基于模型驱动的高速铁路ATO系统TSRS设备软件开发

高速铁路ATO系统是在既有高速铁路列车控制系统基础上实现列车自动驾驶功能的列控系统,通过对ATO系统的地面关键设备TSRS进行软、硬件改造及升级,使其具备车-地通信功能,从而实现ATO系统的车站自动发车、区间自动运行、到站自动停车、车门开门防护、车门/站台门联动控制等智能化功能。本文研究了基于SCADE的模型驱动软件开发技术,并将其应用在车-地通信功能设计开发过程中。通过对模型进行验证、仿真测试和集成测试,最终验证了开发结果的正确性。     

GPS+BDS卫星定位技术在ITCS系统中的融合应用方案

针对既有ITCS系统仅依赖GPS进行列车定位可能存在的安全风险，提出对既有ITCS系统进行软件升级，利用GPS+BDS卫星定位技术进行列车自主定位。介绍了与ITCS系统列车定位功能相关的设备组成；阐述了列车初始定位和正常运行定位流程；对差分信号源的选择策略进行了优化。在青藏铁路上进行了实际测试，测试结果表明：升级后的ITCS系统在可用性和定位性能方面有了一定提升，可以在青藏铁路进行运用。     

基于自适应滑模控制的城际列车精确停车方法研究

停车精度是衡量列车自动驾驶控制性能的重要指标。针对城际轨道列车精确停车的需求，分析列车自动停车过程、列车动力学模型以及制动模型，在此基础上提出采用自适应滑模控制器来提高停车精度和列车运行舒适性；应用滑模控制原理设计列车停车控制算法，并对滑模控制中的趋近律增益进行自适应调节，以提高系统响应速度及改善稳态精度。仿真结果表明，基于自适应滑模控制的停车算法表现出良好的鲁棒性和自适应性，该控制器使列车能够精确地跟踪停车目标曲线，并改善列车的停车精度和运行舒适性。     

城市轨道交通既有车辆段自动化改造方案研究

以目前市场主流的CBTC(基于通信的列车控制)系统车辆段为研究对象,立足于技术、设备利用和改造规模等方面,通过对信号系统中的ATS(列车自动监控)、CI(计算机联锁)/ZC(区域控制器)和ATP(列车自动防护)/ATO(列车自动运行)进行分析和改造,提出一种对既有传统形式车辆段经济可行的整体改造方案。     

基于Power PC系列处理器的BootLoader设计与应用

提出一种基于YModem协议在列车自动运行系统上的在线程序升级方法,基于Power PC系列处理器的列车自动运行系统,通过设置USB通信接口连接远程终端,适用于单板功能开发及测试、系统实验室开发及测试、现场试验等场景,利用Secure CRT远程软件,通过通用USB数据线连接主机板,实现程序下载,程序下载完成后即可执行,不需重启设备。     

浅析武广列控系统自动过分相的升级方案

结合牵引供电分相区设计原则,以及既有列车过分相和动车组列控系统自动过分相的功能,针对武广工程特点,提出了武广高铁列控系统自动过分相功能的升级方案。     

全站仪测量软件交互接口的设计与实现

为了完成全站仪自动采集、误差校验、线路计算等等功能，需要开发完全贴合自身测量习惯的全站仪内置测量软件。但在TOPCON全站仪内置开发环境下没有对良好的人机交互功能的支持函数。由此，我们采用面向对象的程序设计技术用C 语言开发窗口结构的全站仪内置测量软件人机接口，程序结构清晰，代码效率高，模块可再用性好。本文对全站仪测量软件交互接口设计与实现进行阐述。     

软件安全性分析技术在基于通信的列车控制车载子系统中的应用

软件安全性分析是保证软件安全和质量的有效方法之一。介绍了安全关键软件中通用的软件安全性分析技术及流程,并根据其流程对基于通信的列车控制(CBTC)车载子系统从需求、设计、代码和测试等4个层次进行软件安全性分析,获得了良好的应用效果,可供类似安全关键软件的安全性分析作参考。     

