检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道科学与工程学报 2024年第12期21卷 5276-5288页

作者：李夏洋刘倡杨晓锋李智宇于天剑北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100073 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

随着我国铁路运营规模的快速扩大,轨道电路及与其相互关联的铁路设备呈现爆发式增长,轨道电路维护难度日益增加。为满足轨道电路运营维护的市场需求,克服单一模型训练机制下难以充分挖掘多源状态监测数据反映的多维度失效特征信息的难题... 详细信息

随着我国铁路运营规模的快速扩大,轨道电路及与其相互关联的铁路设备呈现爆发式增长,轨道电路维护难度日益增加。为满足轨道电路运营维护的市场需求,克服单一模型训练机制下难以充分挖掘多源状态监测数据反映的多维度失效特征信息的难题,基于轨道电路的工作原理和现有的监测数据,提出一种跨专业的数据-知识协同驱动的故障诊断策略。首先提出一种多源数据融合的故障诊断算法,进行数据级诊断决策。选取轨道电路本区段的功出电压及电流、发送端及接收端模拟网络电缆侧电压和电流、主轨出及小轨入电压、发送端及接收端调谐匹配单元E1E2处电流、发送端及接收端调谐匹配单元V1V2处电流作为多源特征量,采用SMOTE数据增强算法解决各故障模式下数据样本分布不平衡的问题,利用基于CatBoost的多特征集成学习算法初步构建轨道电路故障诊断模型,并采用网格搜索算法和10-折交叉验证法对故障诊断模型的超参数优化,实现轨道电路系统故障区域定位和故障类型识别。在此基础上,结合多专业监测数据,根据专家知识进行知识级专家决策,实现轨道电路系统跨专业故障诊断。最后将该算法用于ZPW-2000A轨道电路系统进行算例分析,实现了轨道电路系统跨专业的故障诊断,验证了该算法的有效性。研究结果为解决轨道电路跨专业故障诊断提供了有效的解决方案,推动了维修模式向预防性“状态修”转变的进程。

关键词：故障诊断数据驱动跨专业轨道电路铁路信号基础装备

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中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 735-747页

作者：崔俊锋王长远王琦周艳丽熊光华杨辉北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070 华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动... 详细信息

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制方法。首先,根据中低速磁悬浮列车实际运行数据,利用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识列车模型参数,建立列车自回归模型。然后,根据得到的受控自回归积分滑动平均模型和Smith预估器构建带时滞补偿的广义预测控制器并分析其控制律更新过程,实现对中低速磁悬浮列车制动过程的纯滞后补偿,降低列车制动过程中时滞特性的影响。最后,基于某磁浮线现场数据,以中低速磁悬浮列车制动过程为被控对象进行实验仿真,并比较时滞补偿广义预测控制方法与传统广义预测控制方法对于中低速磁悬浮列车制动过程速度跟踪控制的效果。仿真结果表明:所设计的时滞补偿广义预测控制器能够以更高的精度实现对中低速磁悬浮列车制动过程的速度跟踪,且与传统广义预测控制方法相比,系统跟踪误差更小并具有更好的控制性能。所提出的时滞补偿广义预测控制算法不仅解决了中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,而且有效提高了列车制动控制的精度,验证了该方法的有效性。

关键词：中低速磁悬浮列车制动过程时滞补偿广义预测控制 Smith预估器

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列车大小交路通信协同运行自适应控制方法

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 969-979页

作者：朱爱红田晓晴何明明兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法。首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组... 详细信息

