基于禁忌搜索的列车运行控制系统测试用例生成方法研究

当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先,提取临时限速场景的设备故障特征作为故障注入输入参数,分析设备间的约束关系,建立约束满足模型;然后,依据信号设备的特点,改进禁忌搜索算法的初始解生成方式和邻域搜索过程,生成满足约束关系的测试用例;最后,依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,结合现场线路数据和实际设备信息,验证所提算法的有效性。实验结果表明:临时限速场景中加入约束后的测试用例个数比加入约束前在覆盖维度为2、3、4时分别减少了7.7%、7.0%、4.5%;所提算法生成的测试用例个数比IPOG、IPOG-F、mAETG、TS算法分别降低了32%、30.1%、24.5%、3.7%,且组合覆盖率比随机测试和自适应随机测试提高了9.5%和3.7%。该研究成果可为列车运行控制系统优化及安全性验证提供一定的参考。

支持虚拟编组技术的列车运行控制系统方案研究

[目的]随着城市轨道交通网络化发展,线网客流时空分布不均衡的特性逐渐凸显,既有列车固定编组方式难以实现“按需运输”。为充分利用线路运力,需研究新一代列车运行控制系统。[方法]提出了一种支持虚拟编组技术的列车运行控制系统设计方案,并从列车运行逻辑控制、线路资源管理及调度指挥机制等方面分析了支持虚拟编组技术的列车运行控制系统与传统列车运行控制系统的性能差异;介绍了虚拟编组的关键技术;为实现虚拟编组技术在工程项目中的应用,提出了在项目规划和设计阶段,针对虚拟编组列车停车区域、正线站台区域及站台门接口等方面需要考虑的工程设计内容。[结果及结论]车车通信架构为虚拟编组技术的实现提供了更合理的系统架构设计基础;基于“撞软墙”模型协同运行控制及智能感知的列车运行控制是虚拟编组列车运行控制系统的关键技术。随着虚拟编组技术的大规模应用,列车运行控制系统能够在客流变化时快速调整在线列车编组长度,提高了运输组织的灵活性,提升了乘客服务水平。

基于车-车通信的列车运行控制系统后备系统

[目的]目前,以TACS(列车自主运行系统)为代表的基于车-车通信列车运行控制系统后备系统尚不完善,需对其后备系统进行进一步地深入探讨和研究。[方法]分析了新的运营需求,结合新技术的发展,对一种基于环境识别的TACS后备系统进行探讨。详细介绍了TACS后备系统的架构及功能,分析了TACS后备系统建设的技术难点,阐述了TACS后备系统的列车运行空间监测场景及降级运行场景应用情况。[结果及结论]在发生故障后列车降级运行的情况下,TACS后备系统能提高运营TACS系统效率,并能增强运营安全性。

CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)在市域铁路中的应用分析

[目的]目前,我国市域铁路仍没有应用CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)的案例。为扩展CTCS(中国列车运行控制系统)在市域铁路中的应用,应对CTCS-3在市域铁路的应用进行探讨。[方法]分析了现有市域铁路的特点及CTCS制式在市域铁路应用的现状,提出了CTCS-3在市域铁路应用的技术方案。分析了CTCS-3在市域铁路的适应性,对应用于市域铁路的CTCS-3的技术方案提出了优化建议。[结果及结论]与CTCS-2(中国列车运行控制系统2级)相比,CTCS-3(不以CTCS-2为后备)在市域铁路中具有更好的适应性,其在牵引供电制式适应性、保护区段设置方式、与其他轨道交通制式互联互通等方面均具有优势,信号工程成本也较低。

基于感知的车车通信列车运行控制系统降级运行方案研究与分析

为提高传统CBTC系统降级运行的效率,采用基于感知的车车通信列车运行控制系统(perception based train autonomous control system,PB-TACS)结合SIL4级感知“自主感知运行”的降级运行方案有着重要意义。通过研究增加备用通信WLAN设备,优化轨旁信号设备配置,采用自主感知后备运行级别(autonomous backup level,ABL)移动闭塞运行方案作为车车通信列车控制系统的降级系统,可减少列车区间停车等待时间、提升降级列车恢复效率、减少列车掉线问题。通过对基于感知的车车通信列车运行控制系统降级运行方案进行研究和探讨,为后续全面提升CBTC级别的后备运行方案的完整性和可用性提供有力保障。

