轨道交通列车新一代健康管理系统架构研究

科学维护运营车辆、保障列车运行安全一直以来都是轨道交通领域的核心问题。近年来,随着列车预测性维修和无人驾驶等重大需求的提出,迫切需要实现全息状态感知、精细诊断预测、及时反馈处置的列车健康管理功能。现有系统架构存在着感知低效、融合深度不足、模型优化动态差、计算协同弱、自主化决策水平低等问题,先进的物联网、大数据、人工智能、数字孪生等技术的发展,推动了列车健康管理系统架构向更高水平智能化演进。文章对列车健康管理系统技术发展阶段进行了梳理划分,在此基础上提出了基于泛在感知与协同计算的轨道交通列车健康管理系统4.0架构,详细阐述了其内涵概念、系统架构和关键技术,归纳出泛在感知、协同计算与健康管理深度融合的解决途径、技术手段和预期效果,明确了现阶段技术攻关的主要方向,进而支撑列车安全保障和运维品质的提升。

基于乘积ARIMA模型的城市轨道交通进出站客流量预测

基于城市轨道交通自动售检票(Automatic Fare Collection,AFC)系统采集的进出站客流的历史数据,构建乘积差分自回归移动平均(Auto_Regressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型,实现对进出站客流量的精确预测.通过自相关和偏自相关函数进行数据的平稳性和周期性分析,消除趋势性和周期性特征影响;考虑到处理后数据的周期性和短期相关性之间的乘积关系,构建乘积ARIMA进出站客流预测模型,并以广州地铁各车站进出站客流量数据为例进行了模型的参数标定.模型预测值与实际值的对比分析显示该模型的平均绝对百分误差保持在5%以内,表明该模型具有很高的预测精度和良好的适用性.

基于AFC数据的城轨站间客流量分布预测

基于轨道交通自动售检票系统(Automatic Fare Collection,AFC)统计获得的集计型客流数据,依据行为分析理论,提出1种适用于路网结构变化条件下的城轨站间客流量分布预测模型。首先,基于随机效用最大化理论,构建乘客目的地选择模型,选取终点站吸引客流量、列车运行时间、乘客在站换乘时间、乘客换乘次数、起终点站的线位关系和站点属性6个指标构建效用函数,以反映目的地吸引力、城轨服务水平、起终点站之间的线位匹配关系等对乘客目的地选择行为的影响,在此基础上,建立站间客流量分布预测模型;然后,利用代表个人法将AFC数据转化为非集计型数据,基于WESML(Weighted Exogenous Sampling Maximum Likelihood)估计方法,实现对目的地选择的非集计预测模型的参数标定。采用广州地铁6号线开通前后的AFC数据,对该预测模型的预测效果进行检验。结果表明:在新线接入导致地铁线网结构发生变化的条件下,全线网站间客流量分布预测的平均绝对误差仅为36人,因此该预测模型具有较高的预测精度。

城市轨道交通CBTC系统无线同频干扰应对策略

目前基于通信的列车控制系统(CBTC)很多采用IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)技术来实现车-地信息交互;针对WLAN无线局域网通信系统存在的同频干扰问题进行分析研究;结合CBTC应用环境,提出抗干扰应对策略,以提高CBTC无线通信系统的健壮性和可用性。

基于虚拟列车的CBTC系统仿真技术研究与实现

文章阐述地铁列车模拟控制系统的重要性,提出模拟列车控制系统算法。重点研究列车运行模拟计算、模拟列车控制系统及应用软件架构设计,为自主化基于通信的列车控制(CBTC)系统研发提供软件模拟环境。

基于误差融合模型的地铁车站客流监测方法研究

针对城市轨道交通拥堵问题和智慧地铁发展要求,提出了一种基于误差融合的城市轨道交通短时客流预测模型。采用灰色关联分析方法对客流关键影响因素进行识别,基于线性回归模型对车站客流进行预测,并进一步利用神经网络模型对预测误差进行修正,以广州地铁十八号线某站的进、出站客流数据为例进行案例研究。研究结果表明:与传统统计模型及单一的神经网络模型对比,基于误差融合的短时客流预测模型均方根误差分别降低了38.0%与29.6%,平均绝对误差分别降低了46.4%与35.1%,证明了该模型在短时客流预测方面的准确性、可靠性,为地铁车站客流监控提供了技术支撑。

