基于着色Petri网的高速列车追踪运行过程建模与仿真

为了验证高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)结构完整性、控制逻辑正确性以及列车追踪运行的动态控制过程,利用着色Petri网建立移动闭塞条件下高速列车两车追踪运行控制过程的模型,采用相对制动方式下基于追踪效率最高的区间追踪间隔原理,设计了控制策略决策模块,模拟列车牵引加速、惰行以及减速运行等控制过程,研究MA更新周期变化对列车追踪控制的影响。仿真结果表明所建立的模型可以有效描述MAS下高速列车追踪运行控制过程,且MA更新的周期越小,列车的行为控制越灵敏,达到预期控制目标所需要的时间更短,满足行车安全性、高效性要求。仿真结果将为MAS在高速铁路中的实际应用提供理论指导。     

基于802.11g的CBTC车地通信子系统建模与分析

CBTC系统是利用连续、大容量的车地双向数字通信实现列车控制信息、列车状态信息传输的先进列车控制系统,CBTC系统中车地通信子系统对于保障列车安全高效的运营具有重要作用。本文根据CBTC移动闭塞系统中的列车追踪模型,分析系统对通信的要求;利用OPNET的三层建模机制,建立基于802.11g的CBTC车地通信系统的系统仿真模型;利用该仿真平台仿真列控业务下的通信系统性能;仿真结果表明,在区间追踪阶段,基于802.11g的无线局域网完全满足列车控制的需要;需要保证车站附近的AP信号覆盖以满足列车进入中间站停车时对通信的要求。     

城市轨道交通隧道场景基于射线追踪技术的LTE-M系统性能仿真方法研究

城市轨道交通特殊场景下对LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)系统性能进行准确评估是一个非常复杂的问题.提出了基于射线追踪技术的LTE-M系统性能仿真方法.该方法无需进行信道测量,通过海量计算即可得到无线信道特性参量,进而进行性能仿真,特别适合城市轨道交通等缺少标准信道模型的场景.     

基于着色Petri网的下一代列控系统虚拟闭塞技术仿真分析研究

采用虚拟化的逻辑区段代替实际的轨道占用检测设备划分轨道区段，这对自然环境恶劣、维修维护工作困难的高寒铁路具有重要意义。针对下一代列控系统的特点，对其虚拟闭塞技术展开研究。分析了虚拟闭塞条件下，列车占用检查功能以及车地通信故障情况下，区间安全防护功能的逻辑实现。根据对虚拟闭塞技术的研究，以车地通信故障情况下，区间虚拟区段的封锁设置为例，采用着色Petri网的基本概念，利用CPN Tools建模仿真工具，对封锁功能进行建模仿真分析。根据验证结果，对所建模型进行分析修正，确保模型逻辑功能的正确性。     

铁路客车运行监控车地实时通信的研究

分析比较各种适合于在客车运行过程中与地面进行通信的方法,提出使用GPRS和GSM-R进行客车安全监测信息的车地双向通信方案.制定车地通信协议,针对通信中的各种难点,提供相应的解决对策.通过实际应用对设计方案进行检验,较好地解决铁路客车运行安全监控系统的车地通信问题.     

高速铁路防灾预警信息车地传输方案

防灾预警信息是高速铁路安全运行的重要控制信息之一,实现防灾预警信息快速准确地车地传输是高速铁路防灾设计的重点研究工作。介绍既有防灾预警信息车地传输方案,分析其在高速铁路运行过程中存在的问题,针对这些问题逐步地提出3种新型的防灾预警信息车地传输方案,拟定新方案的系统构成,并介绍每种方案的优缺点,为工程实践提供理论指导。     

基于元胞自动机的高速铁路列车群追踪运行仿真模型

为分析高速铁路列车在追踪间隔缩小时的运行状态,根据准移动闭塞系统原理,设置列车区间运行和车站运行的演化规则,建立准移动闭塞条件下基于元胞自动机的列车群追踪运行仿真模型。利用元胞自动机对京沪高速铁路线路"上海虹桥—南京南"运行图中追踪运行的10列车进行建模仿真,分析仿真结果验证到达间隔时间是制约追踪间隔的瓶颈,并得出后行列车满足追踪间隔4 min或3 min的情况下,其运行速度不受前行列车的干扰。     

列车运行控制系统车地无线通信的频段选择

车地无线通信是基于通信的列车控制(CBTC)系统的基础,而合适的频段选择是车地无线通信系统的基础。分析了不同通信频段的频段特性、干扰特性、移动性能和安全性能,对CBTC系统中车地通信的频段选择给出了具体建议。802.11g和802.11a标准更加适合于城市轨道交通。     

高速铁路GSM-R系统无线信道特性仿真

根据无线信道特性和高速铁路场景,建立高速铁路GSM-R系统无线信道小尺度衰落模型。从时域和频域2个方面,定量分析时延扩展、相干带宽、电平通过率和相干时间等无线信道参数。利用搭建的高速铁路GSM-R系统半实物仿真平台,对高速铁路GSM-R系统的性能进行仿真测试。计算机仿真和半实物仿真结果表明:列车运行速度的提高会造成通信质量不同程度的下降;列车运行速度为350 km.h-1时的下行链路通信质量与80 km.h-1时相比有一定程度的下降,但可以满足GSM-R系统的要求,通信质量是有保障的;列车运行速度达到500 km.h-1后,通信质量发生明显的恶化;优化接收机设计是解决通信质量恶化问题的关键。     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率分析

