基于脚本技术的高速铁路列控中心系统安全性自动化测试研究

列控中心系统是实现高速铁路安全运行的关键设备。自动化的黑盒测试是验证其系统功能和确认系统满足系统需求,具有足够安全性防护能力的重要手段。脚本技术是实现软件测试自动化技术的有效方法。测试脚本语言是脚本技术的核心,但是目前没有专门针对列控中心测试的脚本语言。本文结合列控中心测试的特点,提出一种测试策略,设计了场景-事件驱动的测试脚本语言SED_TSL。在本文提出的测试策略中针对安全防护功能,以实际运营场景为核心,利用测试脚本语言SED_TSL定义正常场景与故障场景,测试序列与测试用例,仿真环境,形成分级测试脚本。通过场景变换控制测试逻辑与流程,触发仿真事件加载测试用例实现系统的功能性与安全性测试。本文对测试脚本语言SED_TSL与基于SED_TSL的自动化测试环境的实现机制进行阐述,并实现了基于SED_TSL的高速铁路列控中心系统自动化测试环境,投入到铁道部的列控中心产品制式检测中。实际应用表明:测试脚本语言的描述能力与自动化测试环境符合测试需求,有效地实现了列控中心产品的功能与安全性测试。     

运行时验证及其在列车运行控制系统中的应用

运行时验证是一种将模型检验方法与测试相结合的轻量级验证技术,它能够有效地降低系统验证的复杂度,提供系统运行阶段的安全保障,因此在安全苛求系统的验证领域有着极其重要的应用。本文提出一种基于三值逻辑的有限轨迹LTL可执行语义,允许"真"和"假"以外的逻辑值来显式的刻画验证过程中可能出现的非确定性,从而使得验证的结果更加精确。针对新的LTL语义给出了基于公式重写的运行监控算法和近似优化策略,并结合欧洲列车运行控制系统的实例,分析探讨了该方法在轨道交通控制领域的应用。     

列车荷载作用下地铁区间双层隧道模型试验研究

列车振动对双层隧道和近距离交叠隧道影响较大。以某地铁区间隧道为研究对象,对一单洞双层地铁区间隧道进行列车振动模型试验,选择合适的试验材料,确定隧道衬砌模型和地层材料参数。依照列车动荷载激振力公式,设计列车振动模型装置,解决动力响应模型试验中动荷载加载的问题。在进行静荷载作用下模型试验的基础上,完成双层隧道列车振动模型试验。测试、分析上行动载、下行动载和上下交会动载3种工况隧道结构的受力状态。研究表明:相对于动荷载,静荷载对结构应力状态影响更大,但在个别部位动荷载影响较大。在上下交会动载作用下,衬砌结构个别位置出现应力集中情况;加速度随着离振源距离加大而明显衰减;在一些测点的试验值与数值模拟结果基本吻合。     

高速列车进入有缓冲结构隧道的压力变化研究

采用高速列车空气动力学模型实验对高速列车在进入带缓冲结构隧道过程中瞬变压力传播机理进行研究。实验结果表明,缓冲结构能够减缓隧道内瞬变压力。其原因在于:缓冲结构横断面积逐渐由大变小,阻塞比逐渐由小变大,延长了压力上升时间,降低了压力梯度;另一方面,由于压缩波在缓冲结构和列车、隧道之间多次反射,降低了压力峰值。在M.S.Howe提出无缓冲结构下最大压力波变化理论基础上提出有缓冲结构时隧道内最大压力和最大压力梯度变化规律计算公式。所得结论可为隧道空气动力学研究提供参考。     

空调导流罩对列车气动阻力影响的研究

对空调导流罩的原始结构进行了外流场分析,得到了在350 km时速下原空调导流罩的外表面压力分布和速度场分布,通过对速度的流向分析,对空调导流罩的外形结构进行了优化。利用风洞试验对优化前后2种方案进行了气动阻力系数对比,结果表明,优化后的空调导流罩使头车的气动阻力减小了2.6%,改善了车辆的空气动力学性能,并为高速列车空调导流罩的基本造型设计提供了理论依据。     

提高列车交会的安全性设计及仿真分析

以CRH2—300型高速动车组为例,建立了流固耦合模型,分析了列车交会过程中车间减振器和空气弹簧横向跨距对行车安全性的影响。研究结果表明,增加车间减振器和增大空气弹簧横向跨距对改善列车交会过程中的安全性有比较明显的效果。为了保证高速列车的行车安全,安装车间耦合减振器和适当增加二系侧滚角刚度是很有必要的。     

城市轨道交通换乘站的列车衔接时间优化

城市轨道交通网络化运营条件下,协调优化各线列车运行计划,使不同线路的列车在换乘站形成良好衔接,能够缩短乘客的换乘等待时间。合理的换乘站列车衔接时间是编制网络列车运行计划的基础。基于乘客的换乘等待心理和列车运行延误的随机性特点,确定了列车衔接时间的组成。分析了列车运行延误对列车间衔接关系的影响,建立了换乘等待时间的费用函数。在此基础上,提出了换乘站列车衔接时间的优化模型,并给出了具体算例。该模型可为列车衔接计划中安排的换乘衔接关系确定最佳的列车衔接时间,为网络列车运行计划的协调编制提供指导。     

基于并行计算的列车运行仿真快速算法设计

列车运行仿真技术对工程设计、运营管理具有重要的现实意义。设计了一种基于并行计算的列车运行仿真快速计算方法:一方面,通过将线路各区间的列车运行过程用独立的线程运算单元来计算,以达到仿真过程数据的并行计算效果;另一方面,通过反推制动曲线与限速红线的交点,获得分界点,仿真过程中根据列车位置与分界点的位置关系决定是否进行制动起点反向推算,从而显著提高了每个线程运算单元的运算效率。该方法可在不影响计算精度的前提下,将计算效率显著提高。     

地铁列车模块化再生制动能量回馈变流器的研制

分析了地铁再生制动能量逆变回馈系统的工作原理,给出了基于多模块并联的地铁再生制动回馈变流器主回路设计及控制策略设计方法,并完成了样机的研制和试验。试验结果表明:该装置满足地铁列车再生制动能量的吸收利用及稳定牵引网电压的要求,可以实现交直流侧直接并联,其均流精度高、高频环流小、冗余度高。     

津山铁路参与天津城市公共交通研究

为有效利用各枢纽内能力虚糜的既有铁路线路发挥城市公共交通功能,根据国内外大城市的成功经验,研究将能力虚糜铁路改造为"城市铁路"的实施方案,以达到缓解城市交通压力和提升铁路经济效益的双赢目的。研究结果表明,改造的虚糜铁路线路适合发挥城市公共交通功能。针对天津既有津山线天津北站至北塘站段参与城市公共交通提出具体实施方案。