城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现

在城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）中，列车自动防护（ATP）系统担负着列车运行间隔控制，进路控制，超速防护的重要作用，是列车运行自动控制的基础，其中，ATP车载设备是ATP系统中保证行车安全的关键设备。它根据地面信息和机车信息生成列车速度控制曲线，并与列车实际速度进行比较，监督列车运行，实现超速防护，零速检测，无意识移动防护，制动确认和车门防护等功能。本文在介绍ATP系统仿真的基础上，重点阐述了ATP车载设备列车速度控制模式曲线的仿真计算方法，并以北京地铁一号线的线路参数为例，对ATP车载设备的速度控制模式曲线进行了仿真，实现了车载ATP的超速防护功能，目前，整个ATP仿真系统已正式投入运行，取得了预期的效果。     

基于车辆制动延时的列车自动防护系统防护距离优化

简要阐述了城市轨道交通ATP(列车自动防护)系统防护距离计算原理,计算分析了车辆制动延迟时间参数优化前后的列车ATP系统最小防护距离.经对实际项目计算,当车辆制动延时减少30％时,列车的ATP系统最小防护距离缩短24.7％,单条停车线长度实际可减少6 m.研究结果表明:通过缩短车辆制动延时,可有效减少列车的ATP系统最...     

ATP安全制动模型在地铁列车三维仿真中的应用

基于MSTS开源平台,建立了郑州地铁1号线的列车运行三维仿真系统,将ATP安全制动模型应用于三维仿真中。本文介绍了三维仿真系统的结构和功能;选取了IEEE1474.1标准规定的ATP安全制动模型;对ATP安全制动曲线的算法进行了研究。以三维仿真系统中的线路数据为例,对速度控制模式曲线进行了仿真验证,实现了列车的ATP超速防护功能。列车运行控制原理与三维仿真系统深入结合的仿真研究,提高了三维仿真的真实性,为轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了参考。     

基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线模型的研究

安全制动曲线计算模型是CBTC(基于通信的列车控制)车载ATP(列车自动防护)的关键技术。影响该模型计算精度的因素有许多,其中列车长度是最基本也是不能忽略的因素之一。在分析了GEBR(最小紧急制动率)制动曲线与ATP紧急制动触发曲线关系的基础上,考虑了列车长度在附加阻力计算中的影响,将列车模型构造为由多个质点构成的质点链,建立了基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线计算模型。采用B型6节编组列车运行环境对该模型进行仿真。仿真结果表明,多质点列车计算模型比单质点计算模型更符合车载ATP安全制动模型的要求。     

动车组ATP对制动系统故障后的安全影响仿真分析

针对动车组部分车辆制动系统故障后,采取切除故障车辆制动力的处理方式,从安全防护曲线的生成与实际制动过程的角度出发,对在完全监控模式下的列车防护算法及制动过程进行仿真。分析单限速区段和多限速区段速度防护曲线的算法和切除部分制动力后实际制动曲线与速度防护曲线的关系,找到触发各类制动的转换点,对切除不同比例制动力后实际制动曲线进行仿真,得出不同坡度和制动初速度下、切除不同比例制动力时的制动距离。针对动车组因故障切除部分制动力后,产生过走距离,存在冒进信号点的可能,参照防护曲线生成机理,给出兼顾制动力故障的ATP安全防护方法,分析按该方法运行时对通过能力的影响。     

基于制动距离表的高速铁路ATP常用制动曲线研究

常用制动曲线作为自动防护系统(ATP)的重要组成部分,对于保证列车运行安全和提高运输效率具有重要意义。首先根据受力分析和动力学公式,通过基于时间步长的逆推方法建立常用制动曲线理论计算模型。但实际应用中,受计算能力限制,车载系统在计算ATP常用制动曲线时,需要对繁琐的理论计算模型进行简化。据此,基于制动距离表从目标停车点进行查表迭代计算,从而建立基于制动距离表的ATP常用制动曲线计算模型。以郑州—武汉高铁线路许昌东站为例,应用Matlab平台对本文模型和理论计算模型进行求解。案例结果表明,本文模型比理论计算模型的计算时分减少77. 98%,安全余量波动稳定在8%左右,通过能力损失较小,在保证较小的安全余量波动的同时,兼顾运输效率和运行安全,有较好实用性。     

