“三教改革”背景下教学设备的自主开发与应用--以运动控制系统实训装置为例

为推进“三教改革”落地实施,破解实训项目难以跟随技术发展变化的问题,对接“1+X证书”技能等级标准,把企业实际项目进行研学转化,设计出一种具有电气控制盘开放、控制系统可选择、执行机构可拼装、末端执行器可互换可升级的运动控制系统实训装置。这种教学实训装置的开放性和灵活性,为教学设备提高复合利用率、降低报废率、设备长期保持技术先进性提供了一种新方法;为机电一体化系统设计类岗位个性化的技术训练以及职业素养养成训练提供了一种“教法改革”新思路,设备研发过程中对于职业院校教师技术能力提升也提供了一种“教师改革”新途径。

基于模型演化的列控车载设备组合测试案例重构方法

车载设备作为列控系统的关键设备之一,其测试需求在不断迭代。测试案例重构通过更新原有组合测试集覆盖变更的测试需求,实现对测试案例的高效重用,对生成演化后的测试集具有重要意义。根据车载设备输入模型的变化情况,提出一种基于模型演化的测试集重构方法。首先,通过比较演化前后组合模型的差异性,辨识出失效和新增的测试需求,并结合测试参数、参数取值、约束可能出现的演化情况分析两类测试需求的具体构成;其次,基于演化后的组合模型,依次采取修改、扩充、新增3个步骤重构原有测试集,修改不满足变更测试需求的原有案例,扩充新增参数取值,新增案例覆盖剩余测试需求;之后,根据约束间的相容性,将互不干扰的多条约束置于1条测试案例集中处理以精简测试集;最终,得到完备覆盖所有演化后测试需求的组合测试集。以车载设备模式转换等3种场景为例,对本方法进行了验证,研究结果表明:相较于现有方法,本方法能更充分地重用原有案例,测试集总体重合度提高了7.82%,后续人工修改测试案例文档的工作量相应减少,时间成本可降低18.26%。

CTCS3-300H型列控车载设备状态在线监测与智能分析系统开发与应用

针对CTCS3-300H型列控车载设备(简称:列控车载设备)各单元运行日志数据分散存储、数据转储下载接口多、数据分析工作繁琐耗时的问题,根据列控车载设备结构特点,设计了列控车载设备状态在线监测及智能分析系统。该系统统一了列控车载设备各单元的日志数据采集与传输接口,借助既有的车地无线传输通道,设计了灵活、务实的车地数据传输方案,实现了用于列控车载设备状态在线监测的事件通告报文的实时传输,提供故障日志自动下载、手动按需下载两种日志数据无线下载方式,在满足列控车载设备状态在线监测和故障分析需要的前提下,最大限度地减少车地数据传输量。通过有效利用列控车载设备日志数据进行智能分析,能够快速、准确定位故障原因,实现故障自动报警并给出处置建议,提高了列控车载设备故障应急处置和维护效率,为动车组安全运行提供强有力的技术保障。

应用型大学过程装备与控制工程专业校企合作 定制班人才培养模式研究

受地理条件、社会经济和办学水平影响,应用型大学在发展过程中存在人才培养和就业质量不高,就业压力增大等突出问题。以应用型大学过程装备与控制工程专业为例,从完善顶层设计入手,以社会和企业需求为导向,探索构建工程教育专业认证背景下的校企合作定制班人才培养模式,对提升过程装备与控制工程专业人才培养和就业质量、缓解就业压力具有十分重要的作用。

新型列控系统ATP车载设备开发过程安全控制措施研究

作为下一代列控系统的重要组成部分,新型列控ATP车载设备的设计开发需严格按照行业技术要求执行安全控制措施,以确保设备满足安全需求。从RAMS分析、系统测试、验证确认3个方面对设备开发过程中的安全控制措施展开研究:根据新型列控ATP车载设备的功能分析,采用Relex Studio建立可靠性框图及故障树模型,计算设备的RAMS等各指标符合技术条件要求;针对系统测试需求,设计测试流程,搭建仿真测试环境进行系统测试;通过具体验证活动与多种确认方法,验证新型列控ATP车载设备能够在目标环境中有效运行。新型列控ATP车载设备所采取的安全控制措施可提高其可靠性与安全性,为其他安全相关的铁路信号设备的设计开发提供参考。

基于5G-R的CTCS3-300H型列控车载设备车地无线通信冗余技术方案

随着铁路移动通信由GSM-R向5G-R演进,基于GSM-R的CTCS-3级列控系统车地无线通信技术面临更新替代的问题。根据近年来5G-R承载CTCS-3级列控系统车地无线通信业务研究取得的成果,为充分利用5G-R的优势,将5G-R下CTCS-3级列控系统车地无线通信由单链路改为双链路冗余技术。以CTCS3-300H型列控车载设备为研究对象,分析车地无线通信冗余技术的适应性,研究车地无线通信的系统架构,以及不同网络制式下的移交方案等,提出适合于CTCS3-300H型列控车载设备的车地无线通信冗余技术实现方案。研究成果为CTCS-3级列控系统在5G-R下实现车地无线通信冗余技术提供思路和借鉴。

