基于通信网络的列车控制系统

自动组网(初运行)是列车控制与管理系统(TCMS)的重要特征,通过初运行,确定列车通信网络(TCN)内的节点组成、节点之间的顺序、总线主以及各个节点相对总线主的朝向,这是TCMS对列车进行控制与管理的基础。对于基于无线通信的TCMS,由于无线列车骨干网(WLTB)的网络节点之间没有通信线缆的物理连接,以传统的方式实现自动初运行十分困难,因此实际工程中采用人工设置参数的方式来组网。同样,在虚拟联挂(VC)系统中,多列列车通过WLTB组成列车编队,也存在动态自动组网的问题。在VC系统中,由于跟随列车处于自动驾驶模式,通过人工设置参数来组网的方式也不可行。文章分析了TCN、WLTB的初运行和VC列车编队/解编,探讨了基于无线通信的列车编组初运行或编队动态组网问题的实质与根源,提出通过引入一个更大的网络系统、融合TCMS和信号系统来解决自动组网问题的方法,基于列车控制的视角给出了面向列车全自动运行的基于通信网络的列车控制(NBTC)系统自动组网方法、分层次功能和系统架构,并提出了与NBTC相关的研究方向。

基于传染病和网络流模型分析APT攻击对列车控制系统的影响

高级可持续威胁(APT)是目前工业控制系统面临的主要威胁之一。APT攻击利用计算机设备漏洞入侵列车控制网络,感染并且扩散到网络中的其他设备,影响系统正常运行,因此评价APT攻击对列车控制系统的影响非常必要。提出一种基于传染病模型和网络流理论结合的APT攻击影响分析方法。首先,分析在APT攻击的不同阶段设备节点状态之间的转化规则,结合传染病理论建立APT攻击传播模型,研究攻击过程中的节点状态变化趋势;其次,把设备节点的状态变化融入网络流模型中,研究APT攻击过程中设备节点状态变化对列车控制网络中列车移动授权信息流的影响;最后,结合列车控制系统的信息物理耦合关系,分析APT攻击对列控系统整体性能的影响。仿真实验展现了APT攻击过程中节点状态变化的趋势,验证该方法在分析APT病毒软件在列车控制网络中的传播过程对列车控制系统整体性能影响的有效性,为管理者制定防御方案提供依据,提升列车控制系统信息安全水平。

基于超椭球Markov的列车控制中心剩余使用寿命预测

为研究设备可用度对列车控制中心(TCC,Train Control Center)的影响和预测TCC的剩余使用寿命(RUL,Remaining Useful Life),降低TCC的故障发生率,确保车辆安全运行,构建TCC动态故障树模型。通过引入Markov理论,将其转化为Markov模型,设计了TCC可用度评估与RUL预测方法;考虑了TCC的失效率和共因失效,利用D-S(Dempster-Shafer)证据理论对失效数据作数据融合处理,得到TCC设备初始故障区间概率;在此基础上,采用超椭球模型约束设备初始故障区间概率,得到更加精确的底事件故障区间概率;画出Markov状态转移图,用矩阵推导出TCC可用度和RUL的函数关系式,且对可用度的计算还考虑了维修因素。以兰州—乌鲁木齐客运专线某TCC数据作为分析案例,用该方法计算TCC及其各设备的可用度,并预测TCC的RUL。结果表明:与通用方法相比,评估结果相同,但评估信息更丰富。

基于列车控制与管理系统的双受电弓主动选择控制方案

[目的]受电弓故障会造成列车牵引能力的丢失,严重影响列车的正常运行。为了改善列车同一辆车上两架受电弓碳滑板磨耗不均的情况,提出一种基于列车控制与管理系统的双受电弓主动选择控制方案。[方法]介绍了城市轨道交通双受电弓控制技术的现状;分析了受电弓碳滑板的磨耗原因;介绍了基于列车控制与管理系统的双受电弓主动选择控制方案的原理及受电弓的控制流程。[结果及结论]根据碳滑板磨耗算法,所提受电弓主动控制方案能够综合计算碳滑板的热磨耗和机械磨耗程度,实时自动评估同一辆车上两架受电弓碳滑板的磨耗程度,最终使列车自动选择升起碳滑板磨耗较小的受电弓。通过所提受电弓主动选择控制方案的逻辑判断与执行,可以提高受电弓控制的智能化程度,同步两架受电弓碳滑板的更换周期,降低受电弓的维护成本。

郑州地铁1号线列车控制严重故障分析及应对策略

深入分析郑州地铁1号线ATO运行模式下,因司机控制器输出电压受到干扰引起网络控制系统采集电压范围异常、ATO驾驶模式不可用,致使电客车产生列车控制严重故障问题,制定有效的解决措施。

