高速铁路光传送网络链路故障定位的研究

铁路光传送网络OTN是列车安全运行的基础,由于OTN具有传输大带宽的能力,一旦网络出现故障将会造成传输业务中断,会严重影响列车的安全运行。因此,在故障发生时要快速、准确地定位故障位置,进而采取相应的故障恢复措施。光传送网络故障主要分为链路故障与设备故障。目前对于光传送网络链路故障定位是基于m-trail的故障定位方法,如何设置m-trail既能唯一确定链路是否出现故障,又能减少监测成本是研究的重点。本文针对光传送网络单链路故障定位提出基于RWS+MTA的m-trail分配算法。由于MTA算法设计m-trail的过程中在选择下一条链路时会固定选择最大权重的链路,因此会出现局部最优的情况。RWS+MTA算法采用一个概率模型可以在选择下一条链路时扩大搜索的空间,通过有限次迭代从中选出较优的分配方案,可以避免局部最优情况的出现。利用RWS+MTA算法设计了铁路骨干层二号环的m-trail分配方案,通过仿真验证了本算法在实现快速、精确定位的同时,可以有效降低运行时间以及监测代价。     

高速铁路基础设施检测传感器网络物理拓扑优化方法

高速铁路基础设施的状态关系到列车运行安全,传感器网络技术为高速铁路基础设施状态的实时、全天候检测提供了可能。根据高速铁路基础设施检测传感器网络的应用需求,建立由检测节点(ED)、信息转发节点(RP)、网络接入节点(AP)构成的3层网络通信模型。在确定检测区域所需ED节点类型和个数的基础上,建立网络通信节点带宽利用率最大的整数规划模型,将传感器网络物理拓扑优化问题转化为多次整数规划问题;针对研究区域无传感器网络资源和已有若干传感器网络资源的2种实际应用情况,给出基于粒子群优化算法的求解步骤。对包含60个ED节点的检测应用实例,利用给出的算法通过50次迭代得到了这2种情况下的最优网络节点个数及各通信节点的ED节点组合策略。对实例求解的结果表明,所提出的传感器网络通信模型、物理拓扑优化方法及算法能够解决高速铁路基础设施检测传感器网络物理拓扑的优化问题,可有效降低传感器网络的成本及确定最优的网络通信链路。     

高速铁路AT供电故障测距同相差流比算法研究与实践

高速铁路AT供电方式下发生故障时必须对故障点准确定位，这对故障测距算法的准确性提出较高要求。同相差流比算法可以准确计算出故障点位置，最大误差不超过50 m。本文对同相差流比算法进行理论研究，对算法中各种故障类型测距计算式进行理论推导，并基于故障实例对该算法的测距误差进行验证。     

均衡节点与权重的铁路光传送网路由优化算法

铁路光传送网络是高速铁路地面基础设施的神经中枢,其生存性设计是网络正常运营的关键,而高效可靠的路由算法是生存性设计的关键。本文提出一种基于通路所经链路总权重与总节点数之和最小为指标的路由算法BTWH(Balance the Weight and Hop),可以给业务请求寻找链路分离且节点分离的工作通路与保护通路,并在占用较少波长资源的同时做到负载均衡,以降低业务请求的保护倒换时间。同时在算法中加入了可调系数,在寻路过程中能通过调整链路权重系数与节点总数系数来满足不同的业务需求。仿真结果证明,在相同业务请求时,BTWH算法比MTW(Minimum the Total Weight)算法占用的波长资源少13.21%;在相同链路失效时,BTWH算法比MTW算法需要的保护倒换时间少23.34%;在全网业务请求相同时,BTWH算法的平均路由跳数小于MTW算法。     

基于网络特性的高速铁路关键车站识别方法

随着高速铁路蓬勃发展,其安全可靠性受到高度重视,关键车站的识别是提高路网可靠性的重要部分。在复杂网络和社会网络分析理论基础上,综合考虑车站在路网中的拓扑结构重要性和运输组织中车站间车流强度,建立高速铁路车流网模型,计算网络中节点强度、节点接近中心度以及中介中心度,并采用TOPSIS法确定综合评价指标,提出一种关键车站识别方法,以我国高速铁路网络为实例验证该方法的可靠性。实例验证不仅识别出省会车站,而且选出了规模不大但处于关键位置影响全网运输服务能力的车站。研究结果可为高速铁路日常维护和故障恢复提供参考。     

