动态无线传感器网络基础设施建模方法及分析

无线传感器网络基础设施理论与技术是无线传感器网络中一项基础却又十分重要的研究内容.由于网络自组织性与不同应用环境的要求,导致无线传感器网络基础设施具有十分明显和复杂的动态变化特征,而如何认识并描述其动态变化规律却是一个难点问题.本文针对动态无线传感器网络,提出一种新型基础设施模型.在此模型基础上采用平均场与连续分析方法进行理论分析,最终得到该模型所描述的动态无线传感器网络基础设施平均节点度变化规律.通过对网络节点度变化和平均路径长度两个可反映动态拓扑特征的参数进行模型性能评价,仿真结果证明了模型的有效性、可用性和准确性.     

基于ZigBee监测高速铁路基础设施监测的无线传感器网络研究与应用

本文根据对高速铁路基础设施状态监测的需求,设计和实现了一种监测高速铁路基础设施的无线传感器网络.采用JN5148 ZigBee模块和GPRS模块沿铁路沿线组建一个链状的无线监测网络完成数据采集、汇聚和远程传输的功能.本文首先阐述了网络节点硬件结构;然后根据节点能量有限的条件,设计了时间同步休眠的ZigBee网络节能策略和基于阈值的传感器采集节能策略,提高设备的生存周期;最后测试了该网络的传输性能,结果表明该无线监测网络可以对传感器信息进行准确采集、数据汇集和远程通信.     

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。     

自动旅客捷运系统APM300试验线设计与研究

自动旅客捷运系统(APM)是中低运量轨道交通,在国内应用案例较少,特别是新型APM300轨道交通国内尚无运行线路,该试验线为国内首条APM300自动旅客捷运系统。总结新型APM300轨道交通的轨道系统构成,介绍新型APM300车辆所采用的三轨供电系统,对供电轨、接地轨的设计、安装方式进行系统阐述。介绍车辆导向轨导梁及导梁支撑结构的设计及供电轨、接地轨安装对导梁的具体要求。分析APM轨道系统常用的走行面形式及适用范围,并介绍试验线走行面设计及供电电缆上轨点处导梁结构的特殊设计及走行面电缆槽的预留设计。     

上海轨道交通列车自发电车载式轴温检测系统研究与应用

上海轨道交通新车型均已配备车载式轴温检测装置，而老车型列车无轴温检测预警设备，主要通过人工方法进行轴温检测，需要为老车型列车配置自动化的轴温检测装置。在分析常用的城市轨道交通列车轴温检测方法的基础上，提出了比较适合上海轨道交通老车型列车的自发电车载式轴温检测系统。该系统通过吸收车辆振动能量产生电能，为传感器供电，并通过射频通信方式无线传输所采集的轴温数据，具有轴箱温度不间断采集、数据实时发送、通信无线传输、网页端同步传输和异常数据报警等功能。介绍了该系统的研究历程、系统原理及组成、设备安装方式。试验结果表明，该系统的轴温检测值与新车车载轴温检测系统的更接近，也即更接近设备本身的温度。该系统已安装于上海轨道交通6号线06C01型列车上，应用效果良好。     

基于无线数传的车轨耦合振动控制研究

提出直接在轨道上安装加速度传感器,再利用无线传感器网络将采集到的轨道振动信息无线传送至悬浮控制器,用于悬浮控制算法的研究思路。理论方面讨论了状态反馈变量的选取和状态反馈系数的确定并进行了仿真;实验方面讨论了面临的技术挑战,给出了研究的基本思路和可行的技术路线。     

城市轨道交通线路杂散电流监测系统研究

在城市轨道交通系统中,杂散电流对轨道以及轨道附近的埋地金属结构具有严重危害。本文基于同济大学轨道交通试验线的实际情况,从理论分析和系统实验两方面出发,设计了基于Zig Bee无线传输的杂散电流监测系统,并分析研究了所设计系统的监测性能。     

上海城市轨道交通无线监测系统研究

日益复杂的无线电磁环境给城市轨道交通无线设备的正常使用带来了很大的干扰,甚至会影响列车的运行安全.为此,建立一个适合上海城市轨道交通使用的无线监测系统,对可能出现的干扰进行预警,并在干扰产生影响后快速响应,显得尤为重要.通过对上海城市轨道交通无线监测的特点与需求进行深入研究,认为目前上海城市轨道交通无线监测的建设重点是采用移动监测的方法,对重点频段的电客列车加装车载监测设备.在上海轨道交通5号线部分正线区段应用该无线监测系统进行测试,验证了移动监测部分功能的可行性.     

