高速铁路列车超视距应用系统通信架构研究

为提高高速铁路突发险情应急处置的及时性，提出基于5G公网的超视距报警信息和实时视频快速传输上车的系统架构，开展列车超视距关键技术研究，并在京张高速铁路开展了基于5G公网的列车超视距应用技术试验。在此基础上，详细分析列车超视距技术在系统应用阶段存在的问题和难点，报警信息和实时视频快速上车与网络覆盖质量具有强耦合性，一方面用户对超视距危情报警信息的传输时效性提出了极高要求，另一方面当前高速铁路沿线的网络质量和覆盖范围不能满足全天候、全覆盖的车地传输需求。因此，设计2种系统通信架构，一种适用于5G-R专网建成之前，基于GSM-R网络和4G/5G公网的通信架构；另一种适用于5G-R专网建成后，基于5G-R专网的通信架构。2种架构可以满足现阶段和未来列车超视距信息快速传输上车的需求。     

基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案研究

为加快推进列车超视距应用系统的开发进程，早日实现该系统的工程应用，提出基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案，在北京-张家口高速铁路（简称：京张高铁）开展了列车超视距应用系统的综合性整体试验。试验中全面测试了列车超视距应用系统各项功能及性能，重点验证基于5G公网的车地信息传输通道能够将铁路沿线高清监控视频与安全监测信息实时传输至运行列车上的车载监控终端，在平原地带、山区地带、隧道内、车站附近等不同线路条件下，实时视频、视频点播和危情提示等功能均达到预期效果，系统的稳定性较好。     

高速列车司机超视距监控预警系统应用研究

当铁路沿线突发自然灾害时，若高速列车临近灾害发生点，司机不能及时获知前方危情信息，无法及时采取应急措施，可能造成重大安全事故。研究提出高速列车司机超视距监控预警新型方法，设计由铁路灾害监测无线高速共享专网子系统、铁路防洪视频监控子系统、车载灾害视频监控子系统、铁路灾害危情智能识别子系统组成的高速列车司机超视距监控预警系统。对高速列车在隧道等复杂环境下车地高速数据传输、铁路灾害车地协同监控预警、铁路灾害危情自动识别预警等关键技术进行阐述，并完成车地协同监控灾害技术验证。结果表明，该系统可提升高速列车司机面对突发灾害的应急处置技术水平，增强铁路突发灾害的应对和防灾减灾能力，有效避免司乘人员伤亡，有助于推进铁路防洪点无人化值守进程。总结该系统的应用与验证情况，可为我国铁路防洪防灾工作提供参考。     

基于5G技术的高铁列车位置查询及应急处置辅助系统

介绍基于5G技术的高铁列车位置查询及应急处置辅助系统,该系统旨在通过对高铁列车、工区、线路、设备、危险源等多种基础数据进行收集分析,应用电子地图、地理信息、5G等技术,并基于物联网实时追踪列车位置,通过图形化的方式展现出来;同时基于大数据技术优化运输组织方案,合理调整列车运行;对自然灾害进行相关研究分析,提前做好预警;如遇特殊情况,自动推荐应急处置方案,同时实时高速传输现场抢修图像,为高铁列车安全、高效、有序运行提供信息保障和决策指挥支撑。     

基于多种传感技术融合的高铁周界入侵监测报警技术及应用

铁路运输的行车安全是重中之重。人员违规上道、非法破坏或穿越铁路栅栏等人为因素，落石塌方、泥石流等客观自然因素，随时对列车行车安全构成重大威胁，高铁周界入侵报警监测技术对保证高铁安全运营具有重要作用。结合现阶段高铁周界入侵监测系统应用的具体情况及不足，针对不同场景的关键需求设计不同的监测方案，包括振动光纤+视频融合、毫米波雷达+双光谱融合、激光雷达+视频融合等3种技术方案，并将3种方案在银兰高铁中兰段宝台山隧道口（K357+147）进行现场部署及实测，测试结果表明应用效果良好。     

基于IECTS 62580-2互联互通技术的列车车载智能视频监控系统

结合国际标准IEC TS 62580-2中列车互联互通的技术框架和当前列车车载视频监控技术的发展趋势,设计了一套符合当前铁路列车运用需求的列车车载智能视频监控系统。该系统通过接入列车骨干网(ETB),连接列车网络控制系统(TCMS)、无线数据传输装置(WTD)、乘客信息系统(PIS)等车载子系统,形成列车车载智能视频监控系统的互联互通网络,实现信息汇聚、车地互联、故障联动和智能图像分析及推送,并成功应用到南非22E型电力机车前方路况高清视频监控系统(FFCCTV)中。     

