重载铁路调度优化系统内部通信关键问题及算法研究

为研究重载铁路调度优化系统内部通信的关键问题,对调度优化系统内部通信结构和特点进行分析,得出影响通信的关键问题,通过对这些问题进行分析和建模,建立UDP和TCP相结合的总线式通信机制,从而保证系统内部通信的可靠性,满足调度优化系统内部通信的要求。     

列车运行控制系统故障注入测试方法研究

故障注入测试在对列控系统的功能、安全性验证测试中具有重要作用,通过故障注入测试可以分析列控核心设备对故障-安全的响应行为,以此评价系统功能的设计水平。为解决现有基于仿真的故障注入测试方法可信度不高、通用性较差的问题,以列控设备接口间的通信数据为着眼点,利用铁路信号安全通信协议(RSSP)、借助序列化技术与面向对象编程思想,设计了一种应用于列控系统真实设备的故障注入测试方法。在实验室中利用真实的列控系统环境,通过对典型通信数据错误场景的模拟,完成了对本测试方法的验证。验证结果表明,提出的故障注入测试方法满足故障注入测试的需求,提高了测试结果的可信度,并且在不同的设备接口间具有良好的通用性。     

轨道电路设备CAN总线自动脱离功能的设计与实现

通信编码ZPW-2000轨道电路系统通过CAN总线传输编码信息,满配情况下,每条CAN总线上有30个CAN节点,当某个CAN节点出现故障又不能及时脱离CAN总线会影响其他节点的数据收发,影响整条CAN总线正常通信,此类故障排查定位困难。针对该问题,本文提出了轨道电路设备CAN总线自动脱离功能的设计实现方案,利用设备中的双CPU进行设备内部电路自检,当检测到CAN节点通信存在故障时自动脱离CAN总线,从而提高系统CAN总线的可用性,解决了CAN总线故障排查定位难的问题。     

适用于CTCS-3级安全计算机平台的SBP安全总线设计

为解决CTCS-3级的安全计算机平台内部通信总线不安全的问题,设计一种能够满足EN 50159中有关安全网络需求的总线.该总线具备硬件二乘二取二,能够将应用层数据分组打包,且对应用层数据添加CRC编码和校验,并且能检测点对点链路连接状态的主-从之间全双工的数据通信等多项通信功能和安全保障功能.能够解决车载平台内部安全通...     

城市轨道交通新型车载信号设备以太网网关的设计

目前轨道车辆常用的串行控制总线面临总线阻塞和控制时间延迟等问题,以太网通信总线是未来发展方向。对车载信号设备与不同车载网络总线间的通信进行了阐述,分析MVB(多功能车辆总线)和以太网的报文,完成了MVB-TCP/IP通信模块的设计,实现以太网通信协议与MVB间的数据传输。     

基于TCN消息及过程数据实现WTB总线通信的网关程序设计

通过研究WTB总线通信机制,解决WTB总线带宽利用率低的问题。提出了利用TCN消息通信机制以及过程数据通信机制,实现WTB总线数据通信的网关软件程序设计。对WTB总线传输的数据量的通信时间计算分析、实验表明,该通信方式增加了基本通信周期内WTB总线传输的数据量,提高了WTB总线带宽利用率。利用TCN消息和过程数据的网关程序设计方式降低了大容量数据在WTB总线上的传输延时和程序开发的复杂度,保证了列车网络系统的可靠性。     

AAR列车内部通信规范S—4230与LONWORKS现场总线

简要介绍了美国铁路协会ＡＡＲ新制定的”列车内部通信规范”的基本情况，并对该规范所引用的ＬＯＮＷＯＲＫＳ现场总线技术的概念和ＬＯＮＷＯＲＫＳ现场总线的主要技术特点及其关键技术作了概述 。     

列车运行控制系统仿真故障注入方法研究

故障注入测试方法对于系统设计缺陷的发现与补救具有重要意义,近年来故障注入在列车运行控制系统的仿真测试领域开始得到越来越多的关注。本文在国内外故障注入研究现状的基础上,针对列车运行控制系统,研究了基于HLA的列控系统故障注入仿真平台的构建方法,利用基于仿真的故障注入方法对目标仿真系统进行关键设备(联锁、RBC等)典型故障注入案例的测试,对典型场景下的速度-距离曲线进行分析比较,并总结分析了该方法的有效性。结果表明该故障注入仿真可以有效地对列控系统做出可靠性评估分析,提高系统安全性能。     

改进FlexRay总线的设计与实现

为保证FlexRay总线能更好地应用于列控系统的安全通信中,借鉴ARINC659的物理层对FlexRay总线进行了改进.针对改进的FlexRay总线,在FPGA上进行IP核的设计.并根据需求设计FPGA开发板,搭建硬件平台.通过对改进FlexRay总线仿真和硬件的符合性测试,验证了改进总线与设计的一致性.     

列车通信网络异构总线互联互通技术研究

文章对列车通信网络异构总线的互联互通技术进行了理论分析和试验验证。针对MVB网络协议和CANopen协议的特性,提出两种总线互联互通的可行性分析,建立互联网关的模型和软硬件测试平台,完成两种总线的数据互联互通测试。试验数据结果表明:互联网关实现了MVB总线协议和CANopen协议的转换,验证了异构总线互联互通的可行性。     

基于Logistic集成学习的列车MVB网络异常检测方法研究

多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)已经广泛应用于轨道交通车辆,而恶劣的工作环境易造成MVB网络通信性能退化,严重时危及行车安全.在对MVB网络常见故障进行分析的基础上,从MVB物理层和数据链路层中提取网络状态特征,提出了一种基于异质Logistic集成学习的MVB网络异常检测方...     

