基于petri网的列车运行控制系统研究

介绍了Petri网建模理论和CPN-TOOLS仿真工具,并采用Petri网对中国列车运行控制系统进行了建模,通过仿真验证了模型的正确性.     

基于模糊时间Petri网的列车运行时间不确定性问题的处理

定义一种应用于铁路列车运行系统的模糊时间Petri网；针对列车运行时间存在的不确定性，该Petri网引入了4个模糊集理论函数：模糊时间片、模糊使能时间、模糊发生时间和模糊延迟，来处理时间的不确定性问题；能够对列车运行过程中的时间不确定性问题进行定量分析，可以有效应用于列车交会、列车终到时间、列车运行计划调整的分析等；其相对于已有的方法具有精确分析、计算简单、简化系统、便于系统集成的特点。     

高速列车总线式与交换式网络控制系统重联设计

当前我国高速动车组网络控制系统主要有总线式和交换式2种通信方式,但某些特殊情况下,同速度等级2种通信模式的车型需要实现互联互通。由于2种网络控制系统技术特性和工作原理不同,实现互联互通存在困难,为此提出了一种高速列车总线式与交换式网络控制系统重联方案,包括列车网络拓扑方案、自适应重联策略、初运行过程实现和互联互通控制等,并在"复兴号"高速动车组上进行了验证。验证结果表明,该方案能够实现2种不同通信类型的列车的互联互通控制,对提高列车运营效率具有非常重要的现实意义。     

基于以太网的高速列车控制系统研究

以太网因在提升列车维护效率、降低维护成本、促进列车智能化方面逐渐展现出独特优势,所以基于以太网搭建智能化的控制系统将是列车控制的发展趋势。文章从当前高速列车控制系统的现状出发,提出了一种基于以太网的列车网络控制系统。结合系统的拓扑结构,分别从系统工作效率、实时性和可靠性方面进行了系统的阐述。结果证明该系统在构建高速列车控制系统方面具有很好的应用前景。     

基于改进模糊滑模控制的列车速度跟踪研究

列车运行过程具有强耦合、非线性等特征,且往往存在较大且不可观测的外界干扰,这些特性加大了列车运行控制的难度,针对列车运行速度跟踪控制问题,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先基于模糊滑模控制,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李亚普洛夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,并且引入指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效地消除了控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性,且提高了列车运行控制系统性能。     

基于模糊逻辑控制的ATP系统研究

本文首先简要介绍了现有的ＡＴＰ系统构成及其成功，分析了其控制机制的特点以及存在的缺陷。提出了一种全新的基于模糊控制的ＡＴＰ控制机制并进行了仿真研究。同时阐述了新机制的优越性以及模糊控制技术在列车自动控制方面应用的优势和应用前景。     

多网融合下的市域铁路列车控制系统方案研究

目前能够兼容CTCS(中国列车运行控制系统)和CBTC(基于通信的列车控制)的信号系统正在研发中。信号系统能否实现互联互通,已成为多网融合下列车在不同信号制式轨道交通线路上混跑的重中之重。以CTCS和CBTC为研究对象,分析两者的技术特点和兼容可行性,研究了市域铁路列车控制系统选型的各种可能性方案。针对CBTC和CTCS两种信号制式,提出了双车载设备方案和一体化车载设备方案,并对两个车载设备方案进行了优缺点分析,以期为多网融合下市域铁路信号系统的互联互通性设计提供参考。     

基于ADAMS的列车弓网动力学性能研究

弓网系统动力学性能决定受流的质量。针对CED160D型受电弓和简单链型接触网,利用ADAMS软件,建立弓网系统动力学模型,将列车运行状态作为激励加载到模型中,计算弓网接触力、接触导线抬升量、受电弓振幅和离线率等关键受流性能参数,为研究接触网和受电弓的相互作用,评估受流质量提供了一种简单实用的方法。     

基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP研究

在目标-距离速度控制模式普遍应用于我国高速铁路列车控制的背景下,本文针对高速列车运行性能的要求,将模糊神经网络预测控制运用到高速铁路ATP中,对列车速度进行控制。控制系统以闭塞区间为单位,建立高速列车速度模糊神经网络预测控制模型。在闭塞区间内,利用车-地通信将控制所需信息发送至列控中心;根据所得信息,通过预测控制算法得到从当前位置到闭塞分区出口的列车速度自动防护曲线并确定列车运行方式和控制策略;在每1个通信周期内,利用滚动优化和误差校正进行速度优化。仿真结果表明,与传统的控制方法相比,基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP具有更高的安全性。     

基于模糊自适应PID控制的重载列车操纵优化研究

以2台HX_D1+100辆C80车辆为编组模式进行动力学建模,利用过渡模式下光滑卸载过程的不连续性,建立车钩力查表模型求取精确车钩力值,并结合模糊自适应PID控制器,控制车钩力偏差和车钩力偏差变化率。仿真结果表明,受控对象实际值与目标值趋近一致,在精确建立动力学模型的基础上,控制器能够有效地控制车钩力的加载、卸载过程的不连续性,确保列车安全运行。     