地铁列车障碍物视频识别系统设计

基于视频图像识别技术的列车障碍物识别系统,可以实现无人驾驶列车前进方向轨道内障碍物的自动检测。该系统通过采用2台独立的高清摄像机采集图像数据,经软件的智能计算分析,可识别列车前方是否存在障碍物,并实现障碍物与车辆之间的距离测量。该技术在业内属首次开发,可实现列车前方障碍物的检测,有效替代司机进行线路瞭望。目前本系统已通过功能仿真验证测试,拟在实际运行线路的列车上进一步进行功能验证。     

国外列车制动新发展

当铁路司机驾驶机车发现前方有险情或障碍物时,从采取紧急刹车的地点开始至列车停止地点为止,这段距离称之为制动距离。 现在我国铁路一般制动距离为800米,广深准高速铁路的制动距离为1200米。今后随着行车速度的提高,制动距离也将相应延长。国外一些时速为200～350公里的列车制动距离长达3000米至4000米。这样长的制动距离无疑对行车     

列车在站运行状态监测系统

传统的车站接发列车作业以人检为主,劳动强度较高,存在人身安全隐患,且存在漏判和误判,难以有效保障接发列车作业质量。运用图像识别、数据挖掘、智能分析及系统集成技术,提出列车在站运行状态监测系统方案,对车站接发列车的图像、视频、车轮踏面温度、车辆运行声音等信息进行自动采集和智能分析,提供车辆异常状态识别和报警功能,实现接发列车作业从"人检"向"机检"、"室外"向"室内"、"静态"向"动态"的转变。该系统方案对提升车站接发列车作业效率和作业质量,探索接发列车作业新模式,保障行车安全具有重要意义。     

高速铁路列车超视距地面系统设计与应用

为保障高速铁路运行环境安全，满足列车超视距应用的业务需求，设计高速铁路列车超视距地面系统。利用数据统一接入、视频压缩与处理、超视距关联匹配算法及数据安全传输等关键技术，实现超视距数据的接入和处理、超视距关联及管理等功能，辅助突发险情的超前预判和提前处置。在京张（北京—张家口）高速铁路实车试验的结果表明，该系统功能符合预期设计，长时间运行稳定，可为高速列车运行安全提供技术支撑。     

高铁追踪接近预警系统车载设备的设计与实现

高铁追踪接近预警系统能够实现高铁列车的防撞预警.车载设备是系统的重要组成部分,车载设备计算出列车公里标,将数据通过GSM-R无线传输设备发送到地面的预警服务器,并接收来自预警服务器的列车运行预警信息,通过列车预警显示设备提供给司机安全预警信息.对高速铁路列车追踪接近预警系统的组成、工作原理和关键技术进行阐述,设计并实现了系统中的车载设备,最后进行了单元测试、系统测试及现场验证.测试结果表明车载设备能够有效的提供列车位置,公里标的误差在8m以内,实现相邻列车运行状态的安全预警,证明该设备具有很高的实际应用价值.     

一种基于薄膜电致发光技术的列车透明抬头显示屏设计

当前地铁列车通常采用可触摸式的人机交互显示屏作为信息显示和控制终端。列车司机在驾驶地铁时，需要将注意力集中于前方道路，长时间低头操作人机交互显示屏会对列车行驶带来一定安全隐患。抬头显示技术的出现，可以有效解决此类问题，提高安全驾驶系数。传统抬头显示屏一般为投影式设计，通常具有体积大、发热量高以及光路设计复杂对玻璃角度要求严格等缺点。透明薄膜电致发光显示屏作为目前市面上透光率最高的显示屏，不仅体积轻便、便于安装，而且响应速度快、亮度高、寿命长，十分适合用做轨道交通列车司机室抬头显示屏，将列车运行及报警信息实时地显示在司机的平视视线范围内，避免司机长时间低头看仪器仪表，缩短“盲开”时间，提高列车运行安全性。文章对基于薄膜电致发光技术的列车透明抬头显示屏进行了研究，介绍了其工作原理和设计方案，最后通过试验验证了该产品的可靠性及良好的EMC特性。     

一种基于μCOS系统的发车指示器设计

发车指示器主要完成发车时间及相关发车控制命令的显示,用于为列车司机提供离站时间、状态等信息,是地铁运营的重要辅助设备。发车指示器接收ATS系统的控制命令并将此信息显示在LED屏幕上,供列车司机行车参考。讨论一种基于μCOS嵌入式系统的发车指示器软硬件结构,及在城市轨道交通线路中的实际应用。     

