基于滑模控制的卡尔曼滤波在列车定位中的研究

为了提高城市轨道交通中轮轴速度传感器与加速度计组合定位的精度,提出一种基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法。对于组合定位来说,由于卡尔曼滤波不能很好地修正加减速过程中的空转打滑误差,考虑到滑模控制器的滑动模态与系统的参数及扰动无关,提出采用基于滑模控制的改进卡尔曼滤波来进一步降低误差。其基本思路是应用指数趋近律滑模变结构来改善里程计算值,然后再进行卡尔曼滤波。并利用仿真软件对上述过程进行验证,仿真结果表明:基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法,能够在一定程度上减小空转打滑误差,进一步提高定位的精度。最后通过与其他卡尔曼滤波改进算法对比,得出基于滑模控制的卡尔曼滤波方法结构更为简单,也能保证一定的精度。     

高铁运营安全监督系统奖惩机制优化研究

针对我国高速铁路委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统尚未形成有效的奖惩机制等问题,运用演化博弈论来分析国家铁路局、高铁公司和委托路局三方在高铁运营安全监督过程中的决策,通过对系统静态演化博弈模型进行优化,分别建立了基于动态奖励,动态奖惩和优化动态奖惩场景的系统演化博弈模型.通过对模型进行理论证明,结合系统动力学仿真,分析和验证了3种场景下模型存在均衡点的稳定性.结果表明,在优化动态奖惩场景下,国家铁路局的安全监管率下降的同时,高铁公司的安全监督率和委托路局的安全投入率都得到了有效提高,使三方在长期博弈过程中达到最优状态.本文对于完善高铁委托运输管理制度,提高运营安全水平,有很强的参考和借鉴意义.     

高铁运营安全多委托方监督演化博弈的SD分析

针对我国高铁委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统存在高铁公司对多个委托方的监督策略难以合理制定的问题,本文通过分析某高铁公司及其 2个委托方策略的动态选择在安全监督方面存在的复杂博弈现象,建立了三方组成的系统演化博弈模型.通过演化博弈理论证明,结合系统动力学(SD)仿真,可以揭示多委托方条件下,系统各方进行决策的行为特征及其稳定状态.结果表明：采用静态策略时,博弈过程出现了长期波动,并不存在演化稳定策略均衡(ESS);而采用动态策略可以有效抑制博弈过程中的波动,但在奖惩系数相同的情况下,静态策略对于委托路局安全投入率的提升优于动态策略.说明高铁公司在制定监督政策时,应灵活运用静态和动态策略,以使高铁运营安全水平得到有效控制和提升.     

基于区间二型神经模糊系统的轨道电路故障诊断

针对目前铁路现场对轨道电路故障的判别仍然采用阈值法导致维护效率偏低的问题，提出将神经网络与模糊逻辑相结合，构建区间二型神经模糊系统（interval type-2 neural-fuzzy system，IT2NFS），通过诊断模型实现对轨道电路故障模式的智能识别. 首先通过结构识别建立初步的网络结构，采用均匀设计方法生成模糊集的均值，对训练样本进行相似性测试，生成标准差和初始后件参数；再通过递归奇异值分解，优化后件参数以减小输出误差；最后，针对常见的8种故障，从实验平台上采集样本共计9000个，其中6300个样本用于模型训练，剩余2700个用于实验测试. 实验结果表明:利用IT2NFS模型进行故障诊断时，每种故障类别的识别率均在82%以上，平均正确率为90.9%，仿真用时10.59 s.      

基于动态规划的列车节能运行两阶段优化方法

针对地铁列车多站间节能运行优化问题，提出将列车节能驾驶优化过程和时刻表优化过程结合的两阶段优化方法，分别求解两优化过程的全局最优解，从而获取列车在多站间运行的最优操纵策略. 首先考虑节能和节时两个目标，构建列车节能驾驶多目标优化模型，结合动态规划多阶段寻优思路，建立一系列包含多个过程指标及约束的子阶段求解模型，逆序求解后获取列车站间运行最优操纵策略的Pareto前沿；其次建立时刻表优化模型，基于动态规划方法，调用各站间Pareto前沿，搜索站间运行时间最优分配方案；最后以北京地铁亦庄线为例，验证两阶段优化方法的有效性和高效性. 试验结果表明，与最速操纵策略相比，经过两个阶段优化后的列车牵引能耗分别降低了53.87%和54.69%，两阶段优化过程分别用时258.90 s和0.08 s.      