某欧洲动车组非占有端列车控制系统故障分析与优化

针对某欧洲动车组非占有端连续式列车控制系统(LZB)发生的异常输出紧急制动问题,文章从控制原理和故障数据两方面分析了故障原因,并提出了与LZB控车功能相关的硬件和软件逻辑的优化方案。该方案通过增加硬件信号联锁和调整中央控制单元的软件逻辑,确保了非占有端LZB不参与控车。优化后的车辆运行状况表明,该优化方案是安全可靠的,能满足动车组运用要求。

列车控制系统分析及研究

列车控制系统作为轨道交通车辆的控制中枢,影响着列车乃至线路的正常运行关乎着乘客的生命财产安全,为更好地提高系统安全性、控制精度和节约能耗,本文阐述了列车控制系统的关键组成部分、各部分工作原理以及列车控制性能指标,在分析的基础上提出了相应的优化策略,以期为工程应用和相关工作者提供有益的参考。

中国列车控制系统发展的若干思考

介绍欧洲铁路运输管理系统和欧洲列车控制系统(ERTMS/ETCS)的发展状况,从我国国情出发,介绍中国列车控制系统(CTCS)的基本框架,并分析我国铁路发展CTCS现状及面临的问题,提出发展该系统的若干建议。

矿用智能自移设备列车控制系统设计探讨

随着科技进步和煤矿机械化、自动化、智能化的持续发展,矿用智能自移设备列车控制系统在提高煤矿作业效率和确保安全生产中发挥了关键作用。在深入探讨该控制系统的设计方法与核心技术之上,分析了其在矿用设备中的应用价值,以及未来的发展趋势。首先突出了这一系统的重要性,然后从设计原则、技术难题和未来趋势三个方面进行全面的分析和讨论,以期为相关领域的技术研究和应用提供有价值的参考。

列车控制电路仿真系统的开发与应用

针对轨道交通领域整列车控制电路逻辑复杂、现车调试周期长的问题,提出了具备建模高效、灵活适配、仿真测试一体化的仿真建模和测试系统,开发了列车控制电路仿真系统。该系统支持人工绘制和EB图纸导入的方式生成仿真电路图,有效解决了由于图纸数量大幅增加而带来的检查和阅读困难问题,详述了列车控制电路仿真系统的设计与实现方法,并重点阐述了开发过程中EB图纸导入自动生成电路模型、自动化测试工具和可视化仿真交互界面等方面的具体开发方案。结合实际应用案例,介绍了列车控制电路仿真系统应用于整车项目控制电路设计验证时的使用方法。目前该系统已应用于动车组、城轨等多个典型项目,仿真工程搭建效率高、系统运行顺畅,能够有效验证控制电路的正确性,应用效果良好,为后续进行整车控制功能的验证奠定了良好的基础。

上海轨道交通11号线列车控制电路设计

文章从列车激活电路、司机室占有电路、受电弓控制、高速断路器控制和列车牵引模式等5个方面介绍了上海轨道交通11号线项目的列车控制和电路设计。

郑州地铁1号线列车控制电路

介绍了郑州1号线项目中通过硬线实现列车激活、司机室占有、受电弓控制、列车牵引制动列车线等的电路设计及控制概念。

城际和城轨线路贯通运营的列车控制方法研究

目前城际铁路和城市轨道交通线路贯通运营的需求日益迫切,然而城际铁路列控系统(CTCS)和城市轨道交通列车控制(CBTC)系统仍存在诸多差异。为此,文章通过分析CBTC和CTCS列控系统的架构和列控原理,从列车控制制式和功能等方面对比梳理了两者的差异和共通处,以此为切入点进行研究,提出了一种兼容型列车控制方案,并对该方案中涉及的地面信号设备布置、车载信号设备配置及控车逻辑设计等核心技术进行了深入的分析。文章最后以列车从城际线路进入城轨线路的典型场景为例进行控车过程演示,结果显示,该兼容型列控方案能够满足既有城际和城轨线路贯通运营的需求,其可为相关研究提供参考。

列车控制系统的抗拒绝服务攻击弹性控制策略

当遭受拒绝服务(DoS)攻击时,分布式列车控制系统的弹性控制问题受到广泛关注.本文提出了一种基于分布式领导车状态观测器和障碍李雅普诺夫函数的弹性控制策略,不仅可以避免列车碰撞,同时实现了编队控制的目标.首先,给出了一种分布式的领导车状态观测器设计方法,用于实时估计领导车的状态.理论分析表明,在DoS攻击满足一定约束的条件下,该状态观测器的估计误差具有指数稳定特性.在此基础上,通过将列车碰撞避免问题转化为状态受限问题,提出一种基于障碍李雅普诺夫函数的状态受限控制律,解决了DoS攻击下确保碰撞避免的车队控制问题.最后,数值仿真证实了本文方法的有效性.