基于云平台的铁路安全智慧预警系统应用研究

安全是铁路系统保持稳步发展的基础,针对云南地区普速铁路安全隐患进行长期综合分析研究,运用高清智能球机、移动4G网络、物联网、视频分析等技术,实时、直观地传输铁路周边视频信息,及时发送侵入报警及现场设备状态,开展视频自动巡航监控和远程语音警示,对提高铁路周边安全管理,加强路外治安管控和自然灾害监控,消除行车安全事故隐患,有着不可替代的重要作用。     

高铁车站出站信号机与停车标设置方案探讨

研究目的:为解决高铁部分车型的16节长编组和重联动车组在司机按照ATP行车曲线控车进站停车时,由于信号机、应答器和站台停车标设置距离不理想,导致尾部车厢不能完全停进站台,尾部车门无法上下旅客的问题,本文将列车出发的追踪时间间隔和列车运行控制系统行车的距离作为研究对象,进行数学建模并经过详细的计算,提出高铁车站出站信号机-停车标最小及合理距离设置方案。研究结论:(1)高速铁路车站的信号平面设计与站场、轨道、车辆等专业密切相关;(2)列车停车标至出站信号机间的距离为满足出发列车出发及列车追踪时间间隔的关键因素之一;(3)车站到发线有效长650 m,450 m站台,出站信号机距停车标距离为65 m;(4)车站到发线有效长大于650 m,出站信号机距停车标合理距离宜为80 m;(5)本研究成果可为高铁车站信号平面图设计提供借鉴或参考。     

高铁司机行车前疲劳检测系统设计与开发

对高速铁路司机行车前疲劳状态进行检测,可预防疲劳驾驶,保障行车安全。为此,设计开发了高铁司机行车前疲劳检测系统。检测了高铁司机的心率变异性、闪光融合频率、血氧、血压、呼吸、体温等心理、生理指标,并调查主观疲劳程度和出乘前一晚睡眠时间,获得了180人的有效数据。用统计产品与服务解决方案(SPSS)进行因子分析,计算出综合疲劳指数,并验证综合疲劳检测模型的拟合度。采用K-均值聚类分析和CART决策树算法,将综合疲劳指数分为4个等级。系统可在5 min内完成全部检测,即刻出报告,可防止高铁司机疲劳驾驶,并促使他们出乘前注意休息。系统附加提供按摩放松操作和保健知识推送,同时建立个人档案,以便长期监测司机疲劳状况。     

高速列车智能视频分析应用研究

为提升高速列车智能化水平，搭建高速列车智能视频分析系统，主要由车载摄像机、视频监控服务器、智能分析主机等设备构成，可通过车厢控制器与其他车载系统和设备进行信息交互。该系统基于深度学习算法构建智能视频分析模型，实现车厢敏感人员识别、车厢乘客拥挤度检测、车厢遗留行李检测、车厢重点位置监控、司机疲劳驾驶监测等功能；当检测和识别出异常事件时，告警信息可在旅客信息系统的显示终端上自动显示，或由广播装置播放告警信息。     

现代有轨电车列车控制方式的选择

对现代有轨电车可采用的司机人工控制方式和列车自动控制方式进行适用性研究,分析行车需求、环境条件、平交路口控制方式、工程实施方式、景观需求、投资及维护等因素对选择列车控制方式的影响及相互制约关系,提出现代有轨电车工程选择列车控制方式的原则和思路,即：行车需求低的有轨电车工程适合司机人工控制的方式;行车需求高的工程须采用列车自动控制的方式实现安全防护,此时应尽量创造封闭的线路环境,通过立交的方式减少平交路口,为信号系统提供实施自动控制的条件。     

基于车-地通信的朔黄铁路列车追踪优化研究

为优化朔黄铁路列车追踪,通过增加地面调度优化系统和车载辅助智能操控系统,建立基于LTE-R网络的连续车-地通信,使车载设备获得更多的前方线路信息,并实时监督列车的追踪间隔,从而实现列车精确定位以及临时限速和行车许可即时传递,通过比对分析,优化后不仅能提高效益,更能保证列车运行安全。     

列车占用丢失报警方案的设计

根据原铁道部印发的《TDCS/CTC系统列车占用丢失报警功能技术要求》,列车占用丢失报警信息已列为调度员行车指挥过程中重要的参考信息之一,对运输指挥起到指导作用.本文主要对列车占用丢失报警功能进行方案设计,分析报警信息流向及报警确认过程,为进一步软件开发打下基础.