基于卷积神经网络的列车位置指纹定位算法研究

针对高速铁路隧道环境下采用位置指纹定位时定位精度低的问题，提出将深度卷积神经网络应用于列车位置指纹的定位中。首先采用2σ准则、模糊C均值聚类FCM及类数据加权，对采集到的下一代铁路通信系统LTE-R中的信号强度值进行预处理，降低异常值的影响，提高指纹数据的有效性；然后引入定时提前量，增强指纹特征值；接着将处理后的指纹数据量转换为灰度图片指纹条，基于图像样本建立FCM-CNN指纹定位模型；最后以现场实测数据为基础对定位模型进行测试验证。结果表明，相较于采用未经处理的数据作为样本的CNN模型及传统的位置指纹定位方法，基于FCM-CNN的列车位置指纹定位方法，提高了数据质量，在离线阶段具有较大的指纹采集间距，大幅减少了指纹采集工作量，模型训练时间较短，定位精度小于10 m的概率可达100%,满足列车在中密度线路对定位精度的要求。     

一种顾及用户朝向的PSO-LSSVM指纹定位算法

为了解决人体对WiFi信号遮蔽和最小二乘支持向量机参数优化的问题,提出了一种顾及用户朝向的粒子群优化最小二乘支持向量机指纹定位方法。建立全向指纹库,采用粒子群优化算法求出最小二乘支持向量机最优参数,通过最小二乘支持向量机训练出定位模型,将待测点指纹信息输入定位模型中,最终估算出待测点位置坐标。仿真实验结果表明所提算法在定位误差上达到0.72 m,普通的粒子群优化最小二乘支持向量机算法定位误差为0.84 m,提高了室内定位精度,具有实际的应用价值。     

基于BDS和RFID的现代有轨电车定位信号完整性研究

现代有轨电车作为一种城市交通工具,其行驶中卫星信号会受到折射、反射、多路径效应等因素的影响,造成卫星定位精度差、信号失锁等问题。为此本文提出一种基于BDS和RFID的提高定位信号完整性的方法。将北斗卫星UTC引入RFID的TOA算法中,得出基于RFID的定位方程,同时在北斗卫星最佳位置的判决门限中引入水平精度因子HDOP,得出伪距测量方程,最后通过结合最小二乘法与小波滤波得出位置坐标。经测试该方法有效降低了卫星信号的多路径效应,弥补了单一北斗卫星定位的不足,定位精度提高了50%。最后分析有效数据传输及误码率,证明该方法能满足车-地通信的要求,定位信号的完整性提高了71.2%。     

多轨迹GPS数据生成高精度列车控制用数字电子地图的方法

采用GPS进行列车定位是一种全新的列车定位方法。而建立生成各个车站和区间的数字电子地图是一项巨大的工程。针对高效率、低成本地生成列车控制用高精度电子地图，提出了多轨迹求径的概念，即利用低成本GPS接收机采集的线路轨迹数据，在关键点（POI点）坐标的约束下，拟合得出线路方程，用以生成数字电子地图。该算法在城市智能交通系统车载导航地图线路更新，未知区域线路探测等领域也有很好的应用前景。     

基于绝对位置编码的列车定位技术

介绍在轨道交通中常用的列车定位技术，分析各种技术的优缺点，提出一种基于绝对位置编码的列车定位技术。利用优序列（最大周期线性反馈移位寄存器序列）对轨道线路上的绝对位置进行编码，当列车在线路上运行时，通过车载阅读器顺序检测设置在轨道线路上的二值标记，在不同位置上读到的标记在移位存储器中构成唯一的位置编码，以此位置编码值作为地址与车载阅读器所处位置的坐标信息相对应，就可以实现列车的绝对定位。二值标记可以根据列车定位精度的需要等间隔或不等间隔布置，既可以对整条轨道线路统一编码，也可以与既有应答器相结合应用，每段应答器之间的轨道线路采用相同的编码。该定位方法具有高精度、高可靠性、低成本、抗干扰能力强的优点。     

驼峰测速雷达信号的小波滤波分析

针对卡尔曼滤波方法存在的缺点,研究采用小波滤波方法进行驼峰测速雷达信号滤波。小波滤波的基本原理是对信号小波变换后的小波系数进行非线性处理,然后重构信号,滤除信号中的噪声。根据雷达信号的特点,初步选用Haar小波和二阶Dauhechies(db2)小波、3层分解、通用阈值和半软阈值算法,进行离线试验及分析。根据离线试验的滤波效果,确定选用二阶Daubechies(db2)小波、3层分解和半软阈值算法进行雷达信号滤波。利用离线试验选定的小波和算法,对采集的雷达信号进行实时滤波仿真,仿真结果与离线试验结果基本一致。将小波滤波方法与卡尔曼滤波方法对比可知,小波滤波能有效地滤除噪声、提高信噪比、减少均方差,滤波效果比较理想。因此,采用小波滤波方法进行驼峰测速雷达信号滤波,可以获得更准确的车速。     