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.     

基于超声导波技术的 钢轨断裂监测研究

我国现代轨道交通系统近几年在智能、高速和信息集成化技术方面均取得了新的突破,轨道线路设备作为 行车运营的基础条件,钢轨在运行系统中起着不可或缺的主导作用,因此保证城市轨道交通的安全运营,钢轨的 伤损监测和维护非常重要。基于超声导波技术可对现代轨道交通钢轨进行实时断裂监测,研究表明：钢轨实时监 测系统能够检测不完全断裂和通断情况,并对中长远距离监测准确预判,降本提质。以期构建现代轨道交通综合监 测体系,并深入发展超声导波检测方法在现代轨道交通的应用,对于保障轨道交通安全运营具有重要的实践意义。     

铁路货车车辆转向架无源无线振动传感与监测系统

转向架是铁路货车车辆的关键部件，因货车上无电源供给，且车辆在运用过程中存在随机编组，因此很难开展铁路货车转向架状态监测与故障诊断的相关研究。针对这一问题，文章研究了一种包括车载转向架无源无线振动传感与监测组件、测速发电模块、轨旁数据基站和远程故障诊断中心的铁路货车转向架无源无线振动传感与监测系统，系统通过安装在货车轴端的微型轴端测速发电机、测速发电模块为车载转向架无源无线振动传感与监测组件供电和提供速度信号，由振动传感与监测组件的信号采集处理CPU经组合传感器、信号调理电路、模数转换电路同步采集货车转向架的振动、冲击和温度信号并预诊断后通过WSN网络发送到轨旁数据基站，轨旁数据基站运用多线程WSN网络接收并缓存货运车辆的运行状态监测数据后再通过4G/5G网络自动将数据传输到远程故障诊断中心，远程故障诊断中心对列车运行状态数据进行分析处理与故障诊断后实现对货车转向架的智能运维。该系统已装车进行运行试验，试验结果表明，系统能实现铁路货车转向架的无源无线振动传感与监测，及时发现故障，确保货运列车安全行驶。     

基于ZigBee的旅客列车车内环境监测系统设计

针对有线列车通信网络的灵活性差、扩展范围窄,布线繁多等问题,提出应用ZigBee短距离无线通信技术,建立无线自组织树状拓扑网络,应用AODV路由协议算法,通过多级中继方式实现铁道客车车内环境监测和数据传输的解决方案.整个监测系统由协调节点、路由节点和终端传感器节点组成.详细介绍3种类型节点的硬件组成与自组织建网过程,采用Delphi编写上位机监控软件,并对系统进行实际测试.试验表明,监测系统在30 m通信范围内数据传输稳定可靠,维护方便,完全满足车内环境监测的应用需要.     

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。     

宁波轨道交通轨道振动预测研究及优化

在轨道交通初步设计阶段地下线轨道减振设计中,对距外轨中心线两侧10~60 m范围内的环境敏感点,往往采用踏勘、工程类比等经验方法进行设计,具有一定的误差。在采用《环境影响评价技术导则城市轨道交通》(HJ453—2008)振动预测模型的基础上,参考北京、上海等城市的经验,研究适用于宁波轨道交通地下线轨道振动预测模型,并采用计算机语言实现预测模型程序化以提高设计效率。在初步设计阶段,振动预测的标准化、自动化,对稳定区间轨道高度,细化概算投资,减少设计反复具有重要意义。     

