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。     

基于灰色理论的列车组合定位轮径校准方法研究

多传感器组合定位是实现低成本、高精度列车定位的有效方法.本文针对列车车轮磨损导致轮径减小从而影响组合定位系统里程计定位精度的问题,分析列车组合定位系统里程计定位的误差特性,给出利用GPS、惯性定位传感器辅助轮径校准方法,并结合灰色预测理论,提出一种基于灰色理论的轮径校准方法.该方法通过"更新-预测-更新"的过程,在一定...     

基于GNSS/GIS的平交道口智能控制

铁路平交道口的安全和通行效率是直接关系到行人人身安全和列车运行安全的关键。通过综合采用GNSS/GIS技术实现平交道口智能控制的思想及其系统应用的关键技术和框架组成,并采用实际GPS数据进行仿真,验证其正确性。基于GNSS/GIS的平交道口智能控制可以减少铁路运营维护成本,减少道口处机动车的平均延误时间,使铁路与公路对平交道口的占用权更加合理,并且提高道口的安全性和可靠性。     

车路协同系统仿真信息多分辨率交互方法

车路协同系统仿真研究对于交通系统的发展具有重要的意义.为了研究车路协 同系统的仿真关键技术并构建车路协同系统仿真平台,本文提出信息多分辨率交互方法 解决基于HLA的系统仿真过程中的网络拥塞问题,建立了高分辨率车辆行驶状态信息模 型、中分辨率车队状态信息模型、低分辨率交通流信息模型,运用聚合解聚法实现不同信 息分辨率间的仿真过程,采用模糊预测发送缓冲区信息排队长度方法确定多分辨率模型 间的聚合解聚时机.通过仿真管理器联邦成员的运行结果分析表明,该方法能够有效减少 系统属性吞吐量,从而较好控制网络拥塞,降低系统属性延时,提高仿真效率.     

基于UKF的数字轨道地图的三维线路生成方法

针对基于卫星导航系统的列车定位对数字轨道地图的实际需求, 提出了一种基于无迹卡尔曼滤波的线路估计方法, 生成线路的三维数字轨道地图; 对于铁路线路的3种平面线形(直线、缓和曲线和圆曲线), 采用以里程为参数的菲涅尔(Fresnel)积分模型统一建模; 对于纵断面的直线和曲线, 采用二次曲线模型建模; 用无迹卡尔曼滤波对模型的状态(里程、三维坐标)和参数(方位角、曲率、曲率变化率、坡度、坡度变化率)进行联合估计; 将归一化新息平方和估计距离误差作为线路分段的判断条件, 最终用分段点和几何参数完成三维线路的生成; 采用仿真的平面线路数据对比了离散点法、三次多项式法和本文Fresnel法, 利用青藏线14.7 km的实测数据进一步对Fresnel法进行了验证。仿真结果表明: 在相同的误差要求下, 3种方法的平面距离误差均值都在0.024 m以内, 但Fresnel法采用了最少的分段点, 数据约简率高达99.76%; Fresnel法的最大累积里程误差最小, 由0.964 m降低为0.060 m, 减少了93.77%;Fresnel法比三次多项式法的方位角和曲率估计精度都高, 更加接近真值; 实际数据测试结果表明Fresnel法分别采用22个和20个分段点及参数即可完成线路的平面曲线和纵断面曲线生成, 平面和纵断面曲线距离误差均值都在0.03 m以内, 累积里程误差最大只有0.078 m, 位置精度和几何精度都较高。      

基于GNSS/INS的列车定位风险评估方法

全球卫星导航系统（global?navigation?satellite?system，GNSS）应用于列车运行控制系统位置服务时，需对其进行风险评估，以确保其满足安全相关的需求. 为此，首先建立一种基于卫星导航系统与惯导系统（inertial?navigation system，INS）融合的列车定位单元结构，通过分析传感器融合数据对故障进行检测及识别，并计算水平保护距离，结合水平位置误差、水平告警门限、告警时间等指标参数，对列车定位单元的工作状态进行识别；其次在此基础上分析由危险状态生成的风险事件，并计算列车定位单元危险侧失效率及故障概率；最后结合现场试验数据对所提出的风险评估方法进行测试验证. 验证结果表明:若误警率、漏检率均为1 × 10?7/h，水平告警门限为20 m，定位单元在相对开阔环境下的故障率为9.14 × 10?7/h，受限环境下的故障率为1.52 × 10?4/h；若运行线路对风险指标参数需求降低，则误警率、漏检率及水平告警门限也会增大，受限环境下的定位单元故障率也随之降低，在误警率、漏检率均为1 × 10?5/h，水平告警门限为100 m时，计算获得的受限环境下定位单元故障率为0. 因此，在对定位单元进行风险评估时需考虑不同线路对指标参数的需求.      

时速250km以上高速列车制动模式曲线算法

研究了时速250 km以上高速列车制动系统,分析了高速列车的运行阻力、制动力与制动距离.根据目标距离模式曲线理论,建立了高速列车的制动模式曲线分段迭代模型.应用MAT-LAB/Simulink软件,分析了CRH2-300型高速列车在平直道上、15‰与25‰直坡道上的运行阻力的变化,对比了CRH2-300型和CRH3型高...     

基于简化差分相干积累的北斗B1频点信号精捕获算法

北斗卫星信号的捕获速度、灵敏度及精度将直接影响接收机的性能指标.本文提出了一种提高北斗导航卫星B1频点信号检测信噪比的精捕获算法,该算法基于简化差分相干积累（SDCI）的短时匹配滤波器（STMF）和快速傅里叶变换（FFT）运算（STMF-FFT）.为了保证在降低FFT运算量和提高信号检测概率的条件下,获得更精确的多普勒频率估计,采用逼近效果较好的切比雪夫线性最小二乘曲线拟合法得到多普勒频移的精确化估计值.理论分析和仿真验证表明：本文提出的SDCI算法比非相干积累算法获得的检测信噪比高约3.2 dB.     

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

虚拟应答器研究进展与发展展望

欧洲应答器(Eurobalise)是欧洲列车控制系统(ETCS/ERTMS)中广泛使用的列车定位设备.在使用时需要铺设大量的地面设备,需要昂贵的费用和较大的维护量.随着卫星定位导航(GNSS)技术的发展,定位精度越来越高;同时越来越多的卫星定位系统(GPS,GLONASS,GALILEO)可用,使得降低列车定位的成本成为可能.国际铁路联盟(UIC)提出采用卫星定位导航技术,辅以地图匹配技术实现虚拟应答器(virtual balise).虚拟应答器可以部分甚至全部取代实物应答器,无需地面轨旁设备.本文就虚拟应答器的发展背景、功能要求、实现方式、应用方式以及目前发展的现状进行描述,并且建议在中国的列车控制中采用虚拟应答器,从而适应中国铁路快速发展的需要.