基于物联网的城市轨道交通环境监测系统研究

在城市轨道交通系统中,环境信息监测系统是地铁安全、高效运营的基石.为适应城市轨道交通对环境监测信息化和集成化的要求,提出一种以物联网技术为核心的城市轨道交通环境监测系统.该系统在轨道区域内布设传感器节点,实现环境信息的感知和监测;通过汇聚树协议将监测信息以多跳通信方式传送到位于基站的根节点,由基站节点将收集到的数据上传到数据库服务器;最终由终端监控平台对数据进行统一处理.系统以监测区域完全覆盖为基础,同时引入节点节能策略,确保城轨交通的安全、高效运营.     

网络化无线机车同步操作控制的研究与应用

机车同步操作控制是世界重载铁路运输普遍存在且亟待解决的关键问题,无线机车同步操纵技术是当前研究的热点之一.本文提出网络化无线机车同步操作控制思路,在现有GSM-R网络基础上,论述网络化系统的组成与结构,车载通信单元子系统、地面应用节点子系统、网络监测子系统的功能设计,提出采用机车同步操控的安全数据会议、主备数据链路切换、多机车协同作业与数据处理、网络实时状态监测等关键技术,突破无线数据传输电台方式的局限性,解决山区可靠无线通信问题.同时,对比分析了两种无线机车同步操作控制系统的技术指标,并介绍了现场数据传输试验和综合试验结果.     

铁路通信塔安全监测系统

通信铁塔安全监测系统,将传感器探测、数据采集及软件技术于一体,实现对铁路通信铁塔健康状态的实时监测,并及时对故障设备进行告警,解决了通信铁塔倾斜造成的安全隐患.介绍监测系统的网络结构、组成和功能,并结合实际分析具体应用.     

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。     

基于电力载波通信的铁路道岔缺口监测系统研究

论述了一种基于电力载波通信的新型铁路道岔缺口监测系统,由前端现场采集设备、集中监测设备以及数据传输通信设备组成。电力载波通信以电力线正弦波信号作为传输媒介,将信息通过调频的方式加载实现数据传输。为适应道岔转辙机电源线传输条件,重点优化设计了自动增益控制电路、载波信号接收发送通路的耦合电路,有效确保了数据传输质量。     

客车行车安全监测诊断系统的网络系统设计

根据客车编组、网络拓扑结构、系统实时性和工作环境的要求,基于LonWorks网络技术,设计客车行车安全监测诊断系统的网络系统.网络系统具有列车级网络终端自动投入、双网冗余和车厢级网络扩展方便等特点.网络系统的硬件设计采用车厢级和列车级2级总线式拓扑结构:车厢级硬件包括代理节点、制动节点、车辆节点Ⅰ、车辆节点Ⅱ、防滑器节点和显示节点网卡设计;列车级硬件是在车厢级硬件基础上增加地址和数据总线隔离,并实现双网卡冗余.车厢级软件采用双端口RAM与功能节点交换数据,并使用网络变量方式通信;列车级软件采用实时操作系统,具有动态配置网络管理器和网络管理功能,采用显示报文方式通信;人机交瓦界面包括主页而、车厢监测、系统监测、修改车号、查看记录、严重故障显示与报警界面.系统性能分析及使用效果表明:该网络系统使用方便,组网灵活、工作性能稳定、可靠性好.     

空天车地一体化技术在列车群车联网中的应用框架研究

通过研究物联网技术、车联网技术及空天车地一体化网络的理论和应用现状,分析列车群车联网系统构建需求,搭建基于空天车地一体化列车群车联网系统总体框架;分别建立艇载、机载、车载、区域监测和地面中心监测节点和网关,阐述系统的通信结构;提出基于空天车地一体化的列车群车联网系统物理架构设计及信息传输等关键问题。为进一步研究服务于列车群监测和通信的空天车地一体化网络的理论和应用研究起到指导和启发作用。     

