地铁列车运行视景系统与ATO仿真模块的接口实现

提出一种基于微软模拟列车（MSTS）平台的地铁列车运行视景系统,介绍了视景系统的工作流程,实现了视景系统和列车自动驾驶子系统（ATO）仿真模块的接口,利用接口实现了ATO仿真模块对视景系统地铁列车客户端运行的跟踪控制,为今后在视景系统中对ATO进行的相关测试和研究提供了可能 ,同时也为城市轨道交通的相关研究提供了新思路。     

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。     

ATO仿真平台中速度环境模拟的设计与实现

城市轨道交通ATO仿真测试平台对于ATO的开发研究起着非常重要的作用.本文为了实现在ATC车载设备运行综合仿真平台上对于城轨列车运行速度的模拟,设计了基于STC 11F04E单片机的步进电机控制驱动系统.详细介绍了该系统的具体控制电路设计以及软件设计,系统实现了步进电机的正反转控制和速度控制.通过成功模拟速度环境进一步论证该系统的可行性和实用性.     

车载ATO运行等级模式曲线的计算模型研究

车载ATO的运行等级模式曲线计算是车载ATO的重要功能之一.本文通过分析车载ATO自动调速功能,确定了ATO运行等级模式曲线的设计需求.针对设计需求,结合列车运行状态转移模型,以准点、舒适、节能等为速度控制目标,对不同的城轨列车运行计划(包括运行时间和运行路径)建立了车载ATO运行等级模式曲线的计算模型.通过仿真验证,本文建立的运行等级模式曲线计算模型基本满足车载ATO自动调速功能的设计需求,为自动调速模块提供控制目标曲线.     

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.     

基于元模型的通用性列控仿真平台基础环境研究

为实现列控仿真系统可重用性、可扩展性及可组合性的目标奠定底层基础,提出将列控系统分为控制器和控制对象,即列车控制策略和列车运行基本环境,在列控仿真系统中将控制器和控制对象分离设计。通过总结不同轨道交通系统运行的共性特征,将线路拓扑结构、列车模型和驾驶模型作为列车运行基础环境的3部分,采用元模型思想形式化描述列车运行基础环境的3部分,设计了基础线路数据库与仿真线路拓扑结构映射的关键算法和列车运行规则。采用高速铁路线路数据实现了列车运行基础环境,结果表明:所做研究在满足列控仿真平台需求的基础上,达到了列控仿真系统平台运行基础环境通用性目标。     

模糊预测控制在地铁舒适度方面的研究与仿真

针对地铁列车自行运行系统(Automatic Train Operation, ATO)舒适度方面进行研究,基于模糊预测控制理论设计了模糊预测控制器,在MATLAB平台上通过仿真模型建立,对模糊预测控制在ATO舒适度方面深入研究并进行仿真验证,表明ATO系统采用模糊预测控制算法在地铁舒适度方面有明显的改善,为地铁舒适度方面提供可行方案。     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

轨道交通列车自动运行仿真平台的开发研究

为了研究轨道交通列车自动运行(ATO)系统,需建立一个通用的ATO系统仿真平台,用来对ATO进行研究,以解决企业和学校的培训、教学成本高昂的困难。从体系结构软件开发的四个阶段阐述ATO系统的仿真平台开发过程,并运用UML建模语言,选用Rose可视化建模工具,采用迭代和增量的设计,对ATO仿真平台进行建模,为轨道交通控制系统的培训和教学提供有力保障。     

考虑ATP限速的ATO控制算法研究

一般列车自动运行(ATO)控制算法不直接考虑列车自动防护系统(ATP)限速的约束,因此可能造成列车在正常运行情况下的紧急停车。本文提出一种基于模型预测控制MPC(Model Predictive Control)的ATO控制算法,在控制器设计中直接考虑ATP限速约束,能够保证在ATO控制列车正常运行情况下不会触发ATP紧急制动,从而提高列车运行效率和舒适度。仿真结果表明该方法是有效的。     

