基于虚拟耦合的列车群体智能控制技术研究及展望

铁路列车运行控制方式经历了固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的发展过程,随着车联网和群体智能等新一代信息技术的快速发展,更高效率的先进列车运行控制技术成为研究热点。面向下一代铁路列车运行控制系统,研究一种基于虚拟耦合的列车群体协同运行控制技术,提出采用多智能体系统(MAS)对虚拟耦合列车群的运行进行控制的方法,刻画其控制规则并构建以列车群稳定协同运行为目标的控制模型。在此基础上,设计基于虚拟耦合的列车控制及调度系统框架,采用仿真技术验证该方法可大幅缩短列车运行间隔,提升运行控制效率。最后分析总结基于群体智能的列车运行控制技术研究及发展方向。     

GYK型轨道车运行控制设备的应用

介绍了GYK型轨道车运行控制设备的组成及主要功能,该设备实现了对轨道车运行的安全监控,能够记录、保存、转储运行数据和语音数据并加以分析,加强了轨道车行车安全的控制管理。     

调车机车监控记录系统的研究与试验

调车机车监控记录系统是计算机集成的控制系统,它通过对站场联锁等信息的采集,可将站场对调车机车的调车进路的开放、调车作业单、调车限制条件等信息通过无线信道传送到调车机车上,实现调车信号、调车进路及作业单等在机车上的实时显示,并结合列车监控装置实现对调车作业的安全防护控制和作业数据记录。调车机车监控系统是通过与既有监控设备结合,实现多渠道信息共享,最大限度地减少了重复设置设备,在系统控制时实现多重判别的故障安全控制系统。本文介绍了调车机车监控系统的系统组成及工作原理,系统对机车的安全防护方式。通过现场的试验及应用,证实了调车机车监控系统能够有效地防止调车作业中的冒进信号和超速造成的事故。     

铁路车辆质量互控及预警系统的研究

采用基于JavaEE的B/S架构，配合高性能、高并发关系数据库，构建车辆运用车间与检修车间之间及各自车间内部的铁路车辆质量互控及预警系统；对直通列车中发现的车辆故障通过该系统对下一作业环节进行预警。通过向前预警、向后互控，实现对车辆运用及检修质量的全方位追踪，确保车辆运行安全。     

受限状态下的高速列车迭代学习控制方法研究

针对受限状态下的高速列车自动驾驶系统的跟踪控制问题,基于列车动力学模型,提出一种带饱和函数的迭代学习控制算法。根据Lyapunov稳定性原理,利用列车运行过程中的状态偏差,推导出基于迭代学习控制的列车自动运行控制律。建立类Lyapunov的复合能量函数,通过在迭代域的差分,证明了其差分负定性和有界性,所设计的算法能够控制列车在迭代域对期望运行轨迹达到渐近收敛。采用本文提出的迭代学习控制算法对列车的跟踪性能进行验证,并与PID控制和D型迭代学习控制算法进行比较,结果表明:相较于其他两种算法,本文提出的算法在第3次迭代中就能控制列车精确跟踪期望轨迹,说明算法具有较快的收敛速度和较高的跟踪精度,且能够将控制输入约束在允许范围内。     

基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。     

数字化铁路行车安全保障体系研究

数字化铁路行车安全保障体系按逻辑模式分为行车安全决策模块、行车安全管理模块及行车安全监测模块。行车安全决策模块包括行车安全信息系统、行车安全分析系统及安全决策支持专家系统。行车安全管理模块,从横向上划分为运管部分、机务部分、工务部分、电务部分和车辆部分;从纵向上分为站段、路局、铁道部。行车安全信息监测控制模块分为数据采集单元、数据接收单元、数据处理/输出单元。行车安全保障体系采集的信息包括:运输设备信息、行车调度管理信息、工作人员安全信息、铁路沿线环境安全信息。信息处理包括:数据采集层、初级处理层、隐患分析层、决策支持层、全局分析层。结合现行铁路管理体制,构建基于站段、路局、铁道部的三级救援保障运作模式体系。     

双套冗余异构列车运行控制系统的可靠性及运营延误分析

在对比分析某市轨道交通列车5 min以上延误原因及特征的基础上,对不同列车运行控制制式的故障模式和可靠性进行了分析和建模计算。基于赋时Petri网建模方法,对CBTC(基于通信的列车控制)+BM(基于固定闭塞的点式列车自动防护模式)和CBTC+TBTC(基于数字轨道电路的列车控制)系统在降级模式切换时对列车运营延误的影响进行仿真分析。结果表明,当BM设计运行间隔较小时,列车延误可控制在5 min内;当TBTC设计运行间隔在100 s左右时,列车延误不超过2 min。对不同列车运行控制制式可靠性以及通信故障对运营延误影响的分析可为城市轨道交通线路信号设计、信号制式选取及实际运营提供参考。     

高速铁路智能调度集中系统构想及关键技术

我国高速铁路调度集中系统已达到较高信息化和集成化水平，是高速铁路高效调度指挥、列车有序运行的关键支撑，但其智能化程度依然不高，存在列车运行计划调整效率较低、非正常情况下过度依赖人工操作、应急处置响应不够迅速、列车与调车作业协同困难等问题。针对高速铁路行车调度指挥现实需求，提出高速铁路智能调度集中系统构想，通过构建高速铁路行车信息大数据共享平台，实现车、机、工、电、辆等专业部门间信息共享和业务协同，可由计算机自动完成列车运行计划调整，实现列车运行图执行模拟与分析，以及列车和调车进路智能安全卡控；初步探讨基于物联网、大数据和云计算的信息共享及智能分析、列车运行计划的协调与优化、列车运行计划执行模拟与分析、不同等级列车共线运行条件下自恢复和自适应机制、基于可信动态感知的调度智能协同等关键技术，以期推动高速铁路调度集中系统的智能化发展。     

基于数字孪生的煤矿企业调车作业监控系统

为提升煤矿企业调车作业安全水平,文章基于数字孪生技术构建了煤矿企业调车作业监控系统。通过实时调机数据采集,基于地图匹配技术、可视化技术、违规决策及自动控制技术,实现了调车作业全过程的智能监控、报警和远程控制。应用结果表明,该系统能对煤矿企业调车作业进行高精度实时监控,有效减少了日常违规作业行为,消除了违规作业造成的安全隐患。