多跳超宽带无线传感器网络的能耗与网络容量分析

能量消耗、能量效率和网络容量是衡量传感器网络性能的重要指标。本文在分析基于超宽带技术的无线传感器网络节点能耗的基础上,对采用多跳通信方式的传感器节点进行建模与分析,并得出使得数据传输能耗最小的最优传感器节点间间距。最后本文针对超宽带技术提出了网络容量分析模型。仿真结果表明,在多跳通信方式下网络业务负载模式和传感器节点分布密度对传感器节点的能耗和能量效率都有着较大的影响且网络容量并非随着并行通信的传感器节点对数的增大而线性增大。     

无线传感器网络在矿山微震定位系统中的应用

针对传统矿山定位监测系统中有线方式成本高、资源浪费、可操作性差等问题,将无线传感器网络技术应用于矿山微震定位。通讯系统采用由末端网络节点和中心节点构成的星形无线传感器网络结构。应用时钟同步技术,末端节点将矿震信号通过射频模块上传给中心节点,进而通过上位机完成对数据的进一步处理。该系统为无线通信在矿山越界开采监测中的应用研究。     

朔黄铁路通信网络管理系统现状分析

分析了朔黄铁路通信网络系统(传输、交换、接入、数字调度专用、光纤在线监测、充气机及电缆气压、动力及环境监测、大楼综合定时系统)现状及网管系统的不足之处,并就建立综合网管系统,实现全通信网络综合管理提出建议。     

突发事件下的列车运行图稳定性分析

由于列车在运行过程中受突发事件的影响不能保证完全按列车运行图行车,本文提出列车运行图稳定性指标,引入元胞自动机（CA）模型对列车运行进行仿真,计算列车运行图稳定性指标,以京沪高速铁路为例进行列车运行仿真,通过列车实绩运行图,得到列车运行图稳定性与突发事件的发生概率及列车运行最大速度之间的关系,设计列车在某突发概率情况下为保证列车运行图的稳定性而采用的最大运行速度。提出了一种新的列车运行图稳定性的分析方法,得到的在不同条件下的列车最大允许速度,对列车运行图的编制及日常列车运行调度工作具有重要意义。     

列车通信网络及其访问控制协议和选用原则

介绍列车通信网络的发展历程,主要的列车通信网络结构和功能,提出列车通信网络中合适的访问控制协议,结合我国具体情况,给出列车通信网络的选用原则.简要描述了列车通信网络的应用.     

基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法研究

定义存在于高速铁路列车运行图运行线间的使列车无法在适当功率下运行的软冲突问题,该问题使用既有列车运行图规划方法难以有效解决。分析软冲突形成的机理及其影响,论证牵引供电与列车群一体化仿真计算方法能较好解决软冲突问题,即利用牵引供电计算实现列车运行图软冲突的检测,基于该检测结果进行列车仿真运行调整,从而实现对软冲突的剔除。一体化仿真方法不仅能实现高速列车运行图软冲突的疏解,同时也能得出列车运行过程的操纵策略,并解决了交流牵引供电仿真计算中的某些难点问题。选用我国某一高速铁路线路为例,验证基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法。     

基于到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法及仿真研究

利用高速铁路车站列车到达进路冲突关系和进路分段解锁原理,研究基于到发线运用优化方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法。首先分析分段解锁条件下列车到达追踪间隔时间的计算方法,随后建立无损精度的铁路路网拓扑模型和多智能体列车连续追踪运行仿真模型;在此基础上设计基于信号补偿时间的列车最小到达追踪间隔时间求解算法,求解不同到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间。以上海虹桥站高速场为例,对所有到发线组合方案进行仿真实验。结果表明:股道组合方案对应的关联道岔越少,列车到达追踪间隔时间越短;当关联道岔相同时,后车接车进路越短,前车接车进路越长,到达追踪间隔时间越短;当前车股道确定时,最优的后车股道方案比最劣方案可压缩列车到达追踪间隔时间30s以上。     

