基于规则的CTCS-1级列控系统RDC数据验证工具的设计和实现

区域列控数据中心(RDC)是CTCS-1级列控系统新增的地面核心设备,主要为车载设备提供线路数据、临时限速数据和进路数据。RDC子系统自带静态数据库,存储当前RDC管辖区域内的线路数据。本文在深入研究RDC数据特点的基础上,提取数据约束规则,并设计开发了RDC数据自动化验证工具,提高了数据验证的效率和准确率。     

基于达索平台的铁路土建工程BIM协同设计技术研究

为解决铁路土建工程建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）设计过程中出现的重复建模和数据传递不畅等问题，以路基、桥梁、隧道专业为代表，从三维协同设计环境出发，提出了信息传递及设计成熟度管理方法，实现了模型数据的有效管理及BIM技术标准的有效实施；围绕“骨架–模板”设计方法，提出以骨架设计、构件模板装配设计形成的土建工程BIM设计流程，实现了三维BIM环境下的土建工程设计流程再造；对土建工程间的接口设计技术进行研究，充分发挥了协同设计环境在土建工程领域的应用价值。该研究为满足各专业信息需求提供了有效路径，可为后续BIM技术在铁路工程中的应用提供借鉴。     

基于HCSP的列控系统安全性建模与验证分析

高速铁路列车运行控制系统是保证列车安全、高效运行的核心设备，如何验证系统功能的正确性从而提高系统的安全性是至关重要的。引入了一种基于进程演算的方法—混合通信顺序进程（HCSP ，Hybrid Communication Sequential Process），利用该方法对列控系统进行了形式化描述，并针对典型的场景—注册与启动场景进行了HCSP建模，通过引入转换规则，进行了相应模型转换，应用模型检验工具UPPAAL进行了仿真和功能验证，验证结论表明了场景模型功能的正确性以及方法的可行性。     

新型列控系统无线闭塞中心测试平台研究

新型列控系统是对我国列车运行控制系统的最新研究与技术探索,无线闭塞中心作为新型列控系统的地面核心设备,实时控制列车间的追踪间隔,保障管辖范围内列车安全运行。为发掘新型列控系统无线闭塞中心设计中的不足,需利用测试平台对其安全功能进行充分验证。既有无线闭塞中心测试平台由于逻辑及数据结构设计问题,难以适配新型列控系统的工程数据,且无法满足新型列控系统部分功能的测试需求。通过分析新型列控系统工程数据及无线闭塞中心系统功能,对既有测试平台进行升级,将逻辑构建方式由以数据为基础调整为以模型为基础,降低测试平台与工程数据的耦合性;利用真实线路数据及新型列控系统中典型运用场景对该测试平台功能进行验证。验证结果表明,该测试平台解决了适配度不高、数据配置复杂的问题,可以满足新型列控系统无线闭塞中心多场景测试需求。     

基于Prolog的列控工程数据验证方法

列控工程数据作为列车运行控制系统的基础数据,保证其正确性是列车运行控制系统安全运行的根本保障。针对列控工程数据校核具有时间紧、任务重及变更频繁的特点,提出一种基于Prolog的列控工程数据验证方法。考虑到列控工程数据表格的多样性以及表格存储的缺陷,以XML为基础提出一种数据标准化格式。针对数据验证过程,通过铁总数据规范和领域专家知识,提取出数据包含的基础验证规则。在此基础上,考虑到数据验证的完备性,利用数据挖掘的方式,提取数据的隐含规则,再利用Prolog对各类数据规则搭建其验证模型。以武汉—广州线的工程数据作为测试数据,进行验证测试,结果表明该验证方法具有高效性和准确性。     

基于变异模型的CTCS-3级列控系统测试用例自动生成方法研究

本文提出一种基于变异模型的CTCS-3级列控系统测试用例自动生成方法。根据列控系统需求规范,建立它的SMV（Symbolic Model Verifier）模型,对此模型进行变异,将变异之后的模型输入到模型检验器SMV中,利用模型检验生成反例的技术,自动生成测试用例,提高了测试用例的生成效率。并以CTCS-3级列控系统的无线闭塞中心（RBC）切换场景为例,验证了该方法的有效性。     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