郑万高铁长大下坡道区段闭塞分区划分与列控系统匹配性研究

针对郑万高铁长大下坡道区段列控系统与闭塞分区划分不匹配导致列车ATP系统允许速度突降的问题,研究长大下坡道区段闭塞分区划分与列控系统的匹配性。基于CTCS2-200C和CTCS3-300H型列控车载设备软件制动模型进行仿真计算,得出郑万高铁长大下坡道区段闭塞分区符合性检算结果。经验证郑万高铁襄阳至万州段下行线反向闭塞分区长度CTCS2-200C检算结果存在不符合项两处;上行线反向轨道电路信息许可长度CTCS3-300H检算结果存在不符合项一处。由于反向运行为特殊运行场景,建议纳入铁路局列车运行管理办法,以解决检出问题对列车运行的影响。本项研究实现了跨专业技术融合验证闭塞分区设计与列控系统匹配性的方法,可供其他类似工程参考与借鉴。

基于虚拟现实技术的大型医学影像设备计量质控训练系统的设计与实现

目的针对大型医学影像设备计量质控实践训练难题,基于虚拟现实技术,构建具有沉浸感和交互性的大型医学影像计量质控虚拟仿真教学实训系统。方法以CT和MRI两大类设备为目标,采用三维建模、动态采集、光线追踪等虚拟现实技术设计开发,系统涵盖示范教学、模拟训练和考核评估三大功能,实现设备操作、计量检定、数据记录和考核打分等全流程训练。结果本系统能够真实模拟大型医学影像设备检测场景,实现了计量实训的建模要求与训练功能,并已在院校教学中投入使用,收到了良好的效果反馈。结论本训练系统能够为开展大型医学影像装备计量质控的技能培训和考核提供一种便捷易行的新途径。

基于CTCS-N列控系统的双电台冗余控制方法研究与设计

现有的CTCS列控系统大多采用单电台单连接方式实现与核心网的无线连接方案,不能有效保证无线连接的高可靠性和降低系统故障率。设计方案不仅可实现对CTCS列控系统双电台的冗余控制,当在用电台故障时,车载单元会自动选择备用电台重新建立与地面设备安全无线连接,从而保证列控系统的车载设备和地面设备无线通信快速恢复。而且在用电台可同时与多个设备建立多个安全无线连接,大大提高CTCS列控系统的安全性、可靠性、容错性。双电台切换过程虽有一定的时延,但对车载设备和地面设备的无线通信的影响较小。因此在列控系统的未来发展中,双电台冗余控制将成为未来新型列控系统的发展趋势。

城市轨道交通新型应答器系统应用研究

新型应答器系统可在现有应答器基础上进行功能扩展,研究在保留现有功能的基础上实现车到地通信、列车首尾位置追踪、列车分区和股道占用检查、列车完整性检查等,简化信号系统设备种类,降低建设和维护成本。可基于新型应答器构成低成本高效的点式信号系统、或作为CBTC的后备模式,能够通过低成本无线通信保障应急突发事件的实时响应。

兼容CTCS和CBTC的车载人机接口技术研究

为实现“四网融合”,需要发挥市域(郊)铁路的衔接和纽带作用,必然要求融合大铁CTCS与城轨CBTC两种信号制式,支持列车跨线运行。详细介绍兼容CTCS和CBTC两种制式的一体化车载设备系统组成,并重点介绍一体化DMI系统构成、工作原理和关键技术。一体化DMI支持CTCS和CBTC两种界面显示,并能够根据控车权自动切换界面显示,节约安装空间,降低设备成本,智能化程度高,可广泛应用于需要支持CTCS与CBTC跨线运行的市域铁路。

基于MVB总线的市域铁路车载设备首尾通信方法

市域铁路是适用于都市圈中心城市城区连接周边城镇组团的轨道交通系统,提供公交化、大运量、快速便捷的交通服务。市域铁路要求列车两端的车载设备首尾通信、传递信息、支持站后自动折返和原地自动换端。详细介绍基于MVB总线的首尾通信方法和技术,已经成功应用于市域铁路车载设备之中。经过实验室测试和检验,提出的首尾通信方法和技术可以实现首尾两端车载设备高安全、高可靠的数据通信,是市域铁路列车实现站后自动折返和原地自动换端的重要基础技术。

掘进工作面自移设备列车研制与应用

针对掘进工作面动力设备、临时料场的跟机前移主要靠人工搬运、劳动强度大、安全隐患突出、与快速掘进系统不匹配、影响掘进效率的问题,研制了适用于掘进工作面的自移设备列车。设计了智能控制系统,实现了设备列车与掘进成套装备的协同控制,提高了设备列车在复杂顶底板条件下的适应性。实际应用表明:自移设备列车将掘进工作面辅助作业装备集中管理,大大提高了作业的安全性和工作效率。

