轨道交通云平台研究

[目的]为推动轨道交通控制系统的现代化进程,并提升其安全性、可靠性和运营效率,特设计了一种轨道交通云控制系统架构,旨在将该系统的安全苛求功能与非安全功能有效集成并部署于云平台之上。[方法]通过光纤方式连接对象控制器与云平台服务器,实现远距离分布式控制。分析了轨道交通云控制系统的特点,并从时间管理、空间管理、共享资源管理、运行模式管理、降级模式管理和安全监控等6个方面梳理了安全需求。[结果及结论]云平台的虚拟化层须在空间隔离、时间隔离、故障隔离和管理、可预测性、安全性和机密性等方面进行设计;云平台的调度机制包括时间触发调度和事件驱动两种机制,二者对平台的时序约束产生不同的影响;云平台的分层调度存在4种资源共享协议,须根据不同的任务进行选择。

市域铁路CBTC与CTCS-2贯通运行方案研究

[目的]为了满足市域铁路CBTC(基于通信的列车控制)信号系统与铁路CTCS-2(中国列车控制系统2级)信号系统互联互通的运行需求,特开展本研究。[方法]在现有CBTC和CTCS-2信号系统的架构基础上,提出该两种信号系统的融合方案。对两种融合方案在成本投入、影响范围、改造难度和适用范围这4个方面进行比较,最终选用车载设备同时满足两种不同信号制式地面设备的融合方案。其中,地面设备秉持“CTCS设备尽量少变,增加或修改CBTC设备”的设计原则,车载设备秉持“ATP(列车自动保护)核心设备独立,外围部件尽量共用”的设计原则;在保证系统运营效率、满足CTCS-2相关标准的前提下,提出“列车从CTCS-2线路转换至CBTC线路的转换方案”和“列车从CBTC线路转换至CTCS-2线路的转换方案”,以实现市域铁路CBTC与CTCS-2双向互联互通贯通运行。[结果及结论]研究结果表明,该选用方案的实现能够提升市域铁路运输效率,优化运输组织与管理,完善轨道交通网络化功能,促进中心城市与周边城市的协调发展。

城市轨道交通CBTC系统实时故障定位方法

[目的]为了实现城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统的快速故障诊断和定位,针对系统网络监测数据,提出一种基于时间约束的实时故障监测定位方法。[方法]介绍了所提CBTC系统实时故障定位方法的设计思路;提出了基于时间约束的故障定位算法;构建了CBTC数据监测系统,并进行了算法验证。[结果及结论]通过定义故障匹配模式,构建故障模式库,描述模式匹配规则并定义模式相似度;考虑CBTC系统中各子系统的通信周期、故障响应时间等功能需求方面的差异性,以及多系统之间的数据处理存在同步问题等,加入时间约束因素,时间约束以外的字符不能参与故障模式匹配;利用每次循环匹配失败点的位置,通过继承已匹配成功字符的信息,提高下一次匹配的效率,避免算法的回溯搜索,提高模式匹配效率。算法验证结果表明,所提算法能够快速、准确地定位系统中实时发生的故障。

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。

电容式次声传感器频率特性研究

研究了次声传感器的频率特性的分布情况,定量分析了次声传感器组成部件参数对幅频特性的影响。通过求解次声传感器前后腔内的次声波动态方程得到频率响应模型和截止周期误差模型,选取一批进气口、均压管和膜片相对误差在5%之内的部件,与体积相对误差控制在0.1%之内的前后腔体部件组装成32个次声传感器并对其进行校准实验,校准结果表明该批传感器的截止周期分布在540 s至610 s区间,根据截止周期误差模型计算的理论变化区间范围为530.6 s至614.9 s区间,二者的一致性验证了模型的有效性,为控制次声传感器截止周期一致性和传感器批量精细设计提供了理论指导。

基于数据化管理下的农村智能储粮装置设计

粮食持续供应是国家安全的基础,粮食储存是维护人民基本生活的重要保证。为解决农村家庭粮食的储存、防害、晾晒等方面存在的问题,设计了基于数据化管理下的农村智能储粮装置。该装置集保温、防虫害、晾晒等功能于一体,对温湿度及二氧化碳浓度进行监测,通过高效利用太阳能资源以达到粮食高质量储存的目的。利用该装置能有效改善粮食储存质量,保障粮食安全。