高速铁路物流市场定位及运输组织研究

基于社会物流业迅猛发展的实际情况,研究利用高速铁路开展物流运输的相关问题。结合高速铁路技术特征,采用SWOT方法分析高速铁路物流相较于其他物流方式的优缺点,得出高速铁路物流的定位为主要节点间的直达运输,并依托公路运输完成最终"门到门"服务。在该定位下,研究高速铁路物流的运输组织方案,假定高速铁路物流采用货运专列模式,在货流需求给定的前提下,以运营收益最大及运输成本最低为目标,构建列车开行方案模型,并以京沪高速铁路为例进行验证。     

高速铁路无线桥梁健康监测系统研究

研究目的:针对当前国内高速铁路桥梁健康监测系统中存在的数据采集装置布点困难、数据采集自动化程度低和数据采集精度不高的问题,利用无线传感网络的优点,设计一种基于ZigB ee技术的高速铁路无线桥梁健康监测系统,采用无线数据采集与传输的手段和方法,达到提高高速铁路桥梁健康监测水平的目的。研究结论:(1)利用无线传感网络具有对网络节点进行动态优化的目标跟踪特点,设计高速铁路无线桥梁监测系统,数据采集节点布点灵活方便,组网可靠;(2)利用无线网络模块的通信功能,可实现高效的在线实时数据采集与数据传输;(3)通过对无线桥梁健康监测系统网络模型进行仿真试验,证明该系统数据采集准确、及时、可靠和高效;(4)该系统可广泛应用于高速铁路桥梁健康状况实时监测。     

ORPR公平性算法研究

本文介绍ORPR节点模型.针对ORPR节点中光缓存容量较小,分析了ORPR网络和RPR网络在实现公平性时的不同,讨论了ORPR网络中的公平性原则,提出一种适合ORPR网络的公平性算法,给出了算法的实现方法,并和RPR的典型公平性算法做了比较.该算法通过一个在环中和发送数据流相反的方向循环流动的速率控制帧,将各个节点的速率信息分布在整个ORPR网络上,从而实现共享某链路的各个数据流公平的分配带宽资源,能够实现整个ORPR环网的公平性与高的链路带宽利用率.算法的一个显著特点在于不采用传统的缓冲器占有量监测来调节速率,其前摄机制可以有效保证各个数据流流量在发送时就受到控制,从而使该数据流在途经环中节点和链路时,不会发生拥塞现象,因此适合于缺乏缓存的ORPR网络.     

高速铁路灾害监测系统故障诊断方法研究

作为高速铁路安全保障系统之一,高速铁路灾害监测系统（简称：灾害监测系统）的稳定运行是列车在灾害天气和突发异物侵限事件下安全运行的根本保障。针对灾害监测系统故障数据特点,构建了基于失效模式与影响分析（FMEA,Failure Mode and Effects Analysis）的灾害监测系统故障分析表,对该系统的故障表现、故障原因和影响进行分析。在此基础上,提出了基于随机森林算法的灾害监测系统故障诊断方法。通过对比分析可知,该方法优于传统的基于C4.5决策树的故障诊断方法,有助于灾害监测系统故障的快速诊断、定位和处置,减少人工排查设备故障的工作量,为灾害监测系统的运营维护提供技术支持。     

SD-SSDN:基于SDN架构的高速铁路信号系统安全数据网的安全管控研究

高速铁路信号系统安全数据网承载着我国高速铁路列控系统核心业务,对网络和设备的可靠性和实时性具有极高要求,目前的网络安全防护技术手段尚不能很好地适用于信号系统安全数据网。采用软件定义网络架构,从网络统一管控的角度出发进行探索性研究,提出并设计实现了针对我国高速铁路信号系统安全数据网的安全防护方案SD-SSDN(Software-defined Signal Safety Data Network)。实验结果表明:该防护方案可以有效阻断黑客攻击,提高信号安全数据网的安全性;同时,为了保障高实时性和可靠性,还提出基于SDN多级流表的冗余流表映射技术和自适应链路聚合技术;在10个交换机组成的环网中,链路失效恢复时间约为8ms,可以满足列控系统业务需求。     

高速铁路一体化综合视频监控系统构建研究

通过对高速铁路综合视频系统应用现状的分析,提出将专业视频与综合视频监控系统进行整合,建设一个统一的一体化综合视频监控平台的建设思路。对Q/CR575-2017规范提出的视频图像质量诊断、网络安全提供了实施方案。     

