适用于分布式计算机联锁系统的智能转辙机研究

为适应铁路系统分布式控制以及铁路设备数字化、智能化的发展方向,提出一种适用于分布式全电子计算机联锁系统的智能转辙机及其自适应控制算法。该转辙机具备网络接口,使用光纤环网代替原有的转辙机控制电路,结合智能控制模块、无刷直流电机和高精度位移传感器等技术,实现转辙机应具有的动作、表示和锁闭的功能,并且具备电机电流、电压和道岔位移等模拟量的实时采集和上传功能;同时针对转辙机在不同使用环境下,道岔摩擦系数和负载不确定的情形,设计自适应控制算法。实验证明,智能转辙机可实现上述功能,且自适应算法能有效确保转辙机转动位移的精度。     

铁路车站分布式计算机联锁系统

分布式计算机联锁系统将控制转辙机、信号机、轨道电路、机车信号等室外设备的轨旁执行单元前移至被控设备的旁边,通过安全通信系统实现分布式控制。该系统由监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成。轨旁执行单元由电源模块、轨旁通信分机、转辙机模块、信号机模块、轨道模块、机车信号模块等组成。安全通信系统由通信主机、轨旁通信分机和通信网络组成。联锁主机与通信主机之间采用冗余RS-422总线方式进行通信;通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信;轨旁通信分机与各控制模块之间采用双CAN总线进行通信。由电源屏通过独立的上、下行咽喉区冗余供电网络向轨旁执行单元提供电源。该系统具有节省电缆、降低工程造价、减少断线故障等优点;该系统于2010年10月在兰州市西固电厂站试用,已安全稳定运行至今。     

日本铁路开始使用网络信号控制

为节省铁路信号大量电缆和简化复杂的配线，东日本铁路公司开发了采用光纤传输的网络信号控制系统。在该网络信号控制系统中，信号机、转辙机、ATS-S和地面速度传感器都是网络信号控制的对象。信号室控制器与现场控制终端之间采用光纤连接，传递数字信号控制信号设备。信号室控制器与电子联锁设备连接，接收电子联锁信息进行数据处理，通过以太无源光网（E—PON）向现场设备发布控制指令。控制终端接收、处理控制指令，对信号机灯的开闭、转辙机的转向和继电器的条件输出等进行电气控制。     

全电子计算机联锁系统的通信协议设计及安全性分析

全电子计算机联锁系统主要由联锁主机和全电子执行单元组成,全电子执行单元由转辙机模块、信号机模块、轨道模块等共计11种控制模块组成.在分析联锁主机与转辙机模块、信号机模块、轨道模块需要交换信息的基础上,根据系统通信的安全性、实时性和封闭性特点,设计联锁主机和全电子执行单元之间的通信协议.通信协议通过设置源地址、目标地址、报文类型码、帧序列号,采用延时无效和32位CRC校验码等措施有效地消除了联锁主机与全电子执行单元通信中存在的重复、删除、插入、错序、延时等危害.对通信协议分析计算表明:该协议的每小时危险失效率小于1.9×10-11,其安全性远远高于欧洲安全标准SIL4的要求.目前,采用该协议的全电子计算机联锁系统已经在多个车站开通使用,运行安全、可靠.     

全电子计算机联锁系统提速道岔多机牵引控制方案

结合全电子计算机联锁系统的特点及多机牵引控制的需求,给出一种全电子化的解决方案。该方案对联锁主机和全电子执行单元中的转辙机控制模块的功能进行重新分配,并给出两者之间需要交互的信息。由联锁主机向多个独立的转辙机控制模块同时发送相同的动作命令,从而保证多机动作的一致性。联锁主机向转辙机控制模块发送不同的启动顺序号,由控制模块自行计算延时时间,保证本组道岔中多机按照设定的顺序依次启动。转辙机控制模块计算保护继电器(BHJ)的状态并上传给联锁主机,由联锁主机综合本组道岔中所有转辙机控制模块的BHJ,计算切断继电器(QDJ)的结果,并下发给各转辙机执行模块,在出现多机动作不一致时由各执行模块根据QDJ的命令来切断动作电源。     

温度对电缆塑料绝缘及护套挤出质量的影响

铁路信号电缆适用于铁路信号自动闭塞系统、计轴、车站电码化、计算机联锁、微机监测、调度集中、调度监督、大功率电动转辙机等有关信号设备和控制装置之间,传输控制信息、监测信息和电能等。     

