国内外轨道交通综合试验基地现状与发展趋势

轨道交通综合试验基地主要功能是开展运营线路上无法进行的试验,完成轨道交通新技术、新设备的试验认证工作。其建成可为轨道交通关键部件、关键参数的探索与优化提供基础,对减轻既有线路试验压力、突破轨道交通技术瓶颈具有重要意义。通过调研国内外主要轨道交通试验基地,分析既有试验基地的试验对象、内容、规模、技术水平以及现有不足。调研结果表明,目前开展的轨道交通试验,特别是高速行车条件下列车及基础设施的相关试验对运营线路的依赖较大,试验基地的试验能力已难以满足现有技术需求。结合轨道交通领域的发展趋势,确定未来试验基地应面向国内外的轨道交通技术需求,结合新一代信息技术,具有更全面、更复杂的试验条件,为新技术、新产品的试验与认证提供服务。根据目前我国轨道交通试验基地建设进展,对我国轨道交通试验基地建设提出了相关建议。

铁路调度员疲劳状态检测软件研究与设计

针对目前铁路调度员疲劳检测技术手段缺乏、检测特征单一、准确率低等问题,通过分析现场调度员疲劳检测需求,提出一种基于多特征融合的铁路调度员疲劳状态检测方法。通过融合视频图像数据中的面部及行为特征,如眨眼、打哈欠、疲劳姿态等指标,实现对调度员疲劳状态的实时检测;设计疲劳检测算法流程和软件架构,以及软件实现的方法与步骤。试验结果表明,该方法可行且有效,能够更加科学地评估人因安全风险,为控制调度员疲劳程度提供有力支持,可有效预防潜在的事故风险,对保障铁路安全运营具有积极意义。

基于AWAHP的调度员疲劳致因研究

为进一步保障铁路运营安全,调研分析铁路列车调度员疲劳因素,首先,针对铁路调度员工作内容的特点,在查阅相关文献、咨询调度专家、人因工程专家的基础上,建立列车调度员疲劳致因评价指标体系,该指标体系包括工作内容、轮岗安排、人员素质、外界因素4个一级指标和18个二级指标;其次,采用自适应加权的层次分析法(AWAHP)计算不同专家自身评价的权重,并求得最终指标的加权权重;最后,以某铁路局调度中心为例,运用AWAHP综合评价调度员疲劳致因指标的权重。结果表明:应急突发处置、作业时间段、持续作业时间、线路繁忙程度、工作复杂程度是影响调度员疲劳的显著因素,有效识别铁路列车调度员疲劳的关键因素,并针对关键因素进行分析与对策建议。

基于GPRS分组交换网络的CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的可行性

基于高速铁路既有的通用分组无线业务(GPRS)分组交换网络以及CTCS-3级列控系统车地安全数据传输需求,提出GPRS承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输业务的服务质量(QoS)关键指标和协议栈;基于半实物仿真平台提出GPRS网络承载车地安全数据传输QoS测试方法,并对QoS关键指标进行测量和分析。结果表明:40字节和128字节用户数据报协议(UDP)数据帧端到端传输时延在改进网络临时块流(TBF)释放机制后,可以满足车地安全数据传输QoS的需求;GPRS网络的误帧/丢帧主要出现在小区重选时,下行链路误帧/丢帧率高于上行链路误帧/丢帧率;GPRS附着时延和分组数据协议(PDP)激活时延可以满足车地安全数据传输QoS的需求。优化GPRS网络数据传输时延、小区重选机制和重选时的数据缓存机制是利用GPRS网络承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的关键。

铁路专用移动通信场强测量检波方式研究

在铁路专用移动通信网场强测量中,检波方式将决定场强测量结果的准确性.常用检波方式有正峰值检波、均值检波和有效值检波.铁路数字移动通信系统(GSM-R)场强测量标准采用正峰值检波,而在实际运营中,场强测量的结果与通信系统实际应用效果存在一定差异,进而影响了通信系统的实际性能.本文主要研究了场强测量接收机及不同检波器的工作机理,根据数学描述建立了不同检波方式的模型,设计了实验室静态环境和现场动态环境下验证不同检波方式的测量方法,并进行了测量,对不同检波方式测量的数据进行对比分析.分析结果表明,有效值检波更适合GSM-R场强测量.