CTCS-3列车控制系统数据融合方法研究

数据融合是提高列车控制数据完备性和保证列车安全的重要方法,CTCS-3列控系统已在传感器层面进行了局部数据融合。本文在分析列控系统技术规范、CTCS-3列控系统结构及工作原理的基础上,提出一种CTCS-3列控系统决策层数据融合方法,分析融合的可行性并建立实现该方法的模型。该方法通过CTCS-3列控系统C3控制单元与C2控制单元之间进行列控信息交换,实现行车许可、线路描述信息、临时限速等核心列控数据的数据融合。融合后的列控数据更可信、准确、可靠。使用融合后的列控数据计算列车允许速度和生成监控曲线,使列车控制的安全性更高。     

基于列车运行线分布的客运专线列车运行图动态性能分析

分析客运专线列车运行图中运行线分布模式,采用异质度描述列车运行线之间的发车时间间隔和到达时间间隔的关联性,给出列车运行图异质度计算公式,用以定量分析列车运行图动态性能。通过对列车运行图实施调整过程计算机仿真验证异质度计算公式的合理性。以武汉至广州客运专线列车运行图3种典型列车运行线分布模式为例,计算得到的列车运行图异质度分别为0.64,0.68和0.11,仿真得到的列车运行图动态性能依次为较差、最差和最好。由此可知:列车运行图的异质度越低,其动态性能越高;给出的列车运行图异质度计算公式是合理的。     

列车交会压力波与运行速度的关系

随着列车速度的提高,列车交会时产生的瞬态压力冲击对行车安全、旅客舒适性均产生严重影响。根据多次实车试验结果和理论分析,将列车交会分为列车静止交会、等速交会和不等速交会3种工况,研究了3种工况的列车交会压力波与运行速度之间的关系,得到一系列回归关系式。研究结果表明:静止列车上的压力波与交会列车运行速度的平方成正比;两列车等速交会时,列车上的压力波幅值与两交会列车的运行速度和相对速度的平方成正比;两列车不等速交会时,高速列车承受的压力波幅值小于与之交会的低速列车所承受的压力波幅值;两列车等速交会时的压力波大于一方列车静止时交会的压力波。     

采用移动卫星通讯技术的列车自动报点系统

系统实现列车运行时刻信息的自动传输.整个系统采用移动卫星移动通讯技术,将列车运行时刻信息直接传输到调度所,实现列车运行时刻信息自动采集和传输,调度所可以自动完成列车运行图的绘制,在电子地图显示列车运行位置.并提供了地面与列车的移动通讯平台.     

高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统设计与实现

列车追踪间隔与高速铁路列车运营密切相关,通过列车追踪间隔仿真系统能够检验列车牵引特性、线路条件等因素对列车追踪间隔时间的影响,对研究列车追踪间隔时间优化及列车技术作业方案设计提供有效的帮助。文章介绍了高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统的设计,使用列车间隔时间标准化计算方法,结合列车牵引计算、车站以及线路等数据,通过原型系统的开发,实现了列车运行曲线与列车追踪间隔时间的计算与仿真。具体介绍了系统结构,功能设计及数据结构,以一个实际数据为例对系统的功能以及技术可行性进行了验证。实验输出数据基本符合我国实际情况,该系统能够作为列车追踪间隔相关研究的可靠工具。     

基于混合整数规划的高速列车多区间节能优化研究

当今巨大的能源消耗成为高速铁路发展不可忽视的问题,节能优化显得格外重要。从列车优化操纵与区间运行时分分配两方面出发,在总运行时分约束下,探讨全程最节能的运行时分分配方案及所对应的列车操纵策略。在列车运动方程基础上,引入经停站约束,建立列车运行能耗和区间运行时分分配同步优化的非线性连续节能优化模型。通过离散化与线性变换,将节能优化模型重构为混合整数规划模型,并利用Cplex求解。以高速铁路线路为背景设计算例,验证模型的有效性。仿真结果证明在列车优化操纵策略的基础上,优化区间运行时分分配方案可以进一步降低列车总运行能耗。在不改变总运行时间的情况下,运行总能耗可降低1.03%。