城市轨道交通乘客半补偿路径选择建模与应用

城轨网络规模的扩大使乘客可选的路径增多,但通常乘客只考虑容忍阈值范围内的路径(即有效路径集合生成),然后从中择优。本文构建的半补偿Mixed Logit模型,基于贝叶斯理论将两个子过程统一,并将偏好系数和阈值参数处理成随机变量以体现乘客的异质性。融合马尔科夫链蒙特卡洛法与数据扩张技术,可内生标定所有参数。基于广州地铁调查数据标定的结果显示,内生标定的出行时间和换乘次数阈值更精准,且所建模型更优。将模型应用于预测广州地铁六号线接入后的换乘量,平均相对误差为5.19%,说明所建模型适应于网络结构变化下的客流预测。

穗腾操作系统云平台在广州地铁车载主动运维项目中的应用

目的:车载主动运维检测技术在城市轨道交通基础设施运维中发挥的作用显著且安全性较高,检测系统与运维系统间快捷、智能的数据交互平台成为该技术的发展需求之一,因此需要基于穗腾OS(操作系统)云平台对其在城市轨道交通车载主动运维项目中的应用进行研究。方法:设计了广州地铁11号线车载主动运维项目的研究路线,从车载综合数据管控层、车地数据无线传输层及穗腾OS云平台分析应用层等方面探讨了车载综合系统的架构和功能,深入分析了动态检测数据在车载端与车地端的快捷传输,以及在穗腾OS云平台物模型与数据分析组件的设计与应用成果。结果及结论:车载综合系统自身具备数据智能化感知和传输功能,结合穗腾OS云平台的物联网、大数据、综合分析技术,可实现车载检测数据的实时车地传输、上云集中处理及云端应用。穗腾OS云平台辅助城市轨道交通线路运营人员快速掌握主动运维动态检测中的关键信息和数据分析结果,为广州地铁11号线的运维工作提供有效支持。

宁夏灵盐地区荒漠化灾害与农牧业持续发展

分析了宁夏灵（武）盐（池）地区荒漠化灾害过程中自然环境与人为活动的相互作用，并讨论了区域农牧业经济发展和“退耕还牧”治沙等社会问题。在第四纪地质时期，荒漠化的发生发展是一种“气候—地貌”的自然过程；在人类历史时期是气候主控下人为叠加干扰的“自然—人为”地貌过程。

基于故障树和模糊推理petri网的塞拉门系统可靠性分析

对车门系统可靠性分析,提出了FTA定性分析和模糊推理Petri网定量分析相结合的方法。首先,在分析了车门系统的故障模式及故障事件的因果关系的基础上,建立了车门系统故障树模型;其次,通过FTA-FRPN的图形转化规则得到Petri网模型,最后,将模糊推理Petri网的推理算法应用于车门系统的可靠性分析,计算得到目标事件的故障率和初始事件的重要度及排序。结果验证了基于FTA和FRPN的可靠性分析方法的有效性,计算结果有助于技术人员和维修人员分析车门系统的运营状况。

城市轨道交通信号系统自主化整体技术解决方案——MTC-I型基于通信的列车控制系统研发与应用

结合我国城市轨道交通建设快速发展现状以及信号装备自主化新形势,重点介绍完全自主化的MTC-I型基于通信的列车控制(CBTC)系统的方案设计、技术特点与优势、研发策略与应用概况。对我国城市轨道交通信号技术未来自主化发展形势进行了展望和分析。

加速“智慧城轨”建设助力城市轨道交通高质量发展

自1863年伦敦地铁开通至今,世界城市轨道交通发展已有160年的历史。160年来,世界城市轨道交通已经历了蒸汽机、内燃机、电气化时代,进入了高度自动化与信息化时代,新一轮科技革命和产业革命蓬勃发展,正推动着城市轨道交通向数字化、智能化的新时代迈进。在此背景下,城市轨道交通正面临着一次复杂而前所未有的变革。一方面,随着科技的进步,人民对美好生活的向往愈发强烈,而作为城市大动脉的城市轨道交通,也从过去单一的交通工具,演变成一个鲜活的城市生命体,这就要求城市轨道交通必须不断地响应需求、送代与进化;另一方面,在过去百年的大发展中,我国乃至世界城市轨道交通基本上都采用一线一批、一批一建的方式推进,导致城市轨道交通业务系统都是按专业划分独立建设的“烟式”系统,各个系统各自为政,形成信息孤岛,严重制约行业的可持续发展。基于此,发展智能系统,建设“智慧城轨”,已成为行业共识,并见诸行动。