高铁运营安全多委托方监督演化博弈的SD分析

针对我国高铁委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统存在高铁公司对多个委托方的监督策略难以合理制定的问题,本文通过分析某高铁公司及其 2个委托方策略的动态选择在安全监督方面存在的复杂博弈现象,建立了三方组成的系统演化博弈模型.通过演化博弈理论证明,结合系统动力学(SD)仿真,可以揭示多委托方条件下,系统各方进行决策的行为特征及其稳定状态.结果表明：采用静态策略时,博弈过程出现了长期波动,并不存在演化稳定策略均衡(ESS);而采用动态策略可以有效抑制博弈过程中的波动,但在奖惩系数相同的情况下,静态策略对于委托路局安全投入率的提升优于动态策略.说明高铁公司在制定监督政策时,应灵活运用静态和动态策略,以使高铁运营安全水平得到有效控制和提升.     

基于差异磨光的沥青路面抗滑性能研究进展

为保证道路行车安全,沥青路面上面层一般要求采用具有优异抗磨光和抗磨耗性能的集料.但随着中国公路建设速度的提升及优质石料资源的不断消耗,利用优劣集料间的差异磨光特点铺筑高抗滑沥青路面表层的理念逐渐引发关注.该文概述了路表常用粗集料的材料特性及复配沥青混合料的组成设计,介绍了不同天然集料、固体废物、人造集料复配沥青混合料的抗滑性能,分析了差异磨光的原理与磨光检测设备,剖析了现有研究存在的问题,并进行了展望.     

基于STPA与多智能体的列控运营场景危险分析及仿真验证方法

针对列控系统运营场景危险行为与危险致因辨识的复杂性特征及其缺乏有效的仿真验证手段等问题,考虑致因因素间呈现的非线性特点,提出1种将系统理论过程分析(STPA)方法与多智能体仿真技术相结合的列控运营场景危险分析及仿真验证方法。以单电台无线闭塞中心(RBC)切换场景为例,构建分层控制多智能体结构模型,利用STPA方法辨识RBC切换场景下潜在的不安全控制行为,分析导致不安全控制的危险致因,并针对危险致因制定系统安全约束;结合多智能体仿真技术,设计与构建RBC切换场景多智能体仿真平台,通过危险致因和安全约束的分别注入,对危险场景进行仿真分析,验证危险分析的正确性以及安全约束的可行性。依托京广高铁武汉—广州段下行线某区段数据,以RBC切换场景中的不安全控制行为RBC1-ATP-USCA-7为例进行仿真验证。结果表明:未加安全约束条件时,存在行车事故风险;而在注入安全约束后,行车安全得到相应的保障。     

高铁运营安全监督博弈演化的系统动力学分析

针对我国高速铁路委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统存在监管机构不独立和考核奖惩措施不明确的问题,建立了高铁运营安全监督系统演化博弈模型. 该模型是通过分析系统现状和委托代理模式,基于增强高铁公司主体地位和权威性的优化假设条件下建立的,由高铁公司、第三方监管机构和委托路局三方组成,并通过演化博弈理论证明,结合系统动力学（system dynamic,SD）仿真,可以揭示高铁运营安全监督系统博弈各方进行决策的行为特征及其稳定状态. SD仿真结果表明:该模型的8个纯策略均衡解和2个混合策略均衡解都不是演化稳定策略均衡,在任意非均衡解初始策略下,高铁公司和委托路局的博弈演化过程虽然都出现了波动,但第三方监管机构的安全监管率将始终向实时监管的状态演化,说明通过引入第三方独立监管机构和明确安全监督检查考核奖惩措施,可以有效提高高铁运营安全监督系统的安全监管率.