城际铁路CTCS2+ATO系统自动折返能力提升方案研究与验证

针对城际CTCS2+ATO系统不具有自动折返功能，人工折返用时较长，折返效率低，造成城际线路行车间隔难以缩短的瓶颈问题，通过研究列控车载信号系统在折返站自动驾驶的逻辑及流程，提出并实现了提升城际CTCS2+ATO系统自动折返能力的整体技术解决方案；重点解决了司机人机界面修改、列车双端数据交互、车辆接口适配等问题；完成包括室内仿真测试和现场测试验证在内的系统综合测试验证；最终于珠三角广清、广州东环城际铁路工程现场进行了真实运营场景下的系统功能演示。试验表明：该方案能够实现列车原地换端自动折返和站后自动折返，在对既有城际CTCS2+ATO系统影响较小的情况下，有效地缩短列车折返作业时间，提升折返效率。     

我国智能高铁自动驾驶技术应用进展

通过对国内外运营自动化级别、高速铁路列控系统自动驾驶技术发展现状进行分析,明确自动驾驶和无人驾驶的概念,结合高铁自动驾驶关键技术研究进展情况进行分析,高速铁路自动驾驶功能应用范围是高速铁路正线,列车进出动车运用段(所)是在ATP安全监控下,由司机人工驾驶进、出动车运用段(所);提出现阶段对我国高速铁路自动驾驶ATO系统进行分级设计的实施技术方案,分级原则以地面设备为基础,车载设备与地面设备统一设计,高速铁路自动驾驶ATO系统能根据高速铁路不同的线路情况,实现相适应的ATO功能;探讨实现高铁无人驾驶功能需要信号、通信、站台门等进行技术方面的适应性升级措施;自动驾驶技术作为智能高铁的重要创新点之一,其应用探讨对后续智能高铁工程项目建设有借鉴意义。     

模糊预测控制在ATO系统中的应用

首先介绍了列车自动运行系统(ATO)的基本结构和功能,然后介绍了模糊逻辑和预测控制的基本原理,最后对模糊预测控制在列车自动运行系统中的应用深入研究,并进行仿真验证。通过对比PID控制器,表明在列车控制系统中,采用模糊预测控制器对于改善列车安全性能有明显的帮助。     

列车微控试风与尾部试风监控系统合并的建议

针对目前列车空气制动性能试验作业，采用微机控制试风和列车尾部试风监控2套相互独立互不兼容系统存在的问题，提出了采用合并硬件和升级软件的方案，设计一套兼备原有系统功能和优点，并可以通过数据共享开发新功能的的试风测控新系统，以提高列车安全保障能力。     

VOBC及地面环境仿真系统研究

ZC系统是CBTC系统的核心单元之一，主要完成轨旁列车自动防护系统（ATP）功能。地面设备通过DCS与VOBC交互信息，共同完成列车控制功能。在ZC系统开发及集成测试初期，搭建真实环境配合测试不仅成本高昂，而且非常耗时。通过对VOBC及地面环境仿真系统的设计及实现，开发出VOBC仿真环境，为ZC系统开发及在实验室环境下进行测试提供条件。     

基于小波包滤波列车自动驾驶的研究

针对列车运行环境复杂、干扰因素多等问题,提出一种小波包滤波和迭代学习相结合的列车自动驾驶控制系统。首先根据城轨列车的行进与制动模型设计基于小波包的列车速度滤波,以获取较好的列车速度参数;然后采用迭代学习设计一种自适应控制器,对列车在行进过程中进行速度曲线跟踪控制,并能够依据当前的速度与位移判定停车起始位置,从而获取更为精确的停车结果。最后通过约束方程与不等式对列车的停车起始点进行精确选取,来获取更精确的停车时间和停车精度。实验结果表明基于小波包滤波和迭代学习相结合的方法能够更加精确跟踪停车曲线。     

基于列车网络系统的地铁列车受电弓控制设计

目前地铁列车受电弓升降控制系统采用的列车硬线存在增加列车制造成本、造成布线上的困扰、加大列车质量,以及电磁兼容问题等。为解决这些问题,提出一种采用列车网络系统(列车控制与诊断系统)控制软件控制受电弓升降的方案。论述了采用网络进行受电弓升降控制的设计思想及受电弓升降控制逻辑,并对该控制方案进行了软件模块设计、代码编写及测试验证等。测试证明,该方案具有逻辑严密、技术可靠性高、功能实现灵活等特点。     