基于轨道约束H∞滤波的 北斗辅助列车定位算法研究

针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H_∞滤波算法。以模糊自适应"当前"统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H_∞滤波器结合实现轨道约束H_∞滤波算法。通过仿真对比分析H_∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H_∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H_∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。     

基于安全编码处理器的检错工具研究与设计

为了提高安全编码处理器的可维护性,基于安全冗余编码算法,设计了2种冗余代码检错工具。研究表明:在线检错工具较离线检错工具能够更准确地定位错误的初发位置,并且对程序的运行效率影响很小。     

基于卡尔曼滤波的组合定位技术在现代有轨电车的应用研究

针对现代有轨电车定位系统实时性、高精确度等要求,结合有轨电车工程设计的需求,设计一种新的有轨电车定位系统。系统采用组合定位方式,以GPS定位为主、DR/RFID定位为辅,采用分段式组合定位技术,在满足有轨电车工程中造价低的特点的同时确保列车运行安全。利用坐标转换对数据进行融合,再通过卡尔曼滤波对定位数据进行优化,从而有效地提高有轨电车的定位精度。实验测试结果表明,该方法能够有效地减少有轨电车的定位误差,提高定位精度和系统稳定性,满足行车要求。     

基于简化鲁棒UKF的GNSS/INS紧组合列车定位方法

针对GNSS/INS组合列车定位中的信息融合非线性与传感器量测故障问题，为满足复杂多变列车运行场景下列车定位精度与鲁棒性的需求，提出一种基于简化鲁棒UKF的GNSS/INS紧组合列车定位优化方法。综合标准KF的时间更新与标准UKF的量测更新来构建简化UKF,在保证GNSS/INS紧组合列车定位精度的同时改善定位解算实时性。在简化UKF滤波框架内，引入故障检测与自适应调整因子构建简化鲁棒UKF,可以快速检测传感器量测故障导致的系统故障，并对故障历元的量测噪声协方差进行自适应调整降低滤波增益，使得滤波算法具有较强的鲁棒性。采用京沈高铁实测数据与故障仿真数据进行算法定位性能验证与评估，结果表明：基于简化UKF的GNSS/INS紧组合定位算法水平定位精度为2.686 5 m,与传统EKF滤波模型下的紧组合与松组合方法相比定位精度分别提高5.6%和15.0%。此外，提出的简化鲁棒UKF方法可以快速有效检测到不同类型的传感器量测故障，且大幅抑制传感器量测故障，优化复杂运行场景下的列车定位精度与鲁棒性。     

基于滑模控制的卡尔曼滤波在列车定位中的研究

为了提高城市轨道交通中轮轴速度传感器与加速度计组合定位的精度,提出一种基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法。对于组合定位来说,由于卡尔曼滤波不能很好地修正加减速过程中的空转打滑误差,考虑到滑模控制器的滑动模态与系统的参数及扰动无关,提出采用基于滑模控制的改进卡尔曼滤波来进一步降低误差。其基本思路是应用指数趋近律滑模变结构来改善里程计算值,然后再进行卡尔曼滤波。并利用仿真软件对上述过程进行验证,仿真结果表明:基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法,能够在一定程度上减小空转打滑误差,进一步提高定位的精度。最后通过与其他卡尔曼滤波改进算法对比,得出基于滑模控制的卡尔曼滤波方法结构更为简单,也能保证一定的精度。     

基于椭圆拟合的隧道点云数据去噪方法

针对地铁隧道这一狭长密闭环境,激光雷达相较于传统隧道形变检测方法具有显著优势。由于受环境以及隧道中安装的大量设备的影响,数据中会包含大量噪声点,无法得到隧道完整内表壁数据,从而影响到数据在形变检测及三维建模等方面的应用。结合最小二乘法和拉格朗日乘数法对隧道点云模型进行椭圆拟合,并将其应用于圆形隧道点云滤波,利用各区域数据对隧道形变进行检测。对滤波结果的精度评定及其有效性分析表明,此算法针对隧道点云数据的滤波具有良好效果及稳定性。     

地铁工程事故案例库建立与风险评估研究

收集20多年来国内地铁工程施工累计的2 000余项事故案例及对应的经济损失数据,建立迄今地铁工程建设领域数量最多的事故案例数据库,且可持续进行数据的更新。利用事故案例及经济损失数据库,建立定量化的风险等级标准和事故统计分析、预测、风险估计计算模型,从而可根据工程所在的区域、工法、作业类型等条件,定量化估计发生某种类型事故的概率、经济损失和风险水平,有效地解决了地铁工程项目定量化安全风险评估和工程保险行业确定风险损失率的难题。研发基于工程事故案例的定量化安全风险评估系统,可按地区、城市、线路、工法、事故类型等条件查询发生某类事故的情况资料、发生的频率、经济损失等信息,实现统计分析、推演预测和定量风险估计等功能,并在全国20多个在建地铁城市的工程安全风险评估和保险项目中得到应用。     