长沙市轨道交通近期建设合理规模研究

本文应用交通需求推算法和基础设施投资资金控制法对长沙市近期轨道交通建设规模进行匡算,并采用轨道工程实施进度控制,确定了长沙市轨道交通近期合理建设规模;同时根据长沙市过江通道规划及跨江客流预测,对跨江轨道交通通道合理规模进行了研究。     

滑坡监测无线传感器网络基于事件的信道分配方案

在高速铁路沿线的山体斜坡上部署无线传感器网络,用于监测山体斜坡变化情况。综合考虑传感器节点能量有限性和对采集信息的实时性需求,提出一个基于事件的信道分配方案用于滑坡监测信息的传输。以是否有列车经过山体斜坡区域作为事件,当无列车经过时,为节点分配活跃周期和睡眠周期,采用TDMA的方式唤醒节点并分配一个可用信道进行数据传输,从而在保证数据传输的前提下节省节点能量,延长网络寿命;当有列车即将经过时,节点完全进入活跃周期,采用多个信道并行传输的方式传输数据,减少传输过程中由于信息碰撞造成的信息丢失和重传,从而降低传输时延,提高信息传输的实时性。最后,通过仿真实验分析系统性能,证明所提方案的有效性。     

温州市主城区中运量轨道交通线网方案探讨

基于目前国内城市规划了大量的中运量轨道交通,在温州市域铁路建设规划已获批且部分线路已开工建设的前提下,如何更好地完善温州市主城区的轨道交通网络显得至关重要。结合温州市的实际情况,对不同中运量轨道系统从运量、敷设方式、国产化率、供电方式、适用范围等多角度对比分析,选择适合于温州市的中运量轨道系统,在此基础上探索性地提出有环和无环2种中运量轨道线网方案,给相关部门在规划与决策时提供技术支持,并可为类似城市在中运量轨道交通规划时提供借鉴。     

基于调研与实测的高架地铁轨道的振动影响研究

以北京城区内某地铁高架桥为研究对象,采用现场监测、问卷调研等方法,探讨了高架轨道列车运营产生的振动对周边环境的影响规律,结合人体全身振动的接触限值规定,对高架轨道交通振动的影响进行了评价与分析。研究结果表明:以高架桥轨道位置为基点,随着与基点距离的增大,轨道振动的影响逐渐减弱;对于水平方向的振动响应,以平行于列车运营方向的振动分量为主要影响因素。结合不同桥墩的监测结果发现,其振动加速度峰值发生时刻点具有一定的滞后性,在对高架轨道交通振动的环境影响进行评价时,相位差因素应予以必要的考虑。发现体感振动与实测值的差异性较大时,应当以现场监测结果作为振动影响评价的主要依据。结合人体承受全身振动评价标准,对北京城区内典型高架桥段附近的建筑物的规划合理性进行了验证,为高架桥周边区域的建设规划提供了参考依据。     

中车唐山机车车辆有限公司

正新型无线供电制式城市轨道交通车辆新型无线供电制式城市轨道交通车辆为科技部"十三五"先进轨道交通专项的研究成果载体。领先的供电技术:国内轨道行业第一套工程化运用的感应式非接触供电系统,功率等级500 kW,最大工作气隙15 cm,受流效率≥90%,达到国际领先水平。先进的牵引技术:采用国产化全SIC逆变器与永磁牵引电机,车地完全取消制动电阻,车辆牵引传动效率≥86%,达到世界先进水平。创新的大数据技术:搭载安全状态监测与故障预警系统,实现车辆在途故障预测与健康管理和云端运维数据挖掘及RAMS应用。     

跨座式轨道交通建设中的关键技术

简要分析跨座式单轨交通的特殊性及其关键技术。跨座式轨道交通是一种车辆直接骑跨在单根轨道梁上运行的特殊轨道交通形式 ,其特殊性除供电方式、通信、信号系统与一般轨道交通有所区别外 ,主要反映在车辆、轨道和道岔等方面 ,因此车辆、PC轨道梁和道岔被称为跨座式轨道交通的三大关键技术