CTCS-3级列车运行控制系统利用GSM-R网络进行车地间连续、双向的安全信息传输。而GSM-R系统采用硬切换技术,切换时必然会产生短暂的通信中断,这就会影响列车控制类数据传输业务。为保证安全数据传输的可靠性,迫切要求更短的切换时间和更高的切换成功率。对此,建立GSM-R系统越区切换的随机Petri网模型,分析影响越区切换成功率的因素,并利用MATLAB仿真得到列车运行速度、越区切换中断时间以及列车追踪间隔与越区切换成功率的关系;最后说明列车在350 km/h和430 km/h速度下运行时,越区切换成功率是否满足CTCS-3级系统需求标准要求。     

高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统设计与实现

列车追踪间隔与高速铁路列车运营密切相关,通过列车追踪间隔仿真系统能够检验列车牵引特性、线路条件等因素对列车追踪间隔时间的影响,对研究列车追踪间隔时间优化及列车技术作业方案设计提供有效的帮助。文章介绍了高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统的设计,使用列车间隔时间标准化计算方法,结合列车牵引计算、车站以及线路等数据,通过原型系统的开发,实现了列车运行曲线与列车追踪间隔时间的计算与仿真。具体介绍了系统结构,功能设计及数据结构,以一个实际数据为例对系统的功能以及技术可行性进行了验证。实验输出数据基本符合我国实际情况,该系统能够作为列车追踪间隔相关研究的可靠工具。     

高速铁路车站通过能力计算方法探讨

针对传统分析计算方法不适用于高速铁路通过能力计算的问题,研究计算机模拟法应用于高速铁路车站通过能力计算的关键技术。首先,分析高速铁路车站与传统既有铁路车站作业组织上的不同,对高速铁路车站通过能力的特点进行深入研究。其次,提出计算机模拟法计算高速铁路车站通过能力的整体思路流程,并提出高速铁路车站咽喉、到发线作业一体化模型的详细构建思路。最后,给出高速铁路车站作业计算机仿真模拟算法流程。     

高速铁路牵引计算与仿真系统研究

高速铁路的牵引计算与仿真对优化高速铁路线路设计、优化列车运行时间等方面具有重要意义。然而由于缺少高速铁路牵引计算规范和动车组数据资料保密未公开等原因,导致对高速铁路牵引计算仿真与系统的研究较少。采用动车组特性曲线CAD矢量化法和程序开发相结合,解决了高速铁路牵引计算力学数据的有效获取。基于多质点模型,建立了动车组牵引力、制动力、列车阻力的计算方法和公式。从牵引、惰行和制动三方面建立了动车组运动模型求解和运行过程计算算法。在此基础上,采用C#2010编程语言和Access数据库,开发了基于多质点模型的动车组牵引计算与仿真系统。实现了动车组数据和线路等数据的一体化管理;采用动车组编组等参数化设置,实现了不同参数下的高速铁路牵引计算与运行过程的完整仿真。     

基于多智能体的运营高速铁路救援仿真研究

为实现规范、科学、准确、迅速的应急救援过程,基于多智能体救援技术对运营高速铁路重大事故灾后救援开展灾难重现式的救援研究。将多智能体救援理论和技术引入运营高速铁路重大事故灾后救援领域,基于多智能体救援仿真平台,构建用于高铁运营过程重大事故救援的灾难空间仿真模型;剖析高铁应急救援过程中同类智能体间和异类智能体间协作救援模式;以假设的高铁车站突发灾难和高铁线路发生的重大事故为例进行灾后救援案例分析,提出具体建议和措施,进一步论证高铁救援仿真的高效性和科学性。研究表明:运营高速铁路多智能体救援仿真可以重现救援进度及预测灾难发展方向,为现实灾难发生后救援任务策略的优化提供参考。运营高速铁路多智能体救援仿真可以实时展现灾难蔓延情况、救援过程等细节,为今后智能高铁救援领域的发展提供了一个方向。     

高速铁路应急联合演练仿真培训系统

高速铁路的运营中,针对各不同工种之间的联合应急演练是保障高速铁路行车安全的重要方式。然而,受制于设备和手段的匮乏,目前,高速铁路联合应急演练多采用桌面问答形式,未能完全达到演练效果。文章基于我国高速铁路应急联合演练现状,提出一种基于模拟仿真技术的高速铁路突发事件应急预案演练方法,将车辆、工务、电务、客运等专业纳入仿真培训实作流程中,构建一套完整的高速铁路应急演练仿真培训系统。为高速铁路应急演练提供近似于实际情境的仿真训练环境,可以在很大程度上改善实作组织难度大、效率低的缺点,改变高速铁路多工种应急演练手段不足的困难局面。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。     

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。     

高速铁路调度指挥仿真实验平台的设计与实现

随着高速铁路在我国大规模建设并投入运营,培养和培训适应高铁运输组织的技术和管理人才尤为重要。通过分析实际高速铁路列车运行调度指挥业务流程和应急处置过程得出高速铁路调度指挥仿真实验平台功能及结构,建立仿真平台系统数据流图、系统数据模型及仿真流程,设计平台数据库及子系统模块划分,采用SQL Server数据库、Microsoft Visual Studio 2010 C#开发平台,实现了列车运行调度指挥业务过程的仿真及各岗位操作综合训练。平台应用于学生实验、实践教学及调度人员调度指挥及应急处置模拟演练培训,提高学生和调度人员的行车调度技能与指挥决策能力。