计算机联锁全电子三相交流转辙机控制模块

全电子计算机联锁系统已开始试点推广。本文介绍了全电子计算机联锁系统中的一个关键核心控制模块,采用模块化电子电路取代由安全型继电器构成的三相交流转辙机控制表示电路,用于驱动S700K系列、ZDJ9系列和ZYJ系列等三相交流电动或电液转辙机。详细论述全电子三相交流转辙机控制模块的"二取二"模块化硬件架构,对模块的微控制器电路、转辙机动作驱动电路、表示信号采集电路等关键的单元电路进行深入剖析。本文采用流程图对嵌入式软件的原理进行说明和描述,并按照EN50129标准,利用故障树分析法对该控制模块进行可靠性和安全性的计算和评估,结果表明模块完全满足信号系统对高安全性的要求。最后分析影响模块安全性指标的主要因素,为进一步提高模块的安全性提供参考。     

新型分布式计算机联锁系统的研究与设计

在计算机联锁技术条件框架基础上,应用分布式控制系统和多Agent系统技术,提出了一种新型的分布式、智能化计算机联锁控制系统的设计方案。分析了分布式控制和多Agent体系用于计算机联锁系统的可行性,并给出了系统的基本结构设计和智能体单元功能设计。该设计方案从结构上可以提高计算机联锁系统的可靠性和安全性。     

分布式计算机联锁系统应用分析

分布式计算机联锁的控制方法是将计算机联锁系统的执行部分硬件设备放置于轨旁,联锁运算部分放置于机械室或调度中心机房,双方通过冗余光纤网、工业以太网、CAN总线进行通信。这种控制方法具有降低室外通信信号设备造价、节省信号楼空间、减少电缆混线、断线故障等优点。本文针对分布式计算机联锁系统的应用进行分析。     

车-地协同模式的新型分布式联锁系统研究

为提高分布式联锁系统的可靠性,降低系统构建、维护的成本及工作量,设计了一种基于无线通信及卫星定位等新技术、且结构简单的车-地协同新型分布式联锁系统。针对车-地协同新型分布式联锁系统的功能需求,提出了各单元模块和通信网络的设计方案。在此基础上,对新型分布式联锁系统的优势进行了总结。     

茂县隧道挤压性变形段锚杆作用效果分析

针对茂县隧道穿越活动断裂带及其影响区所遇到的挤压性变形问题,通过对1号斜井及左洞前期施工变形统计分析,以及现场锚杆施工存在的问题,针对性地提出锚杆施工工艺的改进措施,并开展长期跟踪监测。研究结果表明:锚杆工艺改进前,1号斜井和左洞收敛均值分别为689.2 mm和624.8 mm,且1号斜井变形不收敛,左洞收敛时间达6个月;锚杆工艺改进后,左、右洞水平收敛均值分别为320.4 mm和141.2 mm,相比左洞工艺调整前分别下降77.4%和40.6%,且收敛时间缩短至约4个月;按"孔腔通畅+非收缩浆液+可简单验证和不可逆转灌注满浆"的思路综合性改进锚杆施工工艺可显著提升锚杆质量,发挥其在抑制隧道挤压性变形中应有的作用。     

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。     

有轨电车用6号嵌入式道岔无缝化分析

为探明有轨电车嵌入式道岔无缝化的可行性,通过建立有轨电车用嵌入式道岔有限元模型,对钢轨强度、高分子材料特性、钢轨伸缩位移、轨道稳定性以及断缝值进行计算分析。研究结果表明:在温度荷载作用下,基本轨承受一定的附加力作用,钢轨最大温度力出现在直基本轨上;钢轨强度、稳定性及断缝均满足要求;嵌入式道岔最大伸缩位移出现在尖轨尖端,在升温55℃时,其尖轨尖端伸缩位移值为3.16 mm,高分子材料无损坏,可保证对钢轨的锁固作用;有轨电车用嵌入式道岔无缝化可行。     

