基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线模型的研究

安全制动曲线计算模型是CBTC(基于通信的列车控制)车载ATP(列车自动防护)的关键技术。影响该模型计算精度的因素有许多,其中列车长度是最基本也是不能忽略的因素之一。在分析了GEBR(最小紧急制动率)制动曲线与ATP紧急制动触发曲线关系的基础上,考虑了列车长度在附加阻力计算中的影响,将列车模型构造为由多个质点构成的质点链,建立了基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线计算模型。采用B型6节编组列车运行环境对该模型进行仿真。仿真结果表明,多质点列车计算模型比单质点计算模型更符合车载ATP安全制动模型的要求。     

城市轨道交通全自动运行线路自动化场段库线设计方案

自动化场段是城市轨道交通全自动运行线路标准配置之一。基于CBTC(通信的列车控制)的性能要求及IEEE Std 1474.1:2004《CBTC的性能和功能要求》所定义的安全制动模型计算得到的列车安全防护距离一般较大,由此导致自动化场段的库线(尤其是双列位停车库线)的设计长度较长,往往受到建设用地的制约。为此,基于能量监控禁止模型安全算法建立了列车自动入库的理论方法。该理论方法可在场段土建条件受限、导致库线长度不足时有效解决列车自动入库并精确停车的问题,还可用于指导全自动运行项目的自动化场段设计。     

列车空气制动系统数值仿真

根据气体流动理论和120阀原理建立了列车空气制动系统仿真模型。介绍了机车自动制动机和车辆120阀模型的组成，各种功能的实现方法，给出了各种编组长度和各种减压量的制动缓解和紧急制动仿真结果，并与实验结果进行了对照，结果表明，该程序系统能很好地仿真列车制动系统性能，该系统可以用于分析制动过程。为制动系统的设计和改进提供了有力的分析工具。     

粒子群优化广义预测控制在列车制动系统中的应用

动车组列车制动系统是列车自动驾驶系统ATO的关键环节。针对动车组列车制动系统模型存在较大误差导致的列车在制动阶段控制效果较差这一问题,提出将动车组列车制动模型分为静态子系统和动态子系统两部分,根据列车制动系统的性能和要求,设计了CPSO(混沌粒子群算法)优化GPC广义预测控制器。该控制器由CPSO辨识动态子系统纯延时环节和外界干扰造成的GPC模型误差,并计算动车组列车所需的控制量。以CRH2型动车组为仿真对象,从仿真结果看出,CPSO-GPC控制器在遇到未知干扰时能够满足动车组列车对给定速度和位移的高精度跟踪要求。     

多场景下的列车线路碰撞试验台线路设计方法

研建专业的列车线路碰撞试验台对于科学再现列车碰撞冲击响应、真实评估列车碰撞安全性能具有重要意义。为满足标准规定的多种碰撞场景下的试验需求,针对列车线路碰撞试验台的线路开展方案设计,实现有限的设计空间内机车驱动加速、碰撞试验以及碰撞后制动等试验过程的合理分配。基于MotionView动力学仿真软件,构建3种碰撞场景下列车的三维多刚体动力学仿真模型,该模型包含驱动、制动和碰撞3种载荷工况。基于MoltionSolve动力学求解器,分别针对3种碰撞场景开展动力学仿真分析,研究不同碰撞场景下各节车辆的运行距离和运行速度随时间变化规律,得到了各个试验过程所需线路的最小长度。研究结果表明：综合考虑3种碰撞场景,最终确定线路设计方案为机车驱动段线路长度为830m,碰撞试验段线路长度为120 m,试验后制动段线路长度为550 m。并通过与一次5编组列车线路对撞试验的对比,验证了提出的线路设计方案的合理性。该线路设计方案完全可以满足碰撞场景1和场景2的所有碰撞试验过程,碰撞场景3的机车驱动加速工况和试验后制动工况可以利用外围环线进行。     

基于遗传算法的重载列车驾驶策略研究

针对重载列车在长大下坡道运行时需采取循环制动来保证列车安全运行的难点问题,通过分析重载列车动力学模型和操纵要求,研究了一种基于遗传算法的列车驾驶策略。首先,基于线路数据和列车编组数据,对重载列车运行过程进行了动力学模型的建立;然后以操纵要求建立约束集,设计了以工况(制动和制动缓解)转换点为编码对象的驾驶策略生成算法;最后选取朔黄铁路一段长大下坡道实际线路数据,仿真得到最优的工况转换序列,并生成列车驾驶曲线。分析仿真驾驶曲线与指导驾驶曲线速度的均方根误差以及速度误差的期望和方差,表明该方法是可行的。     

