路和应答器的CTCS2级列控系统进行了仿真实现.文中重点阐述了仿真系统中目标距离模式曲线的计算原理,列车定位和超速防护仿真算法.使用该仿真系统对胶济线线路数据进行运行仿真,为进一步研究列车运行控制系统提供了有效的实验环境和方法.     

基于CTCS3级的高速铁路通过能力分析

针对GSM-R（GSM for railway）通信中断给高速铁路运输组织带来的问题,分3种影响模式,利用扣除系数法及直接计算法来分析列车通过能力,得出GSM-R通信中断对列车运行速度和运输组织造成一定的影响,GSM-R通信中断的时间（一定时间）测算列车通过能力的明显下降区域及下限值,说明高速铁路运输组织往往不是按照最佳运输方案进行的结论.     

CTCS-3级列控系统车地交互流程形式化建模与验证

正在建设的时速300 km/h以上的高速铁路已采用CTCS-3级列车运行控制系统.车地信息交互流程是影响CTCS-3级列控系统的效率、可靠性和安全性的主要因素之一.基于时间自动机理论对车地交互流程进行建模与验证具有重要意义.首先将车地交互流程分为4个典型的子流程：任务启动流程、正常行车流程、RBC切换流程和任务结束流程,然后针对这些子流程建立无线闭塞中心（RBC）、车载设备（ATP）和铁路专用移动通信网（GSM-R）的时间自动机网络模型,最后利用时间自动机模型验证工具UPPAAL进行仿真分析,验证了CTCS-3级列控系统的车地交互流程的安全性和受限活性.     

列车空气制动均衡速度的局部稳定性

为了研究空气制动工况下列车均衡速度的稳定性,分析了列车均衡速度与单位合力函数单调性的关系.当单位合力函数单调递减时,列车均衡速度稳定,否则,其均衡速度不稳定.因此,在空气制动工况下,单位合力函数在部分速度区间单调递减,均衡速度存在局部稳定性,并采用二分法计算了均衡速度稳定的速度区间.以SS4型机车牵引中磷闸瓦空货车为例,列车运行限速和制动初速度为100 km/h,其临界速度为53.5 km/h,当列车速度为53.5~100 km/h时,空气制动下均衡速度是稳定的.     

牵引电动机无速度传感器带速重投解决方案

为了解决无速度传感器交流牵引传动系统带速重投问题,在分析列车运行状态及牵引电机带速重投问题产生原因的基础上,提出了在列车正常运行中利用再生发电状态取代惰行工况的解决方案,并利用Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性.以动车组CRH3和电力机车HXD3的参数为例,计算了该方案对列车速度和运行时分的影响.研究结果表明,相对于惰行过电分相,该方法对速度大于200 km/h的动车组造成的速度损失和时间损失均小于2%;对速度大于60 km/h的重载货运列车造成的速度损失和时间损失均小于7%.      

基于多速度调控的城轨列车区间运行策略优化

针对城市轨道交通区间运行时分要求,将列车在区间的最高运行速度、最低惰行速度作为速度参数,提出多速度参数调控的城轨列车区间运行策略优化问题。考虑线路平纵断面、列车性能等的影响,以及区间限速、运行时分限制等约束,以区间运行能耗最小化为目标,建立均布质量模型下的给定运行时分下基于多速度参数调控的列车运行节能优化策略模型,优化确定各速度参数取值和对应的区间运行控制方案,设计针对多速度参数综合调控的模拟退火求解方法。以广州地铁8号线中大-晓港为例,测算不同时分下的运行控制方案。结果表明：最高运行速度参数可有效控制区间运行时分取值;最低惰行速度的合理取值可显著降低能耗,最多可降低4.68%;列车操纵模式的确定需综合考虑区间运行时分、节能效果和惰行次数,节能操纵模式在较长运行时分下节能作用更为显著。优化结果可为城轨节能化列车运行组织提供决策支持。     

既有双线提高旅客列车速度对起停附加时分及追踪列车间隔的影响

将旅客列车速度提高到１４０￣１６０ｋｍ／ｈ是铁路改善旅客运输质量、参与市场竞争的重要手段，是铁路面临的新课题。本文对既有双线自动闭塞区段提高旅客列车速度并相应提高货物列车速度后旅客列车起停附加时分及货物列车起停附加时分的变化进行了分析和讨论，进而对旅客列车提高速度后的列车追踪间隔时间Ｉ追、列车到达间隔时间Ｉ到、列车出发间隔时间Ｉ发和列车不停车通过车站间隔时间Ｉ通的变化情况进行了较为详细的分析，得出     

基于遗传算法的列车运行能耗优化算法

研究了CBTC系统中列车控制模型和列车运行调整,以降低能耗为目标,对列车在区间的运行控制进行优化组合,提出了基于遗传算法的能耗优化算法,根据具体的线路条件,计算了在不同的运行等级下或不同区间运行时分对应的列车运行速度曲线。以一段2 400m长,具有典型节能坡设置,且包含一段60km.h-1区间限速的线路为例,进行了能耗计算和优化仿真。研究结果表明:优化之后速度曲线与其对应的运行等级2、3、4的速度曲线相比,列车牵引能耗减少到原来的62%、58%、60%,节能效果显著,算法有效。