数字轨道地图线路特征分段拟合方法研究

基于全球卫星导航系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的列车定位技术降低了铁路建设与运营的成本,数字轨道地图作为地图匹配方法的基础,通常作为辅助定位手段对卫星定位偏差进行校正,对轨道线形进行准确描述及约简是轨道电子地图构建存储的前提。文章采用方位角近似估计曲率的方法对轨迹平面线形进行初步识别分类,为提高线形的拟合精度,引入自适应权值因子,对最小二乘拟合法进行优化,以消除大偏差观测数据对拟合趋势的影响,从而保证整体轨迹数据的平滑拟合及精度。实测车辆轨迹数据验证表明,该算法可对车辆轨迹线路特征进行有效提取及准确描述。     

基于瞬时无功理论的SVC无功率算法及其LabVIEW实现

大功率电力电子器件和FACTS装置在电力系统中的应用为电力系统提供了快速动态的响应,而根据传统无功功率的定义来计算SVC系统中的无功功率的方法难以满足速度要求,因此本文采用瞬时无功理论来实现SVC系统中无功功率的计算.介绍了瞬时无功理论的原理和SVC系统中瞬时无功功率的计算方法,然后采用滑动平均窗的方法实现对无功功率的检测.在虚拟仪器软件LabVIEW中实现SVC系统无功功率的计算并通过仿真,仿真结果表明算法能快速有效地检测SVC系统中无功功率,为设计SVC中无功功率的监测和控制系统提供理论依据和实现方法.     

基于LabVIEW的弓网动态试验测试系统研究

列车运行过程中,受电弓与接触线滑动摩擦,接触力、硬点、离线率等参数是评价弓网动态性能的重要指标。LabVIEW是开放式虚拟仪器平台,具有丰富的接口,将弓网动态试验测试的各个测点的硬件设备相统一。在弓网动态试验测试检测方法进行研究、分析的基础上,设计出一整套弓网动态试验测试系统,在试验过程中,达到实时在线处理相关数据的要求,以期能全面评价受电弓运行状态和弓网受流质量。     

地图辅助定位方法在列车定位中的应用

地图辅助定位是使用道路地图矢量辅助其它手段进行车辆定位的一种方法。本文依据线路平纵断面特征对线路进行单调分段后,建立线路平面和纵断面数字地图数据库,然后以铁路线路平面特征辅助GPS进行列车连续定位,分别推导出直线、缓和曲线以及圆曲线区段的列车位置估算公式。在直线区段将GPS位置信息投影到实际线路上进行列车定位;在缓和曲线上,根据实测当前点曲率以及缓和曲线曲率和全长计算列车的位置;在圆曲线上,提出利用同向切线法实现列车连续定位的方法。文中还探讨了应用纵断面变坡点作为虚拟查询应答器实现单点定位的方法。最后给出列车连续定位的现场实验结果和利用变坡点实现单点定位的仿真结果,验证了方法的有效性。     

基于Revit的地铁围护桩自动生成算法研究

基于Revit平台研究地铁围护桩自动生成算法,提高Revit的建模效率。分析地铁围护桩分布规律,利用C#语言,通过识别CAD底图以及软件交互界面获得桩定位线和布置参数,计算得到桩中心点坐标,实现地铁围护桩的自动生成。通过测试分析,运用本算法自动生成的地铁围护桩能够满足工程要求并且极大地提高了建模效率。应用结果表明,基于Revit的二次开发可以弥补相关BIM软件专业性不强的问题,有助于推动BIM技术在我国的应用和发展。     

地铁火灾特点分析及应对措施探讨

对历次地铁火灾的发生日期与地点、起因及伤亡情况进行了统计,并按地铁火灾起因的人为因素和系统故障因素分别统计了不同时期地铁火灾的起因类型和次数.在此基础上分析了地铁火灾的几大发生特点,并提出了地铁火灾防治的一些应对措施.     

长线法生产梯形轨枕的质量控制研究

梯形轨枕是地铁交通中的主要承重部件,它为列车及轨道结构提供平台并将集中荷载均匀分布。为保证梯形轨枕产品国产化生产效率,满足施工进度需求,研制适用于长线法工艺的可滑动模具。并通过采取模板预留反拱、对称张拉受力、更改套管定位方式等措施,严格控制产品拱度、扭曲、道钉位置。结合北京地铁7号线梯形轨枕的生产,介绍改进后长线法施工过程中的关键施工工艺及质量控制要点。实践证明通过采取上述措施,梯形轨枕产品质量大幅提高。