秦沈客运专线列车运行控制系统设计回顾

秦沈客运专线是我国第一条设计时速(含预留)达250 km(试验段时速300 km的铁路,列车追踪间隔5 min,站间距最长约60 km。秦沈客专也是我国首条应用高速铁路列车运行控制系统(简称“列控系统”)的线路,工程设计采用的诸多新技术、新装备和形成的新设计理念,为后续高速铁路和中国铁路列车运行控制系统(China Train Control System,简称CTCS)技术体系的建设提供了宝贵的借鉴。

基于列车运行控制系统的无线通信技术优化

随着铁路轨道交通的飞速发展,行车控制系统越来越多地依赖于无线通讯技术,因此,如何保障行车安全、高效、稳定地运行是非常重要的。文章详细地介绍了基于无线通讯技术的列车运营控制系统。本文首先对目前国际上主要的移动通信技术如GSM-R、LTE-R等进行了综述,并对其存在的问题进行了分析。针对频谱效率、干扰管理以及通讯安全性等问题,拟从多个角度对无线网络进行研究,重点研究无线网络的传输机制与干扰抑制技术。在此基础上,结合5G/6G、物联网、人工智能、卫星通信等新一代无线通信技术,实现高带宽、低延迟、智能化资源调度、大范围覆盖等方面的高速列车安全高效运行。

基于现代信息技术的高职列车运行控制系统教学改革与实践——以新疆铁道职业技术学院为例

《列车运行控制系统》课程是铁道信号自动控制专业核心课程,现代信息技术的快速发展为职业教育数字化奠定了良好的资源与技术基础。为推进该专业课程基于信息化的教学改革,首先进行了课程诊改分析,建立了网络化全覆盖的质量改进螺旋诊改机制;其次,基于职教云建设了列车运行控制系统在线课程,开展混合式教学实践;最后,依托微信公众号建设了“信号一点通”移动平台,建设精品栏目内容、构建综合育人模式。该课程教育教学改革探究中,从课程思政建设、教学平台搭建以及课程诊改等方面突破教学改革工作中的重、难点,可为职业教育专业课程教学改革提供借鉴。

列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法研究

针对轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位性能指标的突出需求和现状,设计一种新的轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法。对现有测试方法的缺陷进行分析,参考行业内的卫星定位测试方案,形成新的测试方案;以列车通过隧道作为测试场景,通过模拟和计算,得出测试判据和指标;新方法相较于传统的外接天线方案,具有更严谨的评判依据,可更准确地评估应用条件下列车产品的定位和授时性能,避免了实验室当地天气和地形影响。以实际的产品型式试验开展实测验证,确认测试方法可行、可信,并有效保证智能驾驶、车联网及大数据技术在轨道交通行业的可靠应用。

列车运行控制系统仿真故障注入方法研究

故障注入测试方法对于系统设计缺陷的发现与补救具有重要意义,近年来故障注入在列车运行控制系统的仿真测试领域开始得到越来越多的关注。本文在国内外故障注入研究现状的基础上,针对列车运行控制系统,研究了基于HLA的列控系统故障注入仿真平台的构建方法,利用基于仿真的故障注入方法对目标仿真系统进行关键设备(联锁、RBC等)典型故障注入案例的测试,对典型场景下的速度-距离曲线进行分析比较,并总结分析了该方法的有效性。结果表明该故障注入仿真可以有效地对列控系统做出可靠性评估分析,提高系统安全性能。

面向我国低密度线路的列车运行控制系统

CTCS不同等级的列车运行控制系统能够适应我国大部分铁路线路的实际需求,但其建设、运营、维护成本难以满足我国低密度线路的特殊要求。本文总结了欧洲ERTMS-Regional和美国PTC列控系统的发展现状与特点。结合ITCS在青藏线格拉段的实际建设情况,分析了我国低密度线路对列控系统的需求和关键技术,提出了一种面向我国低密度线路的列车运行控制系统总体方案。该方案能够满足我国低密度线路对于运输能力、建设维护成本、高效安全等方面的要求。

基于多级可拓评价法的列车运行控制系统运营安全风险评价

为定量评价列车运行控制系统的运营安全风险水平,构建包括列控设备风险、操作风险、维修风险、环境风险、安全管理风险和更新改造风险的列车运行控制系统运营安全风险评价指标体系,并基于模糊层次分析法确定各评价指标的权重,建立列车运行控制系统运营安全风险多级可拓评价模型。以国内某高速铁路CTCS-3级列车运行控制系统的运营安全风险定量评价为例,验证了该模型的合理性、可行性和适用性。