基于UML的CTCS-3级列控系统需求规范形式化验证方法

采用UML与符号模型检验相结合的方法,对CTCS-3级列控系统需求规范进行形式化验证.使用引入事件、可见变量抽象的方法,对需求规范UML模型进行扩展和抽象.根据转换规则,建立需求规范的NuSMV模型,并对NuSMV模型进行领域无关特性和领域相关特性的验证,通过反例对错误进行追踪、定位和修改.以需求规范中的模式转换为例,采用给出的形式化验证方法对其进行验证,验证结果确认模式转换满足活性、转移性、无死锁性、确定性及安全性的要求;验证过程表明UML与符号模型检验相结合的方法适用于CTCS-3级列控系统需求规范的验证.     

对OTOS-2级区段应答器运用的分析

应答器是C2区段列控地面重要设备之一，为模式曲线的计算提供必要的数据信息。结合《CTCS-2级列控系统报文举例设计（讨论稿）》和部颁发的相关技术政策对应答器的设置和应用进行了分析，并提出了相应的思考。     

应答器报文编制规则的形式化建模与验证

应答器报文的正确与否直接关系到列车运行安全。CTCS-2级列控系统应答器的应用原则是C2应答器报文编制的起点和依据,应答器报文的正确性与应用原则的正确性及其是否被正确执行直接相关。基于文本语言描述的应答器应用原则易产生二义性问题,存在较大隐患。通过深度挖掘应答器应用原则,并结合列控数据,从中提取出具体报文编制规则,采用UML与NuSMV相结合的方法对具体的编制规则进行形式化建模与验证,并以一种类型的报文生成为例,构建规则的UML模型,对UML模型进行扩展和抽象,将其转换为NuSMV模型,用模型检验工具验证其活性、转移性和确定性等,可以得到应答器应用原则中存在的问题,对确保应答器报文的正确性有重要意义。     

基于图论和面向对象的列控数字轨道地图研究

将全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)结合在一起应用于轨道交通中,可提高列车定位精度、减少轨旁设备、降低建设和维护成本。一份结构合理的数字轨道地图可以提高列车定位的实时性和准确性。本文主要研究数字轨道地图的模型、设计和验证。首先,结合拓扑关系数据模型和面向对象数据模型的优点,对数字轨道地图进行建模;基于图论和面向对象的数据结构的思想,利用空间数据和对象属性数据实现数字轨道地图的设计。其次,结合图的深度优先搜索算法,提出对数字轨道地图连通性、合理性和正确性进行验证的算法。最后,本文在VC++平台下实现数字轨道地图的功能,并采用丰沙线三家店车站现场采集的GPS数据对数字轨道地图进行实验验证。结果表明本文提出的设计方法是可行的。     

列车竖向荷载下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性试验研究

采用1∶1足尺模型对列车竖向静荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性进行试验,并对CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论分析模型进行验证。按实际工艺在实验室内建造一段CRTSⅡ型板式无砟轨道,通过试验机和分配梁模拟同一转向架2个轮对的竖向荷载,利用应变片、应变计、压力盒和位移计等测试元件,对钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆和底座的受力与变形进行测试。根据无砟轨道梁板和梁体理论,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道结构有限元分析模型,对轨道结构在相同荷载工况下的受力与变形进行理论分析。将试验结果与计算结果进行对比,验证CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论模型的正确性和适应性。     

基于Python的区间综合监控系统工程数据校验方法与应用

区间综合监控系统(QJK)作为铁路列控领域的关键装备,负责保证列车的行车安全和高效运营。为实现对QJK工程数据的校验,保证数据的正确性和可靠性,提出一种基于Python的QJK工程数据校验方法。结合QJK工程数据的特性和驱采配线表的编制规则以及归纳的名称类型,设计了自动校验工具。利用python脚本语言和Wing IDE 6.0集成开发环境实现自动校验工具的开发。该工具可实现驱采配线表CAD文件与维护终端数据配置文件的校验,并准确、有效地指出数据的缺失、冗余和不一致,目前已应用于多个QJK项目的测试环节。应用结果表明,自动校验工具可为QJK数据安全性和正确性提供有力保障。     