提高列车制动系统仿真速度的方法研究

针对列车制动系统传统整体仿真模型,随着编组的加长,模型状态数增加,仿真速度变慢的问题,以动力集中动车组制动系统为例,依据AMESim软件提供的并行及分区仿真方法,在建立机车、客车车辆制动系统模型基础上,利用AMESim软件自带的联合仿真元件,构建列车制动系统分布式仿真模型。通过在列车编组定置试验台上进行试验,对比实际试验与仿真分析结果,验证了分布式仿真方法的有效性。在获得相同仿真准确性的条件下,可比传统方法大大减少仿真时间。该分布式仿真方法为提高具有大状态数模型的长大列车制动系统的仿真速度提供了一种新的思路。     

城轨列车制动模型及参数辨识

列车制动模型是设计ATO精确停车控制策略的依据.本文通过分析城轨列车制动系统的构成、特性及其和驾驶员的接口,从面向控制的角度提出适合控制器设计的制动模型以及模型参数的辨识方法.现场实验表明:该模型能够较好描述城轨列车制动系统的动态特性,并且基于该模型的自动停车控制系统在实验中也取得了满意的性能.     

120阀列车空气制动性能仿真程序简介

根据JZ-7型机车自动制动机原理、120型分配阀原理和一维非稳定气体流动理论，建立了列车空气制动系统的仿真模型，开发出适合预测制动系统性能和分析参数影响的列车制动系统仿真软件。文章介绍了该仿真程序的功能、用途和使用方法。     

保护区段对行车折返效率影响的分析

保护区段（Overlap）设置是ATP系统对列车超速冒进防护的关键技术,通常,保护区段设置在行车许可终点（EOA）之后,由联锁子系统建立。保护区段与众多因素相关,其计算模型也是各有侧重,文章根据实际折返站具体的参数,计算保护区段对基于通信的列车控制（CBTC）模式下行车的影响,并分析保护区段与折返效率的关系。仿真计算结果显示:保护区段设置过小,会导致列车进站行车缓慢欠停,同时会导致折返追踪间隔过长,降低折返效率,因此,需综合考虑、合理设置保护区段。     

基于车辆制动延时的列车自动防护系统防护距离优化

简要阐述了城市轨道交通ATP(列车自动防护)系统防护距离计算原理,计算分析了车辆制动延迟时间参数优化前后的列车ATP系统最小防护距离。经对实际项目计算,当车辆制动延时减少30%时,列车的ATP系统最小防护距离缩短24.7%,单条停车线长度实际可减少6 m。研究结果表明：通过缩短车辆制动延时,可有效减少列车的ATP系统最小防护距离,进而缩短停车线长度,减小停车列检库的占地面积。     

地铁列车制动仿真软件的开发

为实现地铁列车的制动过程仿真,分析了地铁列车制动系统仿真所需的车辆及制动系统的简化模型,开发了仿真软件。车辆子模型采用模块化建模方法,将车辆拆分成轮对、弹簧阻尼、构架、车体等部件进行建模。制动系统子模型基于实验数据构建,通过对试验曲线进行插值计算等方式得到仿真所需要的制动相关曲线,该软件可以执行实时仿真,仿真结果准确可信。     

CBTC系统保护区段触发策略的优化

[目的]城市轨道交通线路的CBTC(基于通信的列车控制)系统在特定场景中具有一定的局限性：当一条进路存在多个保护区段时,联锁无法根据列车的前进方向灵活选择保护区段,难以满足灵活、自动建立进路的需求,需要优化保护区段触发策略。[方法]简要介绍了CBTC系统下进路触发及保护区段设置的基本原理,列举了既有保护区段控制方案下的2个典型问题场景。提出了保护区段触发策略优化方案,即由ATS(列车自动监控)自动选择保护区段方向并交由联锁执行。以场景一(列车跳停回库)为例,根据列车动力学特征,对优化前后的列车跳停性能进行了对比分析。[结果及结论]以列车跳停回库为场景案例的分析结果表明,优化保护区段控制策略后,列车跳停的时间性能大为提升。此优化方案具有可行性,可显著提高办理保护区段的灵活性,提升列车跳停的效率。     