列车运行控制系统风险发生频率的分析模型研究

为科学评估列车运行控制系统内各危险源的风险发生频率,用故障树建模技术分析各危险源的发生原因,综合考虑风险的模糊不确定性,定义若干基于三角模糊数的语言值等级,根据专家的模糊评判数据,应用Hausdorff距离最小法集结多专家信息,建立基于模糊群决策的分析模型。用计算机算法求解模型,将求解结果与各风险发生频率等级对应的三角模糊数比较,确定待评判危险源的风险发生频率等级。最后以高速铁路某列控中心输出错误点灯控制信息为例,利用该模型评价,此危险源的风险发生频率为F级(即很少发生的),验证了模型的合理性、可行性和适用性。

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。

基于TOPSIS法的列车运行控制系统风险排序模型研究

针对列车运行控制系统中相同风险等级危害事件的风险排序问题,从危害事件的发生频率和后果严重度2个方面构建其风险评价指标体系;在专家给出评价结果的基础上,运用模糊层次分析法确定各风险评价指标的权重,然后建立基于逼近理想解的排序法(TOPSIS法)的列车运行控制系统相同风险等级危害的风险排序模型。运用该模型,对国内某高速铁路CTCS-2级列车运行控制系统建设期识别出的3个相同风险等级的危害事件进行风险排序,验证了该模型的合理性、可行性和适用性。利用该模型可以从相同风险等级危害事件中分离出更关键的危害事件,为制订风险控制与监督提供更加科学合理的依据。

基于通信的列车运行控制系统安全通信协议的性能分析

安全通信协议是保证基于通信的列车运行控制系统中通信安全的主要因素,其性能分析具有重要意义。针对基于通信的列车运行控制系统安全通信协议,选择分层赋时有色Petri网(CPN)对其进行研究,建立状态转换模型与包含数据延时和信道故障的模型,通过改变数据延时的概率和信道无故障的概率,对安全通信协议的稳定性和失效率进行仿真,仿真结果对安全通信协议的设计有一定的参考意义,用概率论与数理统计知识对仿真结果进行分析,分析结果体现数据延时和信道故障是如何影响安全通信协议的性能的。分析结果表明基于通信的列车运行控制系统安全通信协议是合理的。

具有固定运行时分的列车运行控制系统研究

探讨了列车运行模拟系统的总体结构 ,针对给定运行时分条件下列车运行的算法 ,构造了在节时、节能、定时条件下列车运行模拟系统 ,结合案例给出了列车运行的模拟结果 ,结果表明定时算法的误差在 30s以内 .

基于改进FAHP方法的列车运行控制系统仿真可信度研究

为科学的评价列车运行控制系统仿真的可信度,改进模糊层次分析法FAHP(Fuzzy AHP),使其更适合评价列车运行控制系统仿真。首先提出根据列车运行控制系统仿真目的不同而进行不同仿真层次的划分,分析确定影响仿真目的可信度的具体指标因素;然后请相关领域内不同研究方向的专家采用三角模糊方法对影响指标因素进行评判,取其平均值构造三角模糊一致判断矩阵;接着使用FAHP计算各因素的模糊权重值,并进行去模糊化处理,获取各层次模块最终的权重值;再根据各层次模块的权重值及可信度按层加权计算获取列车运行控制系统仿真的可信度。根据不同仿真目的划分层次结构,确定影响指标因素,具有更强的针对性,以领域内多个不同研究方向专家的评判平均值构造三角模糊矩阵,可以更好的降低个人喜好和知识层面不同带来的偏差,加之FAHP方法考虑了人们对复杂事物判断的模糊性,能够更好地克服人为主观判断、偏好给决策带来的影响,因而更具有合理性。

城市轨道交通列车运行控制系统仿真分析与研究

列车运行控制系统保障着城市轨道交通网络的安全与效率,为了提高列车运行控制系统的设计效率,需要采用计算机辅助设计软件进行仿真分析。介绍了一种城市轨道交通列车运行控制系统仿真平台。该平台可以在多种信号系统制式下针对不同的车型及轨道线路进行牵引计算、闭塞设计和线路运行能力分析,并具有对仿真结果进行人工调整的功能。运用所设计的仿真平台,在双红灯固定闭塞制式下对某城市轨道交通线路进行了仿真分析,验证了仿真平台的有效性。

列车运行控制系统设计正确性的验证方法

为验证系统开发阶段列车运行控制系统设计的正确性,提出了基于RAISE软件的系统建模、描述及验证方法.以CTCS-3级两列列车追踪运行为例,采用面向系统特性的域,建立了系统域模型,并在对域模型扩充和完善的基础上,用RSL语言描述了两列列车追踪运行情况.根据RSL语言描述的公理及RAISE自身的推理规则,验证了当两列列车追踪运行时,CTCS-3级列车运行控制系统设计的正确性.