基于多分辨率建模方法的CTCS-3级列控系统仿真技术

基于多分辨率建模和高层体系结构,对CTCS-3级列控系统进行仿真研究。根据CTCS-3级列控系统的结构,选择无线闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC)、应答器信息传输模块和车载安全计算机4个关键模块组成控车模型。采用多分辨率建模方法,根据信息交互细节层次的不同,将控车模型中的不同模块划分为低、中、高3种分辨率模块。应用HLA仿真技术,构建控车模型中联邦对象模型和成员之间的属性公布与订购关系,应用RTI软件实现控车模型的仿真过程。实现了如下仿真场景:控车模型联邦与RTI软件的连接与退出;不同分辨率情况下的RBC与TCC信息交互生成行车许可;车载安全计算机绘制计算目标距离曲线;列车行驶视图显示。仿真结果验证了多分辨率建模方法在CTCS-3级列控系统仿真中的可行性。     

基于Multi-Agent的列控系统复杂运营场景建模与仿真方法研究

针对高铁列控系统的并发性、混成性、交互性等特点,基于列控系统技术规范,结合Multi-Agent理论、Prometheus建模方法以及仿真技术,提出基于Multi-Agent的高铁列控系统复杂运营场景建模与仿真方法。最后,以CTCS-3级列控系统的RBC切换场景为例,构建基于Multi-Agent的RBC切换场景模型,并利用Multi-Agent仿真工具对模型进行仿真。仿真结果表明,该方法能够满足列控系统并发、混成、交互的复杂特性,可为列控系统复杂运营场景建模仿真与安全分析提供技术支撑。     

基于AUML的列控系统运营场景多智能体建模仿真研究

为满足列控系统交互性、混合性、反应性和并发性的复杂特性,从研究分布式复杂系统的多智能体方法出发,利用UML2.0扩展的AUML统一建模语言,提出一种列控系统运营场景多智能体建模方法。该方法采用基于Agent的AUML,以多智能体建模理论为基础,从系统功能需求、抽象Agent定义、Agent信息交互和Agent内部设计四个步骤对列控系统运营场景进行模型构建。最后以RBC切换场景为例,建立RBC切换场景的多智能体模型,结合模型,利用仿真工具进行仿真,得到满足列控系统复杂特性的仿真结果。结果表明:该建模仿真方法符合列控系统交互性、混合性、反应性和并发性,为列控系统研究奠定重要的仿真环境基础。     

基于通信的列车控制系统(CBTC)测试方法研究与设计

系统集成测试是列控系统生命周期中的重要阶段,作为系统验证的最直接有效手段,系统集成测试质量决定了列控系统的研发效果,进而影响系统产品的质量安全水平。基于通信的列车控制系统(CBTC)是当今城轨交通领域占主导地位的列控系统,以CBTC系统需求和方案为出发点,研究CBTC系统仿真测试的特点,分析仿真测试环境的针对性需求和方案特色,提出CBTC系统集成测试理论体系,并结合仿真环境,具体介绍测试案例的设计策略。     

基于SimEvents/Stateflow的CTCS-3级列控系统车地无线通信子系统建模与分析

根据CTCS-3级列控系统中无线通信子系统的分层结构和其具有随机性的特点,采用Matlab软件中SimEvents与Stateflow相结合的方式实现车地无线通信过程的建模与仿真,分析安全连接建立时间和不同长度无线应用消息传输延迟时间。结果表明:无线通信子系统安全连接建立时间符合《CTCS-3级列控系统GSMR网络需求规范》的要求,并且具有一定的安全余量;仿真得到不同长度的无线应用消息传输延迟时间,可为列控系统车地无线通信的实时性分析提供参考;建模方法简洁高效,模型能够较好地描述系统特性,仿真结果可为列控系统车地无线通信技术规范的完善、系统的设计与实现提供数据支持。     