模糊预测控制在ATO系统中的应用

首先介绍了列车自动运行系统(ATO)的基本结构和功能,然后介绍了模糊逻辑和预测控制的基本原理,最后对模糊预测控制在列车自动运行系统中的应用深入研究,并进行仿真验证。通过对比PID控制器,表明在列车控制系统中,采用模糊预测控制器对于改善列车安全性能有明显的帮助。     

基于粒子群算法的隐式广义预测在ATO中的应用

由于列车运行速度的不断提高,对列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统提出更高的要求。针对隐式广义预测(Implicit Generalized Predictive Control,IGPC)控制器在ATO中难以获得最优预测控制输入的问题,运用一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的IGPC算法对ATO系统进行控制。为更进一步提高PSO算法的寻优能力,对基本PSO算法进行改进,从而有效提高系统的寻优精度和速度。并对有约束情况下的CRH2型车进行仿真验证,仿真结果显示PSO-IGPC比单纯IGPC对ATO的控制效果更优。     

北京地铁14号线全自动车辆段设计及应用

为解决传统车辆段既有接发车模式中接发车效率低、调度人员工作量大等问题,并降低由此产生的因操作失误而导致事故发生的概率,北京地铁14号线车辆段配置具有列车自动控制系统(ATC)的全自动运行区域,列车在全自动区域升级至基于通信的列车控制系统(CBTC)级别后可实现列车自动防护(ATP)、列车自动操作(ATO)功能以及列车自动监控(ATS)功能,由信号系统防护列车运行安全,并能够以ATO模式自动完成进出段场的运行功能。全自动车辆段作为未来可推广的车辆段建设管理模式,对现行实施的有关全自动车辆段系统功能、系统配置以及运作方式将具有重要的参考意义。     

高速列车多模型广义预测控制方法

列车运行过程是一个典型的非线性过程,并且随着列车速度的增加,非线性特性越来越强,这就给自动驾驶系统的设计提出更高的要求。本文针对高速列车自动驾驶系统设计多模型广义预测控制器。首先针对高速列车的非线性特性,利用聚类有效性评价指标确定最优的多模型个数,然后采用减法聚类方法建立多模型集合。接着针对每个聚类集合,利用递推最小二乘方法建立相应的线性模型。最后针对模型参数不确定性和未建模部分,设计多模型广义预测控制器进行控制。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于PID算法ATO系统的仿真研究

基于现有列车运动模型,设计了列车速度闭环仿真模型,其中控制器采用PID控制算法,当系统输入波浪形V-S曲线时,在PID控制器控制参数设置恰当的情况下,系统输出的V-S曲线具有较为满意的跟随性,在输出的加速度曲线中在列车的启动阶段和中间速度波动阶段会有尖峰波动现象。针对基于PID控制算法的ATO系统出现的问题进行了分析。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

车辆动力学模型与ATO关键参数计算分析

车辆动力学模型是列车在运行过程中的一种数学状态模型,通过分析列车运行状态、测速定位误差、空转/打滑、牵引/制动特性及操作滞后延时等影响因素,根据不同的控制目标建立分步迭代计算、车辆传递函数和受控自回归滑动平均3种车辆动力学模型.同时为了提高列车控制性能,对ATO系统中的一些时变关键参数进行分析和校正补偿.最后通过传递函数模型对PID (Proportion Integration Differentiation)速度控制器的控制参数进行理论整定的应用,说明车辆动力学模型为ATO控制算法提供被控对象的数学理论基础具有重要价值.     

基于改进MH算法的高铁ATO运行操纵多目标优化研究

在高速列车运行过程中,运行环境变化将对ATO提出更高的计算要求,ATO既要满足实时计算又要满足运行操纵多目标优化。针对该问题提出一种改进MH算法计算列车运行操纵序列。在原有MH算法基础上,对算法计算频率与寻优目标函数进行改进,提出随机惯性权重粒子群算法与司机驾驶逻辑相结合的方式计算运行操纵序列,通过选取合理的计算间隔时间使得算法性能最佳。以武广高铁85km线路仿真高铁自动驾驶,改进MH算法中随机惯性权重粒子群算法的收敛速度优于原算法。仿真结果表明:改进MH算法在列车运行准点性和停车精度方面得到提升,为ATO在线计算提供思路。