单护盾隧道掘进机在砂岩、砂质泥岩地层中的掘进参数关系研究

单护盾TBM(隧道掘进机)在城市轨道交通的砂岩、砂质泥岩地层中的应用研究未有先例。以重庆轨道交通5号线大竹林停车场—重光站区间隧道施工为依托,通过分析单护盾TBM施工过程中掘进速度与各掘进参数的关系,获得了掘进速度随各参数的变化规律;通过统计分析得到了正常掘进状态下的掘进参数推荐值,拟合了掘进速度与掘进参数间的关系方程;通过对比验证了采用掘进参数推荐值可以获得更高的施工效率。     

重庆地区层状岩地层超大断面暗挖地铁车站施工工法比选

针对重庆地区层状岩地层暗挖地铁车站的特殊地质条件、超大断面及受施工工法影响显著等特征,建立了层状岩地层双层叠合初支拱盖法、双侧壁导坑法、中隔墙加台阶法数值计算模型,进行了施工工法适应性分析,并结合实际工程经济指标进行了对比分析。结果表明:双层叠合初支拱盖法的各项考查指标均能很好地满足控制标准,且3种工法对洞周收敛形态控制都较好,衬砌结构的安全性亦较高;同时该工法能较好地适应重庆地区的地质条件及经济性要求,具有工作面大、效率高、工序少、施工安全等显著优点,亦具有较强的经济适用性。建议在重庆地区层状岩地层超大断面暗挖车站施工中采用双层叠合初支拱盖法施工。     

既有地铁隧道上方明挖基坑施工方案分析

明挖基坑施工对邻近地铁隧道的影响是工程设计和施工中的难点。选取杭州市延安路至仁和路过街通道基坑开挖作为工程案例,采用三维有限元分析的方法,针对地铁隧道上方浅覆土工况,基坑开挖中采用地基加固、分期开挖等技术方案以减少对既有地铁隧道的影响,提出门式框架加固、分期开挖及控制降水等保护措施。研究结果表明,施工期各监测数据稳定合理,数值模拟与现场实测数据基本吻合,基坑开挖保护措施切实有效。     

悬挂式单轨轨道梁制造工艺研究

以中车青岛四方机车车辆有限公司悬挂式单轨车辆试验线项目为依托,针对悬挂式单轨轨道梁"梁-轨"合一的结构特点,对兼做轮轨走行面的开口箱型轨道梁的加工制造工艺进行研究。介绍了悬挂式单轨轨道梁的结构形式;分析了单轨轨道梁制造过程中的难点,并对制造方案进行比选;系统阐述了悬挂式单轨轨道梁的制造工艺及精度控制方法。     

朝阳站富水砂卵石层施工动态降水控制技术研究

以长沙地铁5号线朝阳站为工程背景,对车站工程地质和水文条件,采用理论分析、数值模拟等方法对富水砂卵地层条件下基坑动态降水控制技术进行研究。通过确定降水方法,明确降水过程中地下水位动态水文变化过程排水量的计算公式;得到3个降水阶段基坑降水进入稳定的时间、地表沉降达到稳定需要的时间以及最后的沉降值。     

地铁深基坑连续墙渗漏风险的量化控制

深基坑连续墙止水帷幕发生渗漏,会严重威胁工程建设安全。提出了一套基于声纳渗流测量原理的地下连续墙渗漏风险测量方法。以某地铁站基坑连续墙渗漏检测及堵漏效果为案例,通过对该站24幅地下连续墙进行渗漏声纳检测,并对测量结果进行分析计算,获得了原位测量孔内渗透流速、渗流方向、渗漏流量及渗透系数等参数的空间分布。计算结果与施工现场基本一致。基于可视化成像智能分析方法,反演得到了复杂环境下地下水的三维空间可视化渗流场,准确地确定了渗漏通道的位置,用以指导局部封堵灌浆。灌浆前后渗漏流速对比分析表明,基坑渗漏得到有效控制。     

基于SVM-PSO算法的大跨度悬索桥挠度可靠度研究

为了研究高维随机参数作用下大跨度悬索桥运营阶段挠度可靠度,在有限元计算基础上,基于支持向量机(support vector machine,SVM)建立成桥阶段挠度可靠度模型,结合优化后的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)计算结构运营阶段挠度可靠指标。研究结果表明:借鉴遗传算法中的变异思想,通过设置中间变量约束条件,可以解决粒子群算法易早熟、后期迭代效率低的问题,进而提高计算效率与精度,基于SVM-PSO算法的结构可靠度方法高效准确,普立特大桥挠度可靠度满足正常使用极限条件下的要求。