列车控制与行车调度一体化节能方法的研究

随着城市轨道交通耗电量日益增加,节能已经成为人们日益关注的焦点问题。本文基于单车节能和多车协同利用再生制动能量的策略,建立节能时刻表模型。模型在现有时刻表参数的基础上,考虑列车区间节能运行和再生制动能利用的相关参数及其约束范围,以多车总能耗最低为目标,实现单车节能和多车协同利用再生制动能量策略的统一规划。利用昌平线数据,通过仿真验证了优化时刻表的节能效果。

基于混合微粒群优化的多目标列车控制研究

列车控制策略包括输入控制序列和每一控制序列作用距离两方面,本文建立列车运行过程多目标优化模型,以二进制和实数域的混合微粒群优化方法对该问题进行了研究,二进制微粒群算法优化列车输入控制序列,实数域微粒群算法对列车运行距离进行优化,以此得到列车最佳控制策略;针对实际的问题,提出了微粒群算法中pBest更新和gBest选择策略;并与传统的单个目标的列车运行过程优化模型进行了对比研究,仿真研究结果表明混合微粒群优化算法用于列车运行过程优化控制,可以获得满意的效果。

我国下一代列车控制系统的展望与思考

为进一步优化、简化列控系统结构、提升列控系统自动化水平、提高不同线路等级间的互联互通、缩短列车追踪间隔,通过分析欧洲下一代列控系统的研究现状和我国列控系统存在的问题,提出我国下一代列控系统的发展目标,构建下一代列控系统模型。在此基础上,充分考虑国际标准的适应性,研究我国下一代列控系统若干关键技术问题,利用新技术进一步提高铁路运输自动化水平和效率,为实现高速铁路"走出去"发展战略提供技术支撑。

基于通信的列车控制系统可信构造:形式化方法综述

基于通信的列车控制系统(communication based train control system,简称CBTC)已经成为世界范围内建造轨道交通信号系统的标准制式.CBTC采用更加灵活和精确的列车控制,并提供连续的安全列车间隔保证和超速防护,在很大程度上提高了轨道交通运输的效率和安全性.尽管CBTC能够精确地实施实时控制,但由于CBTC涉及计算、通信与控制这3个方面的实时协同,系统设计与实现异常复杂.由设计缺陷而导致严重的灾难、事故和损失屡见不鲜.作为一个典型的安全攸关系统,如何保证CBTC的可信构造已成为领域研发人员关注的焦点与面临的最大挑战.鉴于在软硬件领域的成功经验,形式化方法目前已被公认为是保障CBTC可信性的一种有效方案.围绕CBTC的可信构造,从其生命周期的3个重要阶段,即系统需求分析、设计建模与底层实现入手,针对CBTC在可信方面的典型特征,梳理分析了CBTC系统在可信构造方面面临的挑战、国内外研究现状和发展趋势,全面介绍了形式化方法在CBTC可信构造中扮演的角色.

相似理论在基于通信的列车控制系统仿真系统中的应用

现阶段缺少仿真系统性能的评估方法,造成仿真系统在设计实现时缺少理论指导,耗费大而仿真效果不明显。提出一种基于相似理论的系统相似价值分析方法,从结构和功能两个维度、设备种类和数量、接口种类和数量、逻辑功能和通信功能等六个指标评估仿真系统与真实系统间的相似性,结合仿真系统与真实系统的费用比,建立了评估仿真方案价值的度量模型。以基于通信的列车控制系统(CBTC)系统为例,针对一条地铁线路的4000种候选仿真方案,在计算各个方案的相似价值的基础上,选取价值最大的仿真方案为最优方案。仿真价值模型对定量评估仿真系统,搭建仿真系统提供了决策依据。

列车控制系统中数据通信子系统的帧丢失概率

利用随机Petri网模型,综合随机信道恶化、越区切换、无线接入设备故障等无线信道失效因素,建立列车控制系统中数据通信子系统非冗余结构和冗余结构的帧丢失概率模型,给出分解的无线数据通信模型的定点迭代求解方程。分别计算:冗余结构、非冗余结构的数据通信系统的帧丢失概率;不同列车数量、不同列车运行速度对应的帧丢失概率。分析计算结果表明:冗余结构数据通信系统的帧丢失概率远低于非冗余结构的;主要原因是冗余结构数据通信系统不因单一AP通信中断而失效、有效消除了列车越区切换对帧丢失概率的影响。