列车运行控制系统多分辨率模型描述方法研究

列车运行控制系统仿真是研究列控系统的一个十分有效的手段。采用多分辨率建模理论,能够准确建立列控系统仿真模型,而多分辨率模型描述是多分辨率建模理论研究的基础环节。针对列控系统结构明确、仿真分布式的特点,提出了一种新的多分辨率模型描述方法,该方法将多分辨率建模与多分辨率仿真进行区分,提出了多分辨率模型域的概念,从而在仿真过程中,不同分辨率模型结构可以实现动态切换且不影响仿真系统的正常运行,为了维护模型间以及模型与仿真系统的一致性,设计了接口模型,以此解决了模型分辨率切换的数据正确性问题。对列控系统运行的简单过程进行了建模,通过仿真可以看出该方法的优势所在。     

基于故障注入的列控系统电磁兼容故障分析方法

在系统分析的过程中,仿真测试方法目前广泛运用于系统分析中,其中故障注入方法是一种行之有效的测试验证手段。主要研究仿真故障注入方法及其在列车运行控制系统电磁兼容中的应用。首先介绍基于HLA的列车运行控制系统仿真平台。基于该仿真平台,提出基于Markov链的电磁兼容故障分析方法,同时建立电磁兼容故障案例数据库。结合列控系统中典型的电磁兼容故障,建立相应的故障测试案例,在列控仿真平台中进行测试并获得列控系统的安全性分析结果以及故障统计特性。实验结果表明,故障注入方法能够有效的对列控系统电磁兼容故障特性进行评估分析。     

一种新型的GSM-R无线信道仿真机制

在CTCS-3级列控系统中,GSM-R无线通信系统负责承载车地间传输的关键列控数据,其传输能力与CTCS-3列控系统性能紧密相关。借助无线信道仿真机制模拟现场信道特性,分析无线传输性能,是研究GSM-R系统性能的重要手段。然而,在列车行驶过程中,终端移动速度、传播环境都会发生快速变化,无法使用传统电信领域的基于固定速度与场景的信道仿真机制。提出一种新型的GSM-R无线信道仿真机制,通过建立与铁路线路匹配的无线信道模型,并根据列车移动速度信息动态配置仿真输出特性,模拟车载电台在变化场景与运行速度下的传输性能,实现在CTCS-3级列控仿真系统中实时仿真GSM-R信道性能的目的。     

CTCS-2级与CTCS-3级列控系统兼容性仿真研究

CTCS-2级和CTCS-3级列控系统的兼容性问题包括应答器设置、级问切换、降级过程和临时限速的传迟执行.本文重点研究了CTCS-2级列控系统和CTCS-3级列控系统应答器设置和降级切换过程.并利用HLA建立了兼容性测试模型,使用数据驱动的方法设计了兼容性测试案例.     

基于RTI的协同仿真系统交互方法研究

本文分析了一般的协同仿真系统与基于HLA/RTI的协同仿真系统在工作原理、数据交互等方面的差异,以及基于HLA/RTI的协同仿真系统数据及命令交换实现的技术要点和基于RTI协同仿真平台的体系结构.从通用性角度探讨如何将一些无法直接参与基于HLA/RTI的协同仿真的专业仿真软件进行改造,使其能够以联邦成员身份加入到RTI联邦中参与协同仿真运行并实现系统数据及命令的正确交互.该研究为开发其他商用仿真软件实现基于RTI的协同仿真提供了参考价值.     

建立在信号系统上的牵引供电实时模拟系统

一个建立在信号系统之上的多车运行实时模拟系统可以优化和确定列车最小运行间隔,在预定的时刻表、发车间隔、线路条件、列车性质下,对全线的列车运行情况进行虚拟仿真模拟;同时在该系统中嵌入供电模块,可以实时再现列车、牵引网、供电臂、变电所的电压及电流情况,并就网压变化对列车运行的影响进行模拟分析。因此,该系统将成为铁路运营及牵引供电系统设计有利的计算机辅助设计工具。     

交流牵引供电系统运行仿真软件的开发

在单列车运行仿真的基础上,提出了一种形成多列车运行仿真结果的计算方法。讨论了牵引供电仿真通用数学模型,在该模型基础上形成牵引供电系统时变等效电网结构,构造矩阵方程,实现对牵引供电系统参数的动态求解。基于Visual C＋＋2005．Net开发平台,开发出包含列车运行仿真模块和供电仿真模块在内的牵引供电运行仿真软件,并结合实际线路给出仿真结果。     