针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法。首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组方案。其次,根据列车编组方案短编组小间隔控制需求,基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法设计列车自适应控制模型,模型中通过设置奖励函数实现列车多目标控制,通过设计神经网络输出列车最优控制策略。然后,利用Matlab/Simulink仿真平台,以上海地铁2号线2A-2A列车通信协同运行为例,设置其追踪间隔为10 s,搭建加入随机阻力扰动的列车自适应控制模型并进行训练。研究结果表明:列车停车误差为0.1 m,准时误差为0.2 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为180.6 m,满足列车精准停车、速度协同和间隔安全性要求。针对DDPG算法估值过高而导致列车运行速度波动的问题,将神经网络中的Critic网络进行改进,改进后训练仿真表明:列车停车误差为0.03 m,准时误差为0.1 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为181.1 m,列车停车精度和间隔安全性均有提高,且速度波动相对平稳。最后,为验证该控制方法的实时性和安全性,假设前车在意外情况下减速停车,经仿真验证:后车停车误差为1.3 s,停车间隔为220.8 m,满足实时性和安全性的要求。研究成果可为城市轨道交通提供一种灵活匹配客流量的行车编组方案,为新型列控系统列车短编组小间隔运行提供一种安全高效的自适应控制方法。

关键词：新型列控系统大小交路协同运行 DDPG算法自适应控制

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基于超图理论的城市轨道交通超网络级联失效仿真

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系统仿真学报 2024年第12期36卷 2960-2970页

作者：韩紫金钱名军王玺宪张凯悦兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京110032

为提升城市轨道交通线网的抗毁性能,确保其在面临突发事件时的稳定运行和乘客安全,引入超图理论,构建基于超图的城市轨道交通超网络模型,并建立基于客流加权的非线性负载-容量级联失效模型。针对实际交通网络站点客流疏散过程,从网络层... 详细信息

为提升城市轨道交通线网的抗毁性能,确保其在面临突发事件时的稳定运行和乘客安全,引入超图理论,构建基于超图的城市轨道交通超网络模型,并建立基于客流加权的非线性负载-容量级联失效模型。针对实际交通网络站点客流疏散过程,从网络层面和客流重要度考虑,提出了负载重分配机制。对实际交通网络站点停运时仍可接受负载现象,设计了节点状态判定模型。结果表明:超图分配机制更符合实际交通流传播,介数攻击对网络级联失效影响更大,适当增加节点容量参数可提高网络的鲁棒性,过载能力系数的变化不会对级联失效现象产生影响。

关键词：超网络级联失效轨道交通鲁棒性复杂网络

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CTCS-2+ATO列控系统对短站坪长度需求适应性研究

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铁道工程学报 2024年第2期41卷 74-79页

作者：张敏慧张伟刘长波宋睿全宏宇中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 北京全路通信号研究设计院集团有限公司北京100070

研究目的:对于有地下线路的铁路工程,由于开挖土方等方面的问题,要求站坪长度尽量缩短,以节省工程投资。现有CTCS-2+ATO列控系统因其安全防护距离设置位置、车载设备安装位置、适应的运行速度较高等原因,对站坪长度要求较CBTC列控系统长... 详细信息

研究目的:对于有地下线路的铁路工程,由于开挖土方等方面的问题,要求站坪长度尽量缩短,以节省工程投资。现有CTCS-2+ATO列控系统因其安全防护距离设置位置、车载设备安装位置、适应的运行速度较高等原因,对站坪长度要求较CBTC列控系统长,成为在市域铁路运用时的不利因素,需要对其进行短站坪长度需求的适应性分析并提出适宜的解决方法,提升系统的竞争力。研究结论:(1)侧线股道增设安全线,基于列车停稳信息及时解锁过走防护区段、利用应答器报文增加过走防护区段信息、及时回缩列控移动授权范围等配套方法,将安全距离、附加距离设于目标点信号机的内方,利用安全线及咽喉区线路缩短股道区线路长度;(2)合理约束车载应答器接收天线安装位置,根据市域列车运行速度计算、确定可靠解析出报文所需要的应答器距离信号机距离,以及应答器组间最小距离要求,最终确定股道出站应答器安装位置最小长度需求;(3)经折返线道岔侧向的进路不发低频码,轨道电路长度仅考虑轨道占用检查时间,进一步缩短折返道岔区段长度要求;(4)本研究成果在市域铁路中有广阔的运用前景。