网络游戏评价模型及指标权重研究

如何帮助青少年在网络游戏中既快乐成长又免受伤害,是互联网时代摆在社会各界面前的一个难题。本研究通过参考和拓展现有研究,提出包含两层评价指标的网络游戏评价模型,通过引入AHP方法确定评价指标权重,从32项指标中提取出15项重要指标,其总权重达到0.81。研究结果表明:评价网络游戏应该把负面作用和积极影响同等看待,评价网络游戏的指标并非同等重要。研究结果对于网络游戏的社会评测、网络游戏的开发及家长指导青少年健康上网均具有重要的参考价值。

新基建背景下铁路5G技术应用研究

随着第五代移动通信(5G)技术的发展,移动通信系统性能大幅提升。在国家政策支持和铁路行业数智化转型推动下,发展铁路5G技术已经成为下一代铁路移动通信系统研究的主要目标。基于铁路行业新型融合基础设施的建设背景,构建以5G技术为核心的铁路新基建架构,分析铁路新基建带来的新需求,提出铁路5G技术发展新思路、新框架。面向铁路5G技术信息通信融合发展带来的新机遇和新挑战,展望5G技术在未来铁路行业的融合应用。

基于分布式架构的铁路下一代移动智能网研究

GSM-R移动智能网在保障铁路安全有序运行方面有着至关重要的作用.作为智能网的关键节点,业务控制点(Service Control Point,SCP)是实现功能寻址、位置寻址和基于位置的呼叫限制等智能业务的关键设备.当前采用SCP异地容灾组网方式,保证SCP系统能够持续提供服务.分析了现有SCP设备的构成和组网结构,结合数据同步面临的问题、新业务扩展及向下一代演进需求,提出了基于分布式架构的SCP系统,给出了两种异地容灾组网方案:基于LDAP目录服务器的负荷分担方案和基于关系型数据库的主备方案,并对两种方案进行了可靠性建模与分析,为SCP设备向下一代发展及异地容灾组网提供参考.

铁路新一代移动通信5G标准体系研究

随着5G“新基建”战略的部署和推进,我国正积极开展铁路新一代移动通信技术创新及标准研究工作。本文首先调研了3GPP、UIC以及我国通信行业的5G标准研究进展,提出铁路5G专用移动通信系统(5G-R)标准体系架构,接着通过分析公网5G专用方案中无线接入网与核心网方案,提出10种适用于铁路行业的公网5G专用组网方案。最后针对目前公网5G专用面临的挑战,提出了公网5G铁路行业专用的标准体系架构。

基于数字孪生的高端装备智能运维研究现状与展望

大数据、工业物联网、人工智能等使能技术的发展促进了数字孪生与高端装备运维的深度融合,使得传统的“定期修”“故障修”运维模式向“预防修”“状态修”智能运维模式的升级,成为高端装备智能运维领域的研究热点。数字孪生充分利用机理模型、实时传感数据、历史数据以及专家知识等信息,集成多学科、多变量、多层次、多尺度、多粒度、多概率的建模仿真过程,准确表征数据特征并进行高效精准的计算分析,实现虚实空间的高精度、高可靠、高可信的映射及演化,为实际物理系统的状态评估、故障预警与运维决策提供支持。对数字孪生技术在高端装备智能运维领域的发展现状、关键技术及工程应用等进行了梳理,并对未来的挑战与难点进行了总结展望。

基于智能超表面的室内覆盖增强技术研究与实验验证

智能超表面(RIS)通过打造可重构主动智能无线环境,打破了无线通信系统中被动电波传播的局限性,为5G-Adv和6G发展创造了新的契机。该文介绍了RIS系统架构与工作原理,包括硬件设计与波束聚合原理等。搭建了RIS辅助的无线通信实验测试系统,通过对比无RIS、随机码本RIS及赋形码本RIS 3种情况下的测试结果,验证了RIS通过反射波束赋形实现覆盖增强的能力。

铁路新一代移动通信专网互联互通关键技术研究

第五代移动通信(5G)具有低时延、高速率的特点,同时在我国5G发展具有良好的政策环境和商业环境。5G技术铁路应用已具备良好的基础和技术支撑,将5G技术应用到铁路有利于提升安全保障水平、运营效率、智能化水平并促进5G相关产业链的发展。对铁路5G专网架构、互联互通接口及协议栈进行论述,结合技术特点和信令流程提出铁路5G专网互联互通测试方案,提出将开源平台应用到铁路5G专网互联互通测试的方法,能够提高测试效率,扩大测试覆盖范围。

5G-R增强现实通信系统方案研究

中国国家铁路集团有限公司提出构建铁路第五代移动通信技术(5G)智能联接的战略构想,以实现智能铁路各要素全面感知、泛在互联、融合处理的技术战略目标。增强现实(AR)技术在铁路行业的应用前景广阔,而具有增强现实能力的通信系统,将是充分挖掘铁路5G专用移动通信(5G-R)网络能力的关键应用。通过全面梳理AR技术的产生、发展、现状和关键技术,研究铁路AR通信的应用场景,提出并进行AR通信系统设计,设计典型业务流程,并全面分析5G-R网络对AR通信的支撑能力。AR通信系统的提出,将为5G-R网络的价值挖掘开辟广阔空间。

铁路5G专网核心网设备云平台建设方案研究

研究分析基于网络功能虚拟化(NFV)技术的铁路5G专网核心网设备(5GC)对通信云在可靠性、安全性、时延等方面的苛刻要求,比较不同解耦方式的云平台方案,提出铁路5GC采用软硬件一体化方案或软硬件二层解耦方案。同时提出基于云平台的5GC可以采取的冗余、容灾方案和措施。最后,以中兴通讯股份有限公司的产品为例,给出了1+1冗余方式的铁路5GC云平台实现架构,对5G-R核心网的工程建设具有参考作用。