基于通信的列车控制系统中计算机联锁系统故障因素分析

针对CBTC(基于通信的列车控制)系统中计算机联锁系统故障诊断复杂的特点,基于解释结构模型(ISM),从硬件错误、通信错误、比较错误和系统状态错误4个方面进行影响系统运行故障的分析,得到21个故障因子。从系统工程的角度建立了故障影响传播模型,对故障因子做了矩阵化和层次化处理,并排序确定优先级。结果表明,计算机联锁系统故障因子体系是一个四级递阶的结构,划分了导致系统故障的直接原因、间接原因和深层次原因,为隐患重点防治及故障的快速排查提供了理论参考依据。

北京地震前的异常次声波

观测并研究了2011年10月12日发生在北京海淀区的一次小地震前4天,五个次声监测站点接收到的异常次声波信号.这五路信号的波形一致,均为"N"形脉冲波,且持续时间基本一致,约在一个小时左右.基于Wigner-Ville分布方法对信号进行时频分析发现次声波能量主要集中在0.025Hz的频率以下.五路信号间的相关系数均高达0.8左右.采用波束形成方法对信号源进行成像定位研究,其结果表明:该地震前异常次声波源的位置与地震发生时震中的位置相差约5km.本文的分析结果说明了地震前可能有低频大气次声波的产生,研究这类次声波可能为地震的预测提供一种有价值的信息.

以列车为中心自主控制系统研究

随着城市化的迅速发展,对列车运行速度和密度的要求不断增加,传统的地面控制中心控制范式受到系统架构的限制,已不能满足新需求,逐渐演变为以列车为中心的控制架构。与基于通信的列车控制系统相比,以列车为中心自主系统架构的改变带来了控制逻辑、功能、设备和接口等方面的变革。通过对车车通信和控制、资源管理和环境状态感知3个新增核心功能和关键技术进行分析,新系统控制信息流链路更加紧凑,简化了道岔区间的控制逻辑,提升了系统的运行性能。系统架构突破了以前的规模限制,引入虚拟连挂和虚拟编队等多种业态,提高了系统的可靠性;此外,系统的拓展性也得到了增强,有利于进行系统改造;在系统故障时,可以实现无人化和远程处理,在增加系统可靠性的同时减少了人工操作的需求。

北京一次小震级地震前异常声-重力波产生机理的研究

观测到北京一次小震级地震(ML=3.0)前的异常声-重力波,并同时记录到异常地表倾斜信号。二者相关系数比较高,在接近震中的地区相关系数达到最大值0.5,相关系数随着远离震中的距离增大而减小。经过研究表明,异常声-重力波的产生与震前的地表缓慢活动引发的山体缓慢晃动导致的气流风速波动变化有关。基于350 m高的气象铁塔观测的风速数据,对两层大气模型传播的声-重力波进行了数值计算,得到的相对山体非平稳气流引起的声-重力波与观测信号在特征周期、幅度和速度三个参数上近似。以地表倾斜为例的模型与观测数据的一致性表明该震前声-重力波与地震存在关联性。

某铁矿无底柱分段崩落法最优结构参数研究

分段高度、进路间距及崩矿步距是影响无底柱分段崩落法的三个重要因素。结合江西某铁矿生产条件,运用PFC3D数值模拟软件,对通过正交组合试验确定的9组不同的结构参数模型进行放矿模拟。对试验结果进行分析,推荐该铁矿采场采用的最优结构参数为分段高度14m、进路间距16m、崩矿步距3m。

一种用于高压输气管道泄漏检测的次声传感器的研究

研究了一种用于检测高压输气管道泄漏次声波的次声传感器。针对管道泄漏频带宽,频率低的特点,该次声传感器换能元件选用电容式传声器,设计了一个前端耐压壳,将前端敏感单元与前置放大器隔离,可耐12 MPa静态压力;通过对比信号放大电路,实现了对调制电路优化设计,使得在1 Hz以下频段仍有较高灵敏度,传感器自噪声降低;该传感器只对声波敏感,对振动的灵敏度平均值1 mV/g,具有很好的抗振动干扰性能。测试结果表明:该传感器能有效地检测到声波信号,频率响应范围0.5 Hz至300 Hz,覆盖了管道泄漏次声频带和低频可听声频段,不放大的Ⅰ档灵敏度200 mV/Pa,Ⅱ档和Ⅲ档分别将信号放大5倍和20倍,输出信号的自噪声小于15 mV,该传感器可适用于天然气输气管道的泄漏监测。