无砟轨道线路临时架空装置现场应用与测试

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时线路,也可采用多片钢垫梁替换连续多块轨道板,构成多跨连续的架空结构。架空装置施工便捷,稳定性好,安全可靠。现场应用测试结果表明,列车通过临时线路时的脱轨系数、减载率、轮轴横向力以及钢垫梁的跨中竖向、横向挠度等指标均小于相应限值。该装置所架设的临时线路能够满足高速铁路列车以速度45 km/h通行的要求。     

列控数据完备性建模方法研究

列控数据作为列车运行控制的基础,是列控系统的中枢神经,其完备性直接关系到列车运行安全.列控数据完备性能够保证列车安全控制数据的完整性、正确性、有序性、实时性、有序性和兼容性.本文以CTCS-3级列控系统和CTCS-2级列控系统之间的等级转换以及典型的设备故障导致降级场景为例,利用随机Petri网建立列控数据完备性模型,重点研究了列控数据完备性的完整性、实时性和兼容性方面的问题,最后提出了用模型完成的成功率以及系统平均延时时间分析列控数据完备性的方法.     

基于TRSL的RBC等级转换场景研究

无线闭塞中心等级转换场景作为中国列车运行控制系统主要场景之一,切换成功与否直接影响高速列车的安全和运行效率。通过对形式化验证方法的分析,采用基于定理证明的时间化工业软件工程规范语言的严格方法(Timed Rigorous Approach to Industrial Software Engineering Specification Language,TRSL),在对等级转换过程进行分析的基础上,设计交互信息图,构建状态迁移图,并结合域建模方法实现对该场景的TRSL描述,最后利用语言推理规则,结合系统特性,实现对切换正确性和实时性的双重验证,结果表明:该场景满足系统规范对功能性和实时性的要求,继而说明该方法的有效性、正确性和通用性,为我国列控系统的设计开发和验证提供一种新的途径和依据。     

城市轨道交通轨道检测系统关键设备研制及应用

为了探索一种可应用于城市轨道交通运营列车组的轨道检测方法,基于ARM微处理器和现场可编程门阵列(FPGA)设计搭载式轨道检测系统。分析了搭载式轨道检测系统的总体架构和数据处理印刷电路板的设计过程,并对系统的核心部件嵌入式微处理板卡进行了重点探讨,该板卡可实现小型化、低功率、多样化数据集成。对该系统进行了动态试验验证,试验结果说明该系统在准确性、重复性、一致性等方面都满足标准要求。搭载式轨道检测系统可安装于城市轨道交通运营列车上进行实时检测,大大提高了轨道检测的效率和实时性,可有效指导线路养护维修工作,且该系统不必占用专门检测车资源,具有良好的经济效益。     

基于电磁场模型的轨道电路钢轨阻抗研究

轨道电路能够传递列车行车许可、检查轨道占用,有效地保证了列车安全高效的运行.轨道电路的钢轨阻抗决定了轨道电路的传输性能,研究钢轨阻抗变化具有重要意义.本文提出一种基于电磁场模型的钢轨阻抗研究方法.首先分析轨道电路中钢轨阻抗的分布原理,确定钢轨阻抗的计算方法;然后建立模型,计算比较有砟轨道和无砟轨道钢轨阻抗在不同环境和频率下的变化;最后仿真验证无砟轨道钢轨阻抗优化方法的正确性.结果表明电磁场模型可以很好的模拟轨道电路,分析不同环境下钢轨阻抗的变化规律,验证了加高距离和绝缘方法对于优化无砟轨道钢轨阻抗的正确性.     

客运专线车站信号平面图设计方法概述

考虑客运专线线路列车运行凭证、列控系统、基础设施及设备维护等要求,按照部相关规则规范,简要分析该类线路中进站、出站、调车信号机、绝缘节、轨道电路设置需考虑的问题,并提出信号平面图的设计原则.