基于着色Petri网的下一代列控系统虚拟闭塞技术仿真分析研究

采用虚拟化的逻辑区段代替实际的轨道占用检测设备划分轨道区段,这对自然环境恶劣、维修维护工作困难的高寒铁路具有重要意义。针对下一代列控系统的特点,对其虚拟闭塞技术展开研究。分析了虚拟闭塞条件下,列车占用检查功能以及车地通信故障情况下,区间安全防护功能的逻辑实现。根据对虚拟闭塞技术的研究,以车地通信故障情况下,区间虚拟区段的封锁设置为例,采用着色Petri网的基本概念,利用CPN Tools建模仿真工具,对封锁功能进行建模仿真分析。根据验证结果,对所建模型进行分析修正,确保模型逻辑功能的正确性。     

列车安全监控专家系统的研究

通过观察司机操纵列车运行的过程，对影响列车运行安全的因素进行分析，提出了列车安全监控专家系统的思路，介绍了列车运行安全监控实时专家系统的原理、设计和系统的工作流程。     

一种基于自主控制的列车运行控制系统资源管理策略研究

通过剖析轨道交通线路资源的特点,把线路资源进行了分类处理,提出了一种基于自主控制的列车运行控制系统资源管理策略。并且通过建立动态规划模型,给出了优化的资源分配策略,避免了资源死锁和浪费。     

基于通信的列车运行控制系统测试研究

针对城市轨道交通基于通信的列车运行控制(CBTC,Communication Based Train Control)系统互联互通测试规范的要求,研究CBTC系统的测试方法。文章介绍了CBTC系统测试平台、测试流程和测试案例的开发,并以CBTC系统运行过程中的区域控制器(ZC,Zone Controller)移交场景为例,以车载控制设备(VOBC,Vehicle On Board Controller)为被测对象,提取测试需求,编写测试案例。测试系统从外围设备模拟系统中获得设备的状态信息,与脚本中预期的反馈结果进行比对。测试结果验证了CBTC系统测试方法的可用性。     

基于Testcase Designer的列车运行控制系统测试方法的研究

针对CTCS-3级列控系统的需求规范,结合欧洲列车运行控制系统（ETCS）的测试经验,研究基于Testcase Designer的CTCS-3级列控系统自动测试方法。Testcase Designer主要用于将测试案例模块化,通过优化编写流程,生成符合测试平台需求的测试序列,为测试项目的执行提供必要的关键数据点。同时,Testcase Designer可供存储、导出及发布。其测试案例中的关键输入输出接口（如BTM、TIU、RTM等）配置信息均已通过配置文件形式实现。以列控系统无线闭塞中心（RBC）切换场景为例,采用Testcase Designer编写该场景的测试案例。研究结果表明:Testcase Designer实现了功能特征、参考需求、测试步骤等元素的集成,编写的测试案例是合理的。     

基于CTCS-3级列车控制场景下的CTC仿真系统研究与设计

基于CTCS-3列车控制系统,研究高速铁路列车运行调度与控制流程,设计分散自律调度集中(CTC)仿真系统。完成系统整体架构和网络通信接口的设计,实现与无线闭塞中心(RBC)、计算机联锁(CBI)、列车控制中心(TCC)等模拟系统的信息交互。设计行车计划下达、进路自动控制、设备远程监控、临时限速下达与取消等仿真功能,以进路控制和临时限速设置为例对仿真结果进行展示。CTC仿真系统为列车控制仿真系统提供了行车指挥功能,对与铁路调度相关的教学培训具有一定的实用价值。     

基于CTCS-3级列控场景的TCC仿真系统研究与设计

针对列控中心(TCC)的工作原理和主要功能,在CTCS-3列控仿真平台的基础上,提出TCC仿真子系统的整体架构、通信接口设计方案,实现轨道电路编码、有源应答器报文编制、临时限速和信号降级处理、区间改变运行方向、区间信号机点灯等主要功能。通过二维可视化操作界面,实时显示轨道区段的码序变化、区间运行方向,查看通信报文数据,模拟通信故障等。结合Unity3D开发环境下的三维TCC机柜模型,动态展示与其他子系统的通信状态。TCC仿真子系统将逻辑功能的实现与可操作性、可视性相结合,具有良好的实践教学意义。     

基于混合系统建模预测控制的列车自动驾驶优化运行

针对现有列车自动驾驶速度追踪精度不高的问题,提出一种基于混合系统神经网络反馈补偿控制的模型预测控制算法。根据混合系统建模的特点与优势,引入辅助变量,建立混合系统列车运行动力学模型。为了便于求解包含约束的预测控制律,采用二次规划方法求出满足列车各项性能指标的控制作用序列。神经网络反馈控制器用于对系统目标速度与实际速度之间的误差进行在线学习并求出一个补偿控制量,并将补偿后的控制力作用于列车系统模型。研究结果表明:该控制结构包含补偿控制策略,可以较大程度减小系统跟踪误差,保留模型预测控制的优势,同时提高系统的控制精度。     

基于实时以太网的中低速磁浮列车网络控制系统

文章阐述了中低速磁浮列车网络控制系统的网络结构及技术特点,该网络控制系统基于实时以太网,符合IEC 61375新标准,采用了R-NAT的IP地址算法、TTDP列车编组功能,以及TRDP实时协议。通过试验验证,基于实时以太网的列车网络控制系统实现了数据实时、可靠传递,并解决了数据带宽问题,为中低速磁浮列车性能的进一步提升奠定了基础。