音乐发生器的FPGA设计与仿真

采用EDA工具设计了一个音乐发生器,该系统基于时钟分频器的原理及VHDL自顶向下设计方法来实现,按模块化方式进行设计。该系统可以通过拨码开关切换乐曲,实现乐曲的自动演奏。系统主要由5个模块组成:分频模块、乐曲选择模块、乐曲产生模块、音符译码模块和数控分频模块。

新疆少数民族族际通婚的调查与研究

婚姻是组成家庭的法律行为,家庭是人类社会基本的组成单元。婚姻与家庭是研究社会学问题的重要切入点,族际婚姻的背后不仅仅只是两个人的结合,更是双方所代表民族关系发展情况的切实反映,更是管窥族群关系的途径和尺度。新疆作为一个民族众多,战略地位重要的区域,其族群关系直接影响着边疆安全与稳定,更对中国的民族团结、文化交流与经济发展产生重要影响。

轨道交通自主化数字联锁系统设计研究

轨道交通系统的快速发展使得多网融合成为趋势。联锁系统作为地面安全控制系统,在各种轨道交通网络中占有重要地位。设计一种自主化数字联锁系统,通过对象控制器将联锁系统的逻辑功能和控制功能分离,内部网络对轨旁设备进行控制,外部网络与其他地面安全设备通信;建立通用接口模型,设计的标准控制命令、标准状态命令和标准维修命令兼容国铁和城市轨道交通等网络的现有需求;最后依托地铁线路项目,将数字联锁系统在城市轨道交通领域应用验证其可用性,为今后轨道交通网络的升级改造和互联互通提供参考。

基于AMR-WB线谱频率参数的隐写算法

AMR-WB(Adaptive Multi-Rate-Wideband)的线谱频率LSF(Line Spectrum Frequency)参数在编码过程中会分裂为若干子矢量。利用编解码过程中的ISF索引参数,提出一种在3G话音中隐藏信息的算法。该算法首先选择用于信息隐藏的LSF索引段,然后通过修改所选的LSF索引段进行信息隐藏。实验结果表明,改变特定LSF索引会在较少影响话音质量的同时隐藏信息,该算法在具有较好隐蔽性的同时又能较少影响语音质量。

基于AMR-WB基音周期的带宽节省方法

移动网络拥塞会影响数据通信的质量和稳定性,为节省网络高峰时段的网络带宽,本文在不改变硬件和协议的条件下,将信息隐藏的思想应用于语音编码,在编码阶段对语音信号进行压缩处理,经计算可以节省约12%的带宽,从而起到缓解网络拥塞的作用。

煤矿井下采煤机记忆截割关键技术研究

作为煤矿综采面“三机”之一,采煤机的智能化及无人化控制水平是决定综采面高效生产的关键。本文在研究采煤机工作原理及其特性的基础上,从采煤机精确定位、滚筒自动调高控制、牵引速度自适应调节3个方面入手,通过地理信息系统(GIS)实时获取采煤机及其滚筒的位置与姿态,建立记忆截割模型,采用人工学习、自动截割、人工修正的方式设计截割控制流程以及相应的控制系统,实现对采煤机的自适应截割控制,有效提高了采煤机智能化运行水平。

城轨系统中联锁仿真平台的设计和实现

分析城市轨道对联锁新的需求,以面向对象的方法设计和实现了联锁仿真平台。该仿真平台采用RSSP-I协议解决通信中的干扰问题;不仅实现了铁路基本联锁功能,还实现了对屏蔽门的控制。基于CBTC仿真环境验证了仿真平台的有效性,为快速开发计算机联锁软件和验证新的联锁功能提供便捷的手段。

基于二取二平台的计算机联锁软件异构性能分析及设计

为了提高联锁系统结构的效能,提出一种执行-监控的联锁结构。与同构、异构二取二结构相比,该结构在保证系统功能的前提下,通过降低软件复杂度的方法提升结构的可靠性,仿真对比实验结果表明,执行-监控软件的复杂度最低,仅为0.550,证明执行-监控结构的有效性。