城市轨道交通基于连续测量法的车辆曲辐板测力轮对组桥方案

目的:轮轨力是评价城市轨道交通车辆动力学性能的重要指标。为了提高轮轨力的测量精度,提出采用连续测量法对车辆曲辐板测力轮对组桥方案进行研究。方法:设计了测力轮对1/4电桥应变响应静载试验,分析了测力轮对的最优组桥半径。根据梯度下降算法原理和1/4电桥应变响应旋转试验中获得的应变周期曲线,采用对称组桥和正交双桥组合的方式对连续测量法测力轮对的应变片布置角度进行优化,并对曲辐板测力轮对进行组桥试验。结果及结论:静载试验表明:横向力、垂向力电桥最佳应变片粘贴半径分别为170 mm和300 mm,且两者耦合作用最小。组桥试验表明:当组桥的应变片组数为7组时,横向力电桥与垂向力电桥输出SRSS(平方和开平方根)波形的方差均为最小;横向力、垂向力电桥组桥输出波形的最小平均误差分别为0.918%和0.822%;输出的SRSS波形较为平稳,故横向力电桥与垂向力电桥均采用7组应变片的组桥方式。通过标定试验台分别对测力轮对施加横向力和垂向力时,其获取的轮轨力与实测轮轨力吻合良好,且两者的平均误差分别为1.27%和3.81%。优化组桥方案下测力轮对具有较高的精度,验证了该方案的可行性与准确性。

面向6G智能协作感知的无人机通信系统

无人机通信具有强视距、覆盖范围广、灵活部署等优势,与通感一体化技术结合,有望进一步提升用户对通信及感知的极致性能需求,支撑高清视频传输、增强/虚拟现实以及智慧城市等新兴应用。面向第六代(6G)移动通信系统的感知需求,概述实现智能协作感知的多无人机通信系统的组网体系架构以及性能评估方式。在此基础上,讨论支撑智能协作感知的关键赋能技术,最后总结了面向6G智能协作感知的无人机通信系统的未来发展方向及挑战等。

轨道交通助力粤港澳大湾区发展——多网融合研究与实践

经过多年发展,大湾区内轨道交通逐渐形成“国铁干线、城际铁路、城市轨道交通”三级网络。本文分享了粤港澳大湾区发展现状与融合实践、上位要求与规划目标、融合研究与创新发展、展望与挑战,以期实现粤港澳大湾区新时代高水平、高质量的互联互通。

地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件研制

为了对地铁综合监控系统进行可靠性分析及数据管理,为地铁安全可靠运行提供保障,作者开发了一个地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件。该软件可以实现系统的计算机辅助可靠性建模,对已有模型的自动定性定量分析,对系统设备\子系统可靠性数据的管理统计等功能。同时,该软件中提出并初步构建了地铁综合监控系统故障树模型图库,能够为地铁系统的故障诊断提供参考。

城市轨道交通网络新线接入后的客流预测

城市轨道交通网络新线接入后,网络拓扑结构和客流时空规律都将发生较大变化。提出通过可达性指标将进出站量预测、OD分布量预测、基于路径选择模型的随机客流分配等阶段关联,构建客流预测模型。进出站量预测时,构建土地利用替代指标,避免对新车站周边土地利用、社会经济属性等进行调查;同时由目的地选择效用计算得到车站可达性指标,描述车站位置对进出站量的影响。OD分布量预测时,构建目的地选择模型,可适应拓扑变化后的场景,模型中OD可达性指标由路径选择效用计算得到。构建的路径选择模型,综合考虑了影响乘客路径选择的各因素。最后,对广州市地铁6号线接入后的客流进行建模预测,各模型参数均符合统计检验要求且客流预测精度较高。

基于改进最短路径法的城市轨道交通有效路径集生成建模

在充分考虑轨道交通网络结构及旅客实际出行特点的基础上,对轨道交通网络的线路和站点进行次序化处理,并用“单位区间”相连的形式表示各线路。基于路径选择影响因素分析,构造两个关于全网“单位区间”出行费用的邻接矩阵。对照网络拓扑图,在最短路径法基础上改进并构建了有效路径搜索模型。实例分析表明,所提方法可以合理生成有效径路集,并包含换乘虚拟路径,可为后续研究提供较好的路径结构基础。

城市轨道交通进出站短时客流预测模型研究

针对城市轨道交通短时进出站客流的强随机性、周期性及非线性的特征,提出了一种基于小波变换与Adam算法优化的长短时记忆网络(LSTM)短时客流组合预测模型(即WT-LSTM组合模型),同时基于非饱和激活函数ReLU函数实现了LSTM的学习与训练。采用LSTM模型与WT-LSTM组合模型对广州地铁广州塔站的客流量进行预测,并对预测结果的误差进行对比分析。结果表明,WT-LSTM组合模型能够较好地预测短时客流,预测结果优于单一LSTM模型。

集群技术在地铁无线通信中的运用(下)——数字集群技术在广州地铁二号线的应用

介绍了数字集群系统在广州地铁二号线的应用情况 ,从系统构成、主要设备功能及优点等方面进行了介绍。