高速铁路轨道电路数字仿真系统的研究

根据应用于高速铁路的轨道电路系统方案和技术发展状况研究,提出基于边界条件分析法的轨道电路数字仿真方法以及将ＶＸＩ总线技术应用于轨道电路参数自动测试的方法,研究并描述了轨道电路数字仿真系统的功能与结构。     

基于SimEvents/Stateflow的CTCS-3级列控系统车地无线通信子系统建模与分析

根据CTCS-3级列控系统中无线通信子系统的分层结构和其具有随机性的特点,采用Matlab软件中SimEvents与Stateflow相结合的方式实现车地无线通信过程的建模与仿真,分析安全连接建立时间和不同长度无线应用消息传输延迟时间。结果表明:无线通信子系统安全连接建立时间符合《CTCS-3级列控系统GSMR网络需求规范》的要求,并且具有一定的安全余量;仿真得到不同长度的无线应用消息传输延迟时间,可为列控系统车地无线通信的实时性分析提供参考;建模方法简洁高效,模型能够较好地描述系统特性,仿真结果可为列控系统车地无线通信技术规范的完善、系统的设计与实现提供数据支持。     

应答器报文优选及快速编码方法的研究

应答器是列控系统中用于地-车信息传输的关键设备。本文从降低传输误码率的角度提出连"0/1"个数评分、报文码逻辑"0"和"1"切换频率、同步偏离解析条件、欠采样条件4个报文优选指标,以实现应答器传输报文的优选。通过构造反向查询的字母表、减少检查字母表条件的字数、优选指标与整形约束条件检查同时进行的方式,进一步实现优选报文的快速编码。随机选取武广客运专线真实应答器用户报文进行测试验证。结果表明:根据优选指标能够实现应答器传输报文的优选,采用所提出的快速编码算法生成优选报文的速度比规范定义编码方法提高了97%左右,优选合法报文的误码率明显低于常规合法报文的误码率,满足报文编码的实时性和可靠性的要求。     

基于隐马尔科夫模型的道岔故障诊断方法

针对国内外高速铁路的快速发展,道岔故障严重影响行车安全及运输效率,本文提出一种基于隐马尔科夫模型的道岔故障诊断方法,通过增加道岔设备的潜在故障状态,将道岔设备的状态进行多状态细分。采用基于Fisher准则函数和主成分分析的方法进行特征提取,矢量量化处理后,建立不同故障模式下的HMM模型,通过比较测试数据与训练得到的不同HMM模型的匹配值进行故障诊断。利用京广铁路长沙南某型号道岔连续动作功率数据,对模型的性能进行测试,完成了故障诊断的实现与验证。仿真结果表明,采用四维特征信息时,其训练时间相对于其他机器学习方法有了较大提高,正确率达到90%以上,且该方法将道岔状态进行细分,通过分析每种状态之间的状态转移,可以预测道岔故障,从而进行道岔设备健康状态监测。     

区间占用检查逻辑的建模与安全分析

在轨道电路发生故障或分路不良时,列控中心无法根据轨道电路继电器的状态准确判断区间列车占用情况,进而使得调度中心屏幕上出现所谓故障"红光带"和故障"飞车"现象,带来安全隐患。为降低运行风险,首先明确指出了轨道占用的4种逻辑状态,并在列控中心软件设计中加入占用检查逻辑层,对轨道电路继电器状态及状态转换进行处理,将安全的区间占用逻辑状态发送给调度中心。运用Markov决策过程方法描绘逻辑状态处理过程,并以四色准确显示占用情况,强化了规范中限制条件的不适用情况,并通过定量计算得出单程危险失效概率为2.120×10-10,证明了设计的隐患风险在可接受范围之内。     

电务试验车信号测试系统

为满足利用信号试验车进行在线测试的需求,建立铁路信号测试系统的信息流模型,提出符合COTS(Commercial Off-the-Shelf,即成熟的商品化产品)、信息融合、信息统一、模块化等指导原则的车载测试系统架构.系统硬件主要采用PXI/CompactPCI数据采集系统、PDA、GPS定位设备、无线局域网设备等;软件采用RT实时操作系统,综合应用多线程、数据库和虚拟仪器等软件开发技术完成.系统已经在实际的铁路信号测试中得到应用,并且满足各方面需求指标,应用前景广泛.     

基于概率模型检验的CTCS-3级无线通信建模与分析

CTCS-3级列控系统的无线通信系统是一个复杂、随机的分布式系统,无线通信系统为列控系统车载和地面设备提供安全相关信息交互,因此采用正确有效的方法对其进行建模和可靠性分析具有重要意义.本文根据GSM-R网络的QoS要求,建立了无线通信系统的概率模型,采用概率模型检验工具PRISM对概率模型进行描述和可靠性分析,计算了无线通信系统的稳态概率,并分析了不同速度条件对无线通信的可靠性的影响.结果表明,当无线小区平均间距为3 km,列车运行速度为300 km/h时,无线通信系统处于已连接状态的概率为0.991;随着列车运行速度的增大,无线通信系统处于已连接状态的概率下降.     

激磁涌流的高频信号及对应答器干扰分析

在列车自动过分相时,牵引变压器产生的激磁涌流通过母排、轮对和钢轨回流到变电所,而在这个过程中激磁涌流可能会对应答器上行链路信号产生干扰.激磁涌流对应答器上行链路干扰的途径是应答器接收天线的耦合,要清楚了解其干扰,必须了解激磁涌流4.23 MHz附近信号分量,因此对激磁涌流高频信号的分析是非常有必要的.本文用Matlab软件对激磁涌流进行了仿真得到其仿真数据.然后,用LabWindows/CVI软件进行仿真数据加载并且对激磁涌流进行短时傅里叶变换（STFT）,得到激磁涌流4.23 MHz附近信号分量.最后,用FEKO软件进行激磁涌流对应答器上行链路信号的干扰仿真.研究结果表明激磁涌流含有4.23 MHz附近信号分量较小,不会对应答器上行链路信号产生干扰.     

基于嵌入式以太网的区间联锁监控系统

在对传统区间自动闭塞系统研究的基础上,提出将计算机技术和嵌入式Internet技术应用于区间联锁监控系统中.通过采用SX52bd为核心微处理器的网路接口单元,将现场设备(发送、接收设备)与以太网互联,从而实现基于以太网的区间联锁监控系统.     

基于虚拟仪器技术的铁路信号嵌入式测试系统

铁路信号对于铁路行车安全至关重要，为此有必要专门研发一套车栽的信号在线实时测试系统。综合运用虚拟仪器、嵌入式及无线接入技术开发的铁路信号车载嵌入式测试系统，具有实时、可靠、功能强大等诸多特征，完全能够满足信号测试的各种需求。该测试系统能在线实时采集各类机车信号、地面信号、轨道电路模拟信号等多种信息，处理后进行显示、存储，并用于分析和模拟仿真回放以测试各运行区段内铁路信号的完好性。就该嵌入式测试系统的硬件组成、软件结构、关键技术及特点进行了详细介绍。