基于C8051F045的CAN总线在机车状态监测诊断中的应用

针对应用于电力机车的分布式状态监测与故障诊断系统,提出了一种基于CAN总线的网络化在线故障诊断设计方案,对CAN总线通信网卡的软硬件进行设计开发,采用内嵌CAN控制器的C8051F045单片机作为硬件开发平台,设计了面向铁路专用的CAN总线应用层协议标准。该系统具有集成度高、性能稳定、实时性好,且扩展性强等特点。设计的CAN网络通信系统通过了试验测试,并应用于实际的项目中,运行结果证明了开发的CAN总线具有较高可靠性、实时性和抗干扰性。     

基于ARINC659总线的互联互通ZC安全通信计算机平台的设计

为了更好地满足城市轨道交通互联互通对信号领域安全通信的要求,将具有数据吞吐量大、传输时间确定、故障隔离严格、容错性好等特点的ARINC659总线用于城市轨道交通信号控制系统领域。提出了一种基于ARINC659总线技术的二乘二取二安全通信计算机平台的方案,用以实现ZC平台的对外通信功能和安全通信协议运算功能。设计其软硬件结构、用户软件和总线间线程的通信序列,并对数据的冗余处理和安全协议运算等关键功能进行研究,以满足系统高安全性、高可靠性和高实时性通信的需求。     

基于改进卷积神经网络的无绝缘轨道电路调谐区故障诊断

针对现有故障诊断中忽略调谐区故障对列车安全影响的问题,建立分路状态下机车信号电压模型,获取调谐区正常状态及不同故障状态的机车信号电压;并考虑补偿电容故障、不同道砟电阻等对机车信号电压的影响,对现有数据库进行扩充,得到调谐区故障数据集。在此基础上,采用卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Networks)实现调谐区的故障诊断,特征提取通过CNN中卷积层实现,并对比不同卷积层参数下诊断准确率及训练时间,选择当前条件下相对最优的卷积层参数;采用dropout函数避免训练中出现过拟合现象,并通过CNN中第2全连接层实现故障分类。针对人为构建数据集时数据标签错误的问题,通过构建标签错误数据集的方式,减小错误标签数据对训练过程的影响。测试结果表明:当信噪比为40 dB时,测试集的准确率为97.92%,即在噪声环境下,该诊断方式仍然有效。     

基于波形特征提取和FA-Grid SVM的MVB故障诊断

列车通信网络的故障诊断一直是列车健康管理的难点,文章针对列车MVB(多功能车辆总线)网络,提出了一种基于波形特征提取和联合萤火虫网格寻优支持向量机(FA-Grid Support Vector Machines, FA-Grid SVM)相结合的故障诊断方法。通过提取MVB总线物理波形的时域特征,作为支持向量机的样本,构建MVB故障数据集;基于SVM较优参数点基本集中于同一区域这一现象,提出FA-Grid两步寻优的参数优化模型。试验结果表明,与传统网格寻优和遗传算法(GA)相比,提出的FA-Grid寻优模型时间复杂度低,分类效率高,能够准确地对MVB故障进行诊断。     

基于CAN总线的列控中心子系统的仿真测试平台

在轨道电路系统的研发测试中,利用计算机仿真技术模拟高速铁路列控中心子系统,实现与轨道电路子系统之间的安全通信,不仅可以降低ZPW-2000A轨道电路实体设备试验的高昂费用,缩短试验时间,而且可以测试部分子设备的功能、性能和可靠性,提高开发效率。本文分析了高速铁路列控中心与轨道电路子系统之间的通信功能,继而实现设计算法,在实验室环境下模拟CTCS-3级高速铁路列控中心TCC与ZPW-2000A轨道电路之间的安全通信,开发了基于CAN总线双滤波模式的列控中心轨道电路子系统的仿真测试平台。     

基于GPS与惯性测量单元的列车组合定位系统

采用GPS接收机及惯性测量单元构成列车组合定位系统,系统包括传感器输入层、故障检测与隔离层、数据融合层和输出层4个部分。给出GPS接收机、惯性测量单元等定位传感器的位置解算方法;设计采用H∞鲁棒滤波方法的数据融合算法;采用小波变换方法进行组合系统故障检测,确定故障隔离及系统重构策略。对列车组合定位系统进行现场测试和仿真验证结果表明:在复杂的列车运行环境及干扰条件下,该系统能够实现高精度高可靠性的列车定位;定位误差较采用传统的Kalman滤波方法更为稳定;组合系统能够有效实现故障检测并根据故障隔离策略重构系统,保证定位输出的连续性,保障系统安全;具有较高的适应性和实际应用价值。     

轨道交通数据中心实时单向数据摆渡设计与实现

针对轨道交通数据中心业务的单向安全隔离环境,以保障生产控制数据的实时性与安全性为目标,提出了基于企业服务总线级联、消息队列数据推送和结合业务应用的通信模式采用过滤命令回传的数据摆渡方式,以及实现生产控制系统实时数据传输的方法,并对其进行了测试。测试结果表明,该方法可应用于轨道交通领域生产网域和管理网域的数据隔离,以确保生产网域数据的安全性,并保障管理网域可获得必要的数据。     

嵌入式网关在铁路信号微机监测系统中的应用

本文介绍了一种运用于微机监测系统中的网络互联方案。该方案实现了上层以太网与现场CAN总线网的互联，方便了管理监控层的监测机（以太网）与车站现场的执行机（CAN总线网）之间的信息交换。文中详细介绍了嵌入式网关模块的硬件设计原理，给出了软件设计步骤和主要流程图。     

分布式现场总线控制在铁路信号系统中的应用

利用光纤网络通信技术,采用现场总线分布式控制结构,将信号控制系统的执行层延伸到铁路现场的最前端,实现了对室外现场设备的驱动和采集。