基于CBTC的车载ATP安全制动曲线计算模型研究

车载ATP系统是保证列车运行安全的系统,其中的关键技术之一是安全制动曲线计算模型。根据IEEE 1474.1TM标准的规定[1],车载ATP安全制动曲线由GEBR制动曲线和ATP紧急制动触发曲线组成。GEBR制动曲线是根据GEBR计算得出的,而ATP紧急制动触发曲线则是根据GEBR制动曲线计算出来的。针对该问题,本文分析了各种影响列车制动距离的因素和GEBR制动曲线与ATP紧急制动触发曲线的关系,建立了CBTC车载ATP安全制动曲线的计算模型。仿真证明,本文提出的计算模型满足IEEE 1474.1TM基于CBTC的车载ATP安全制动模型的要求。     

车载列车自动保护系统安全防护距离计算模型

安全防护距离的计算模型是车载ATP(列车自动保护)的关键技术之一.影响车载ATP安全防护距离的因素包括列车位置不确定因素、ATP设备反应时间、列车制动性能等.分析了这些因素与安全防护距离之间的关系,建立了移动闭塞系统和准移动闭塞系统的ATP安全防护距离的计算模型.仿真结果表明,计算模型与实际工程数据存在较小的误差,模型...     

高速铁路列车ATP安全制动曲线优化设计

ATP系统是保证高速列车安全高效运行的系统,ATP安全制动曲线设计是车载ATP系统的关键技术之一。由于车载计算机速度和容量限制,部分列控系统中曲线计算采用欧标法(UIC544-1)进行简化计算。欧标法将制动过程中减速度最多分成6个阶梯,每个阶梯内对应一个恒定的减速度。由于速度阶梯划分方式基本按照固定间隔划分,易产生效率较低、安全余量不均的曲线。本文基于欧标法计算原理,以曲线效率损失最低和安全余量波动性最小为目标,构建欧标法速度阶梯分界值优化模型,并探讨不同线路条件和列车制动性能下的分界值设置规律。案例结果表明,优化后的欧标法曲线效率损失减少5.66%,安全余量波动性降低2.83%;线路坡度和列车制动性能在一定范围内波动时,优化后速度阶梯分界值稳定性较好。     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

铁道轮轨黏着系数

铁道轮轨黏着限制对铁道列车安全运行至关重要,尤其现代高速列车速度已达350—360 km/h,并有向400 km/h甚或以上推进的趋势,所以高速轮轨黏着条件能否支持高速牵引力与制动力就是一个现实课题。时至今日,尚无法用理论方法推算轮轨黏着系数公式格式和数值范围,只能用纯经验方法处理。本文推荐常规列车中不同型式机车(牵引)计算黏着系数的实用公式,并提供3种核算利用黏着系数的方法,基于核算、分析与讨论若干类别的高速列车利用的黏着系数范围与少数既有的高速黏着系数公式之间的位置与关系,最终推荐中国湿轨黏着系数的实用公式(μ_j=0.04+13.7/120+v),作为高速列车(牵引与制动)统一的计算黏着系数公式以及常规列车的(制动)计算黏着系数公式。     

ETCS开口速度研究

在ETCS中对列车行车许可采用过走防护技术和开口速度,但在CTCS列控体系中取消这一设定。对其产生的背景及使用场景和完成算法进行阐述,研究开口速度的设计与算法对于完成欧标制动曲线和ETCS列控系统研发乃至借鉴欧标信号系统完善国内列控系统和信号制式有着重要的意义。     

“神州”号内燃动车组监控装置制动计算参数及三显示区段监控模式的选择

针对“神州”号内燃动车组最高运行速度180km/h,动车组监控模式中制动模式曲线计算参数的不同和北京一天津间行车设备采用三显示交流计数自动闭塞,进行了制动计算参数的选择和三种控制模式的比较,并进行了试验验证。试验表明,“神州”号内燃机动车组制动模式曲线设定的计算参数符合实际;北京一天津间最好采用四显示自动闭塞;为了适应目前的三显示自动闭塞,监控模式以连接控制为宜,同时按闭塞分区长度来限速。     