需求阶段的无线闭塞中心交接危险因素分析

根据STAMP理论分析需求阶段的RBC交接危险因素,利用分层控制框图对RBC交接过程的控制关系进行描述;使用混成自动机对其中的控制算法、组件状态变化进行建模;给出控制结构中过程模型的形式化定义,并使用对象约束语言OCL对过程模型进行构建。根据需求阶段的控制缺陷分类,利用人工分析和形式化分析相结合的方式,分别对与输入相关、与功能模块相关以及与系统需求规范相关的危险因素进行分析。通过结果对比发现,本文所提基于STAMP理论的方法适用于需求阶段的RBC交接危险因素分析。

基于Retina-Face的人眼关键点检测算法研究

应用PERCLOS P80方法检测人体疲劳时,需要对人脸部,尤其是眼部的关键点进行准确而快速的定位,针对上述问题提出一种基于Retina-Face的人眼关键点检测算法。在分析Retina-Face的网络模型结构基础上,结合疲劳检测的相关场景,有针对性地对网络模型进行改进,包括:数据迁移学习、网络结构重新设计、Gabor特征提取等方法。该算法在300W数据集、自采数据集上,在检测精度和速度方面均达到较好的效果,在保证时效性的同时,提高了眼部关键点检测的准确率,也为基于计算机视觉的疲劳检测打下了基础。

CBTC系统保护区段触发策略的优化

[目的]城市轨道交通线路的CBTC(基于通信的列车控制)系统在特定场景中具有一定的局限性:当一条进路存在多个保护区段时,联锁无法根据列车的前进方向灵活选择保护区段,难以满足灵活、自动建立进路的需求,需要优化保护区段触发策略。[方法]简要介绍了CBTC系统下进路触发及保护区段设置的基本原理,列举了既有保护区段控制方案下的2个典型问题场景。提出了保护区段触发策略优化方案,即由ATS(列车自动监控)自动选择保护区段方向并交由联锁执行。以场景一(列车跳停回库)为例,根据列车动力学特征,对优化前后的列车跳停性能进行了对比分析。[结果及结论]以列车跳停回库为场景案例的分析结果表明,优化保护区段控制策略后,列车跳停的时间性能大为提升。此优化方案具有可行性,可显著提高办理保护区段的灵活性,提升列车跳停的效率。

高速铁路运行控制与动态调度一体化的现状与展望

高速铁路运行控制系统是高速铁路的大脑和神经系统,对列车的安全和高效运行至关重要.随着我国高铁里程数和客运量的快速增加,现有的控制手段和调度方法在快速、有效解决列车运行过程中出现的突发事件(比如电力故障、突发地震、山体滑坡、异物侵限等)方面尚有一定差距.目前列车运行控制与调度采用分层架构,突发情况下主要依赖调度员和司机的人工经验进行应急处置,列车晚点时间较长,旅客满意度不高.因此,如何针对高速列车运行过程中可能出现的突发事件,提升其应急处置能力,成为保障高铁安全高效运营的一大难题.本文围绕高铁运行控制与动态调度一体化这一前沿研究热点,对现有运行控制和动态调度的发展现状进行梳理,在此基础上给出一体化的基本架构,明确其基本内涵,最后提出了未来的主要研究方向.

MIMO技术演进及其在铁路5G专网应用展望

多输入多输出(MIMO)技术是移动通信系统中的重要技术。随着第五代移动通信系统(5G)的发展,传统MIMO已演进为大规模MIMO,不仅使移动通信系统性能显著提升,还对5G及未来移动通信系统设计产生了深远影响。公众移动通信网络的发展也促进了铁路专用移动通信系统的进步,铁路5G专网已成为新时代铁路信息化的下一个发展目标。为满足行车安全、运营维护、安全监测等方面新型专网业务对高速数据传输速率的需求,MIMO技术必将在提升未来铁路5G专用移动通信系统性能中发挥重要作用。介绍MIMO技术在3GPP标准体系中从4G时代到5G时代的发展历程,梳理其中蕴含的MIMO技术演进思路,并结合铁路专用移动通信系统特点,展望MIMO技术在未来铁路5G专网中的应用。

基于复杂网络理论的铁路事故致因分析

为确定导致铁路事故的多种因素间的相互关系,预防铁路事故,收集263份中国铁路事故报告;根据这些事故发生的特点,结合现有事故致因分类模型和专家意见,从人为、机械设备、环境、管理4个方面确定了43个影响因素;基于Pearson相关系数,分析因素间的相关性,确定了268种影响因素间的相互关系,并据此建立铁路事故致因网络模型;利用度、网络直径及平均路径长度、聚类系数、中介中心性等复杂网络指标分析网络的整体结构,确定需要防控的关键因素。结果表明:管理因素和人为因素是最容易导致铁路事故发生的主因素,同时子因素中违规操作、沟通失效、零部件机械故障等因素对于铁路安全运营也有较大的影响。