新型发电车调压及无功功率分配系统设计

我国地域环境复杂,铁路列车无法实现全部电气化,部分列车依旧采用加挂发电车的方式为列车负载供电,该方式发电电压不稳且安全性较低。为解决列车负载供电问题,文章基于两相同机组型号的发电车平台,通过分析发电机的调压控制原理和无功功率分配原理,采用AVR和GPC作为自动调节过程控制器,采用西门子300系列PLC作为核心控制器,设计开发新型发电车的调压和无功功率自动分配控制系统,实现手自一体化控制功能。此研究实现发电车供电系统调压控制和无功功率分配的自动控制功能,可提高供电系统的稳定性和安全性,降低运行成本和故障率。     

基于CAXA制造工程师软件的零件造型及数控铣削编程

目前国外一些CAD／CAM软件，如Pro-E、Master-CAM等，虽然能满足设计加工的需求，但是在国内生产线上都存在语言和工程习惯不同的障碍。由北京北航海尔有限公司开发的CAXA制造工程师软件具有易学易用的特点，灵活、强大的造型功能与自动编程功能可以实现复杂零件的造型设计和加工代码的生成，同时还可以通过直观的加工仿真来检验加工工艺和代码质量，是适合中国人使用的“实用”“好用”的软件。     

CBTC测试平台车载控制器控车功能测试的设计

针对基于通信的列车控制（CBTC）测试平台被测设备群中的车载控制器（VOBC），设计了仿真车辆与其在几种常见列车运行场景下的交互流程，以测试其控车功能。利用计算机仿真技术，通过Microsoft Visual Studio开发工具及C#语言进行编程以实现仿真车辆子系统、车载接口适配器等与VOBC物理设备的通信，完成了VOBC设备功能测试框架的构建。在紧急制动、限制向前人工驾驶模式（RMF）选择及列车自动驾驶（ATO）3种运行场景下，分别设计了仿真车辆与VOBC设备的交互流程，通过实际项目测验，该设计能完成对VOBC控车功能的测试。这为VOBC设备功能的测试提供了可行的技术方案，也为CBTC测试平台被测设备群中其它设备的测试提供了参考。     

结合迭代学习和模型预测的重载列车运行控制

为实现重载列车单次行程的高鲁棒高精度轨迹跟踪，根据列车纵向运动特性，构建重载列车多质点的动力学模型；基于利用批次化的运行过程积累控制经验，结合迭代学习和模型预测控制方法设计1种增强抗扰的重载列车跟踪控制器，将重载列车动力学模型转化为基于模型预测控制框架下的线性二次型最优控制模型，用二次型最优控制的速度和位置状态反馈增益表示迭代学习增益，利用批次化积累的控制经验不断提高跟踪性能，实现单次行程的滚动时域优化，提升轨迹跟踪的鲁棒性和精度；对某货运专线上的2万t重载列车进行跟踪控制仿真，分别从时域稳定性和迭代收敛性验证该控制器的稳定性。结果表明：结合迭代学习和模型预测控制方法能够很好地利用重载列车系统操纵重复性特征并实现全程跟踪控制，较传统控制方法跟踪效果更好并能有效降低列车纵向冲动，同时能够动态响应非重复性扰动，满足重载列车运行控制要求。     

带上盖物业开发的轨道交通咽喉区限界及柱网设计软件研究

带上盖物业开发的城市轨道交通车辆段、停车场等TOD(Transit-oriented Development,以公共交通为导向的开发)项目为大势所趋，日益增多。为实现带上盖物业开发的轨道交通咽喉区限界及柱网的自动设计，提高设计单位生产效率和设计文件质量，首先，在综合分析咽喉区限界和柱网布置特点的基础上，明确软件的功能需求和所涉及的理论基础。其次，基于模块化设计思想，融合计算机技术和AutoCAD二次开发技术构建咽喉区限界及柱网设计软件整体框架。利用Microsoft Visual Studio编译平台对设计软件开发完成后，详细分析各部分功能组成及具体设计任务的实现方法。最后，对软件典型业务及容错性、安全性、易用性和操作响应时间等性能进行测试，并以某轨道交通咽喉区为例，将限界及柱网的软件自动设计结果同人工精细化设计结果进行对比分析。结果表明：所开发的软件性能优良，自动设计结果可靠度高，能够有效提高轨道交通咽喉区工程设计的效率和准确度。