关键词： CTCS-2+ATO 短站坪长度安全距离设置位置

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基于北斗卫星导航系统的重载铁路列控系统研究

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铁道标准设计 2025年

作者：崔佳诺北京全路通信信号研究设计院集团有限公司安全控制技术研究院

当前国内重载铁路基础设施薄弱，自动化程度较低，控车环节需要大量人工操作，不但劳动强度大，还影响重载铁路运输效率。提出一种基于北斗卫星导航系统的重载铁路列车运行控制系统，并阐述系统结构和基本原理，介绍系统在线路数据使用... 详细信息

当前国内重载铁路基础设施薄弱，自动化程度较低，控车环节需要大量人工操作，不但劳动强度大，还影响重载铁路运输效率。提出一种基于北斗卫星导航系统的重载铁路列车运行控制系统，并阐述系统结构和基本原理，介绍系统在线路数据使用、北斗短报文数据校验、列车多源融合定位、列车辅助驾驶、车载智能感知预警等关键技术，以及新增列车运行控车模式。通过创新线路数据使用方法和列车多源融合定位，减少地面设备数量，降低铁路建设和运营维护成本；列车在区间故障重启后，通过北斗短报文对区间线路数据进行校验，解决无网时线路数据准确性问题，提升列车运行效率；增加列车辅助驾驶功能，提高系统自动化程度，提升列车的运行效率和安全性，也为乘客提供更加舒适和便捷的旅行体验；通过车载智能感知预警功能保证列车安全运行，降低事故发生概率；通过新增控车模式，将列控系统防护功能应用到更多运营场景，进一步提高系统安全性。基于北斗卫星导航系统的重载铁路列控系统将进一步保证重载列车运行安全性，提升自动化水平，提升货运铁路运输效率。

关键词：重载铁路列车控制系统北斗卫星导航系统北斗短报文辅助驾驶智能感知

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基于多智体强化学习的高效率货物列车运行动态调整方法

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铁道学报 2023年第8期45卷 27-35页

作者：蒋灵明倪少权西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

为高效降低货物列车延误的影响,提出基于多智能体强化学习的大规模列车运行计划动态调整方法。与单智能体算法显著不同,该方法提出将上行列车和下行列车设计为两个独立的智能体,进行独立学习与竞争,从而大幅度降低运行计划动态调整的算... 详细信息

为高效降低货物列车延误的影响,提出基于多智能体强化学习的大规模列车运行计划动态调整方法。与单智能体算法显著不同,该方法提出将上行列车和下行列车设计为两个独立的智能体,进行独立学习与竞争,从而大幅度降低运行计划动态调整的算法复杂度。实验结果表明:对于N列货物列车,算法复杂度以指数函数趋势从O(2^(N))降低到O[2^((1+N/2))],计算效率以指数函数趋势提高了2^((N/2-1))倍。以包头—神木铁路万南场—东胜区段为场景(包含22列货物列车和9个车站),测试并统计不同延误扰动下动态调整优化结果:该多智能体方法将计算时间降低至但智能体方法的1%以下。尤其是针对大规模运行计划动态调整(22列车),该多智能体方法基于通用计算机仍可快速获得优化结果,而单智能体方法因计算时间过大(超过3000 d)而无法完成任务。该多智能体强化学习方法对于大规模场景的高效和实时货物列车运行计划动态调整具有重要理论意义和应用价值。

关键词：运行计划动态调整多智体强化学习货物列车计算效率算法复杂度

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高速列车制动曲线减速度选择方法研究

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铁道标准设计 2023年第4期67卷 164-168,179页

作者：张友兵崔佳诺吴培栋王怀江刘真北京全路通信信号研究设计院集团有限公司安全控制技术研究院北京100070

在采用欧标法计算列车制动曲线时,需对列车速度进行分段,分段内采用固定减速度。当前速度分段内采用最小减速度,以保证行车安全。但采用最小减速度计算列车制动曲线,偏差较大,导致列车追踪间隔加大,降低了铁路运输效率。研究提出速度分... 详细信息