30 t轴重下朔黄铁路长大下坡段空气制动运用与节能策略研究

朔黄铁路亟需通过提高列车轴重、增加编组长度来增强铁路运输能力,但神池南—西柏坡段多为10‰左右的长大下坡,提高轴重、增加编组后如何保证列车在该路段的行车安全是倍受人们关注的难题。为此,本文针对30t轴重2.3万t重载列车在长大下坡段如何施加空气制动进行研究,提出相应的空气制动运用方法;同时,对该路段的节能策略进行研究,提出了相应的节能理论,并通过仿真分析验证其有效性。仿真结果表明:提出的空气制动运用方法能够有效保证30t轴重2.3万t重载列车在长大下坡段的安全运行,并能够提高发电量,节约能耗。     

车载列车自动保护系统安全防护距离计算模型

安全防护距离的计算模型是车载ATP(列车自动保护)的关键技术之一.影响车载ATP安全防护距离的因素包括列车位置不确定因素、ATP设备反应时间、列车制动性能等.分析了这些因素与安全防护距离之间的关系,建立了移动闭塞系统和准移动闭塞系统的ATP安全防护距离的计算模型.仿真结果表明,计算模型与实际工程数据存在较小的误差,模型...     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

城市轨道交通列车自动驾驶各阶段速度控制算法的研究

本文介绍列车自动驾驶(ATO)的基本功能,重点描述列车速度调节和控制功能.将列车自动驾驶过程划分为车站发车、速度跟踪、目标制动3个阶段,对每个阶段的目标速度曲线、速度控制策略和计算算法进行了分析,提出了速度跟踪阶段采用的速度离散化PID控制方法并对其进行了重点研究.     

动车组列车制动系统的Hammerstein模型及其参数辨识方法

针对动车组列车制动系统的非线性及其在ATO中的重要性,从控制和动力学角度提出动车组列车制动系统的Hammerstein模型。根据制动指令信号的流向介绍动车组列车制动系统的工作过程;分别考虑系统各环节,用经过曲线拟合得到的静态非线性函数描述动车组列车制动特性表,用延时环节描述制动指令信号传输和制动控制器动作的延时,用两个一阶线性环节分别描述制动力反馈调节过程和动车组列车减速度冲动缓解过程,提出动车组列车制动系统的Hammerstein模型;并介绍了思维进化算法辨识模型参数的方法。最后以CRH2型动车组为仿真对象验证模型和参数辨识方法的有效性。     

一种基于改进BP神经网络的重载列车驾驶曲线算法研究

BP神经网络被用于重载列车驾驶曲线研究，利用列车实际驾驶数据进行神经网络学习，描述列车制动时的非线性特性，对列车制动运行过程建模，获得列车制动减压目标值及缓解时间进行运动方程运算，最终获得重载列车驾驶曲线。通过在朔黄线线路上由该模型仿真得到的驾驶曲线和实际列车驾驶曲线比较，结果表明该方法研究驾驶曲线是有效的。     

具有输入时滞特性的列车自适应制动控制

为了提高高速列车的制动控制精度,保障列车的安全平稳运行,针对具有不确定性参数和已知输入时滞的高速列车制动系统,设计高速列车制动系统模型参考自适应制动控制策略。在保证闭环系统所有信号有界的前提下,实现对给定速度曲线的渐近跟踪,从而确保高速列车能够安全可靠运行。通过分析高速列车制动时的动态过程,基于动力学原理建立具有延时环节的高速列车制动系统状态空间模型,采用状态预测的方法对模型中的输入延时进行相应变换。利用模型参考自适应控制的方法善于处理系统不确定性的能力,设计基于状态反馈状态跟踪的直接模型参考自适应控制器,实现列车对给定速度曲线的渐近跟踪。以CRH380AL型高速列车制动系统为被控对象,采集列车从济南—青岛段实际制动过程中的速度数据进行仿真实验。仿真结果表明,所设计的高速列车自适应制动控制器实现了对给定速度曲线的渐近跟踪控制,且跟踪精度较高,验证了该方案的有效性。采用的模型参考自适应控制算法不仅解决了系统参数不确定性和输入时滞问题,而且优化了高速列车的制动性能,改善了列车的瞬态性能,使列车运行时更加平稳,达到了系统的控制目标。