高速铁路运营线无砟轨道地段插入道岔技术研究

随着我国高速铁路网建设的不断深入和完善,大量新建线路需要引入既有车站或枢纽,我国高速铁路建设运营线无砟轨道地段插入道岔的功能需求日显迫切,已成为制约我国高速铁路建设的关键技术难题。结合某新建高速铁路引入既有高铁站的接轨方案,提出拆除既有无砟轨道、新铺无砟道岔技术方案,通过设置安全隔离板墙,封锁一线施工,相邻正线单线行车,采用新材料、新工艺、新技术等系列措施,可确保施工安全和缩短工期,减少对运营的影响。该方案解决了高铁车站或枢纽无砟轨道接轨的技术难题,实现新建高速铁路线路与既有枢纽的成功引入。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

基于混合层级模型的铁路救援装备布局研究与应用

既有线和高速铁路线纵横交错是中国铁路网的现状,现有的铁路救援装备基地仅能较好地覆盖既有线。为进一步提高铁路救援装备基地对高速铁路网的覆盖,提出在既有铁路救援装备基地中增加新型高速铁路救援起重机和内燃机车,构建包括枢纽救援装备基地和快速救援装备基地的铁路救援装备网络混合层级优化模型,建立事故风险点覆盖最多和平均救援响应时间最小的多目标优化模型,并采用蚁群算法进行求解。在不改变救援装备基地数量的情况下,模型给出的救援装备基地网络平均救援响应时间显著缩短;救援装备基地数量可变时,模型可在保证覆盖率和响应时间的前提下,显著减少救援装备基地数量,从而削减成本。     

高速铁路光回路异物侵限监测系统方案研究

为了解决高速铁路异物侵限双电网监测系统存在的抗干扰能力差,双电网需连续稳定供电、工程投资大等问题,运用光纤通信、计算机网络和自动控制等技术,提出光回路异物侵限监测系统的方案,论述系统构成方案,检知网的设计方案,传感光纤的选型、敷设方式和接续方案,光信号衰耗指标的计算以及监控单元、铁路局中心系统设置方案等内容,有效解决双电网监测系统存在的问题,对保障高速铁路运输安全具有一定价值。     

铁路物联网系统的安全挑战与对策研究

物联网作为互联网的进一步延伸，在现场大量部署监测控制设备或边缘计算节点，使得网络信息安全边界越发模糊，也对铁路物联网应用系统的安全防护策略提出了更高的要求。文章总结铁路物联网业务应用的安全特点，从设备、网络、数据和应用的维度分析铁路物联网的安全挑战，提出构建铁路物联网安全参考框架和全生命周期管理模式的安全对策，探讨保障铁路物联网安全的新技术。文章对铁路物联网系统安全开展的研究，可为完善和提升铁路网络安全和信息化体系提供参考。     

铁路网络空间可视化实现路径分析

针对铁路网络空间安全防护的可视化问题,研究了铁路网络可视化的理论基础,并结合铁路网络实际结构,分别从理论研究和技术路径进行分析。在此基础上,进一步分析了铁路网络空间可视化应用,并给出了应用示例。分析表明,所提路径能够实现铁路网络安全事件的监测、预警与处置,在网络性能评估和风险预测上具有参考意义。     

铁路客票代售点公网安全接入平台专项验收检测内容研究

通过对现行的代售点售票传统专线接入方式存在问题的研究分析，发现其存在专线租用费用较高、重要节点时搭建临时专线困难、代售点管理困难等缺陷，提出了铁路代售点公网安全接入平台方案，解决了现有问题，从保证安全工程项目验收角度出发，分跨域边界、服务端安全接入平台和代售点客票终端3个主要方面提出专项验收检测内容，为实现该平台的安全测试验收提供基础检测数据，明确现场检测内容和范围。     

高铁周边环境的空天光学遥感监测及特点分析

以地面监测排查为主的高速铁路（简称:高铁）周边安全保障工作存在效率低、人力消耗大等问题，空天光学遥感技术探测范围广、不受地理限制、多信息综合的优势为高铁周边环境监测工作提供了新思路。文章对基于空天光学遥感的高铁周边环境监测技术进行了分析，概述了空天光学遥感技术的概念与特点，重点介绍了无人机、浮空器、光学成像卫星3类遥感系统的技术特点与安全监测应用现状，并结合高铁周边环境治理需求，展望了空天光学遥感技术在高铁安全保障方面的应用前景。     

京雄城际铁路梁体养护温度 智能监测方案研究

以京雄城际铁路固安特大桥跨廊涿高速转体梁A0#段冬期施工方案为研究背景,应用有限元软件进行瞬态热力学分析,确定养护棚搭设及棚内蒸汽管道布置方案,并应用智能温度监测系统,实现养护全过程实时监测,提高混凝土的冬期施工质量,为高速铁路智能化建造提供借鉴。