KZ1型控制阀仿真模型及列车制动性能仿真研究

根据空气流动理论和KZ1型控制阀(KZ1阀)的工作原理,建立使用KZ1阀的列车空气制动系统仿真模型,并开发相应的列车空气制动仿真系统,对KZ1阀置于快速及普通位时单车的制动、缓解和紧急制动进行仿真。与试验结果对比表明,仿真模型能够较好地模拟单车制动性能。对KZ1阀应用于时速160 km快速货车的列车制动特性进行仿真分析可知,KZ1阀在快速位时的列车制动性能与104型控制阀接近,在普通位时与120型控制阀接近;KZ1阀在制动、紧急制动时性能较好,但是在缓解时波速过低,初步分析是由于副风缸容积过大所致。因此,使用KZ1阀的车辆与使用其他型号控制阀的车辆混编时,可能会发生缓解传播不连续的问题。     

不同闭塞方式下城轨列车追踪运行过程及其仿真系统的研究

介绍了城市轨道交通不同信号闭塞方式及其追踪列车间隔时间的计算方法,建立了多列车追踪运行的仿真系统,并进行了算例的设计。在算例中,通过对两列车在固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞方式下的追踪运行模拟,分析了不同闭塞方式下列车追踪运行的效果,同时利用仿真系统对最小追踪列车间隔时间进行了验算,并得出相同发车间隔情况下不同信号闭塞方式的列车追踪运行结果以及三种闭塞方式条件下最小追踪列车间隔时间的计算结果。该系统可以为科研、设计人员进行城市轨道交通列车安全间隔及通过能力等方面的研究提供便利条件。     

轨道交通列车制动性能半实物仿真试验方法研究

随着铁路货车制动技术快速发展,新型控制阀不断涌现,列车编组辆数不断增加,传统的列车制动性能试验设备已经不能满足发展需要。引入计算机虚拟仿真技术,探索列车制动性能智能化试验方法及装备,是提升试验研究能力的必由之路。提出了基于虚拟仿真技术与实物试验台相结合的列车制动性能半实物仿真试验新思路。介绍了半实物仿真试验方法及技术方案、制动系统虚拟仿真模型建立、接口设备及控制系统研发、实物列车制动性能试验台研制及试验系统试验验证情况。     

列车运行控制系统仿真平台的研究

高速列车运行控制系统是中国铁路信号领域的主要发展方向。高速列控系统仿真平台主要由车载ATP系统、地面仿真平台、GSM-R网络平台以及仿真测试平台构成,面向符合CTCS-3级和CTCS-2级技术规范的车载设备和关键地面设备,实现其相关功能测试和验证。     

基于HLA的分布式三维视景列车运行模拟器的设计与实现

介绍一种基于HLA的三维视景列车运行模拟器.该模拟器可以接入CTCS3列控系统仿真测试平台,以三维视景输出方式,模拟列车运行.同时,模拟器之间可以通过RTI互相连接,仿真多辆列车运行.对该模拟嚣的软件框架设计和各个功能模块实现进行简要介绍.     

CTCS-3级列控仿真系统的三维站场模拟平台设计与VR实现

为提高列控仿真系统的研发和教培效果,设计了一种三维站场模拟平台,采用虚拟现实(VR)技术,以低硬件设备成本,再现真实场景,并提供高沉浸感。三维站场模拟平台接收CTCS-3级列控仿真系统发送的站场和车载设备数据,以三维和VR方式还原真实线路环境中列车运行调度的实时场景,并可以进行列车驾驶相关操作。同时,该平台软件提供线路编辑工具,可实现任意站场和区间线路的扩展和升级,对于列控系统的研发和教培具有重要意义。     

视景仿真技术在郑州地铁1号线列车自动监控系统中的应用

通过列车运行视景仿真系统,可将视景仿真技术应用到城市轨道交通列车自动监控系统中。以郑州地铁1号线为例,介绍了列车运行视景仿真系统的建立过程。通过系统接口通信,ATS(列车自动监控)系统实现了对列车运行视景仿真系统的列车自动追踪功能、信号控制功能,以及信号设备状态监控功能。经过仿真测试验证,视景系统图像输出流畅,可真实描述地铁列车的运行场景;视景系统与ATS系统结合能模拟ATS系统对在线列车的主要监控功能,具有良好的实时控制性与稳定性。