高速动车组再生制动控制系统的研究与仿真

研究目的:制动控制是高速动车组安全运行的关键技术之一,也是动车组牵引传动系统的重要组成部分。高速动车组的制动系统采用再生制动和电气指令式空气制动相结合的方式。在所有制动方式中,再生制动是唯一一种向电网回馈能量的方式,日益成为交流传动动车组的首选制动方式。如何实现牵引、制动、恒速、惰行等不同控制方式之间的平滑切换、回馈电网的单位功率因数控制是再生制动控制系统的核心技术。本文以CRH2型动车组为研究对象,对动车组再生制动关键技术进行研究,研究成果对高速动车组牵引变流关键技术的消化、吸收、再创新具有一定参考价值。研究结论:(1)设计出一种基于双滞环调节的恒速控制器,实现动车组在0～250 km/h范围内任意速度下稳定运行。(2)仿真系统在动车组制动时能够实现能量的回馈和电网的单位功率因数控制,且可以按照特性曲线发出再生制动力指令,满足动车组运行要求。     

铁道列车制动限速

阐明并确立铁道列车紧急制动限速与常用制动限速的涵义、影响因素、核定依据以及不同的确定方式。通过铁道列车紧急制动距离限值与紧急制动限速的数学关系,可以求解不同条件下的列车紧急制动限速值。建立铁道列车紧急制动限速的简化经验公式,并给出各种既有列车特定的相关经验系数。基于常用制动时列车总减速力等于零的极限约束条件,计算并绘制普通货物列车的常用制动限速图。利用图解方法得到我国普通货物列车总制动限速图以及其中的紧急制动限速与常用制动限速的分界转换线。利用相关的简化经验公式及制动限速图可以方便、准确地求出列车具体制动限速值或制订列车制动限速表。     

基于Stateflow的城际铁路列控系统车载控制子系统建模与分析

根据城际铁路列控系统中离散逻辑跳转和连续时间行为交织的特征,采用Matlab软件中的Simulink和Stateflow结合的方式实现车载控制子系统混成行为的建模与仿真,分析不同速度下列车超过紧急制动触发速度后产生的紧急制动距离以及列车实际运行曲线。结果表明:建立的紧急制动触发模型所产生的制动距离满足动车组厂家给出的要求,并且具有一定的安全余量;该建模方法直观高效,易于理解,模型能够很好的描述系统特性。仿真结果也可为车载控制子系统的设计和实现提供一定的支持。     

基于IECP的CTCS-3列控车载TSM曲线完备性测试用例集生成方法研究

作为CTCS-3级列控系统的核心安全功能,速度-距离模式曲线具有参数输入域规模大、故障模式复杂等特点,如何完备地测试列控车载设备速度-距离监控曲线功能异常困难。提出了一种基于输入等价类划分测试理论的CTCS-3级列控车载目标速度监控曲线完备性测试用例生成方法。首先,结合CTCS-3级列控系统需求规范,建立了满足司机制动优先和设备制动优先两种不同制动优先级情况下的TSM有限状态机模型,并利用反应式状态迁移系统的形式化语义,描述了不同输入情况下模型的内部状态迁移过程。其次,利用I/O等价原理和等价类划分理论,得到了两种不同制动优先情况下的输入等价类划分。在此基础上,通过引入了被测系统的故障模型和故障域范围,采用W-method测试用例集生成方法,在满足模型故障域的条件下,最终得到两种不同制动优先的目标速度监控曲线模型完备测试集。设备制动优先情况生成的测试用例数量高于司机制动优先约33.3%,且所需测试时间和内存消耗更多。     

列车分级控制方式对地铁列车最小间隔之影响分析

本文将结合北京地铁2号线的设计，重点分析采用一次模式制动曲线控制方式和速度分级控制方式对列车最小间隔时分的影响。