在采用欧标法计算列车制动曲线时,需对列车速度进行分段,分段内采用固定减速度。当前速度分段内采用最小减速度,以保证行车安全。但采用最小减速度计算列车制动曲线,偏差较大,导致列车追踪间隔加大,降低了铁路运输效率。研究提出速度分段内的减速度选择方法,一方面,给出校正系数计算方法,使用校正系数对速度分段内的平均减速度进行校正;另一方面,在制动初始速度所在的速度分段内使用[下限速度,制动初始速度]范围内的平均减速度。仿真计算考虑线路坡度影响,经过计算证明,速度分段内采用校正后的平均减速度计算制动曲线,计算得到的列车制动曲线精度足够高;在保证行车安全的前提下,可以缩短列车追踪间隔,提高铁路运输效率,在行车安全和运输效率两个方面取得双赢。

关键词：高速列车列车控制系统列车制动曲线计算分段式减速度模型速度分段减速度计算

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城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 184-193页

作者：冉昕晨陈坚陈绍宽刘葛辉邹庆茹重庆交通大学智能综合立体交通重庆市重点实验室重庆400074 北京交通大学中国综合交通研究中心北京100044 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤,减少平峰运力浪费,本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源,以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标,以开行列车总数、... 详细信息

为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤,减少平峰运力浪费,本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源,以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标,以开行列车总数、列车时刻表、编组类型、列车出入段情况和车底接续关系为决策变量,考虑时刻表、车底衔接、车底资源、折返线占用和列车能力等约束,构建城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化模型。根据开行列车总数可变的特点,设计变长度非支配排序遗传算法Ⅱ求解双目标的帕累托集合。以某地铁线路为例进行案例分析,结果表明:相比于单一编组方案,优化的多编组方案可同时降低26.16%和25.75%的乘客总等待时间和列车运行费用;优化后的列车平均满载率增加了1.3%~9.6%,进一步提高了运输能力和客流需求的匹配度。

关键词：城市交通列车时刻表 NSGA-Ⅱ 灵活编组车底周转

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支持四网融合的列控系统关键技术方案研究

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都市快轨交通 2024年第5期37卷 21-28页

作者：张友兵崔佳诺陈志强王建敏王佳北京全路通信信号研究设计院集团有限公司安全控制技术研究院北京100070

针对干线铁路、城际铁路采用的中国列车控制系统(China train control system,CTCS)系统与城市轨道交通采用的基于通信的列车控制系统(communication based train control system,CBTC)系统互不兼容,阻碍四网融合发展和轨道交通系统整... 详细信息

针对干线铁路、城际铁路采用的中国列车控制系统(China train control system,CTCS)系统与城市轨道交通采用的基于通信的列车控制系统(communication based train control system,CBTC)系统互不兼容,阻碍四网融合发展和轨道交通系统整体运输效率低下的问题,对支持四网融合的列控系统的车载设备、地面设备、重叠区设计、制式切换过程等关键技术进行研究,具体包括列车自动防护技术、列车自动驾驶技术、人机接口技术、列车接口技术的一体化车载设备关键技术,支持列车跨线运行的重叠区地面设备关键技术,支持列车不停车安全、平滑切换制式的重叠区设计技术,并分析列车在重叠区内不停车从CTCS到CBTC制式的互相切换过程。研究结果表明:通过车载设备兼容地面设备实现跨线运行,可以减少地面设备数量,简化系统结构,提高系统安全性、可靠性和可维护性,且具有成本优势;采用一体化车载设备,系统结构简单,设备成本低,对安装空间要求较低,是未来技术的发展方向;提出的兼容CTCS和CBTC的列控系统关键技术可用于指导系统设计、研发和应用,对实现四网融合具有指导意义。

关键词：轨道交通四网融合市域铁路中国列车控制系统(CTCS) 基于通信的列车控制系统(CBTC) 互联互通跨制式运行

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