动车组牵引系统与牵引模块实训装置原理及故障分析研究

本文将围绕动车组牵引系统及模拟实训装置进行相关研究,介绍了动车组牵引系统基本结构及工作原理,并对实训装备进行研制,通过对牵引系统典型故障及牵引实训装置分析研究,为类似牵引故障提供指导。

车载轨道电路信息接收单元便携式测试装置的设计

为完善列控车载设备关键部件之一轨道电路信息接收单元的测试项目,提高作业效率,设计了一款可以测试轨道电路信息接收单元相关性能指标的装置。该装置由车载和轨旁两部分设备组成,通过循环发送轨道电路信息,由各模块采集DMI图像和感应接收线圈电压、阻抗等参数,以无线通信方式传送给检测主机进行处理,最终实现对轨道电路信息接收单元解码灵敏度、解码时间和感应电压值等指标的测试。该测试装置具有便于携带、兼容性强、自动检测等特点,能够满足现场维护人员在列控车载设备二级修、高级修、故障处置等场景下的作业需求,可以有效提高列控车载设备的运用质量和作业效率。

自主化BTM异常引起的停车故障分析及对策措施

作为列控车载设备的重要组成部分,BTM一旦发生故障,将会导致列车运行途中停车或不能正点发车。利用自主化BTM数据记录全面的特点,对应用过程中发生的3起典型故障案例进行分析,提出相应对策措施:优化应答器报文接收逻辑,对于已能正确解析出报文但后续无法解析的情况,自主化BTM将其作为旁瓣进行过滤,对于无法解析成830 bit的报文,解码板通过多次移位解析,提升自主化BTM报文解析成功率,只有在规定时间无法解析成功的报文,才向车载主机发送全零应答器报文,从而增强自主化BTM对于现场应用环境的适应性;利用自主化BTM重启时间非常短的特点,增加BTM重启机制,解决临时应答器传输服务不可用(BSA)、永久BSA、BTM端口无效这3类故障造成的停车。目前,应答器报文接收逻辑优化措施已在CTCS3-300T型车载设备的自主化BTM中实施,重启机制经源头设计厂家研究,车载主机可结合运行场景进行合理运用。

基于线路级能量管理系统的列车柔性过分相电压控制仿真研究

针对列车过分相时分相区两端压差过大导致受电弓拉弧、危害列车行车安全的问题,文章提出了一种基于能量管理系统(energy management system,EMS)的柔性过分相电压控制系统。该系统通过采集牵引网状态信息获取电压控制指令来控制能量调度装置(energy dispatching equipment,EDE),以实现分区所两端的电压平衡,保证列车平稳过分相。文章介绍了该系统电压调节的原理,并针对重庆轨道交通15号线交流供电系统搭建EMS调压系统仿真模型。仿真结果表明,基于EMS的柔性过分相电压控制系统能够降低分区所两端电压差20%以上,有效地控制了分区所两端电压的平衡,该结果充分验证了所提控制系统的有效性和可行性。

列控车载ATP设备操作培训平台关键技术研究与软件实现

为提高列控车载ATP设备的操作培训质量,考虑培训设备操作反应真实、故障模拟场景丰富、司机视角显示准确等需求,提出一种基于真实列控车载ATP设备应用软件的操作培训平台设计方案。通过运行脚本和软件插桩2种故障注入方式,实现操作培训平台的故障模拟;设计基于PID控制的司机视角同步跟踪显示算法,对司机视角的显示内容进行精准控制,并从视觉显示流畅度和列车位置准确度两方面验证算法的可行性。该培训平台与现场真实设备反应一致,具备模拟多种故障场景、沉浸式操作等优点,可为其他类似培训平台的设计提供参考。

基于离散时间贝叶斯网络的CBTC车载设备可靠性分析

基于通信的列车控制系统(CBTC)车载设备用于实现列车安全防护和自动运行,其可靠性直接关系到列车的运行安全和效率。针对设备运营过程中的动态失效问题,基于离散时间贝叶斯网络(DTBN)对CBTC车载设备可靠性进行分析。首先,在分析CBTC车载设备功能结构的基础上构建系统动态故障树模型,基于动态故障树模型与DTBN模型的转换规则以及DTBN逻辑门条件概率表,建立基于DTBN的可靠性分析模型;其次,通过DTBN的正向推理实现CBTC车载设备的可靠度评估;最后,通过DTBN的反向推理及重要度计算,实现CBTC车载设备薄弱环节分析及重要度排序。结果表明:ATP子系统中输出继电器板、输出板等是CBTC车载设备最薄弱的板卡级设备,需重点关注。该方法能为CBTC车载设备的可靠性分析提供依据,有效提升系统智能运维水平。

Adaptive Sliding Mode Control Method for Onboard Supercapacitors System

Urban rail trains have undergone rapid development in recent years due to their punctuality,high capacity and energy efficiency.Urban trains require frequent start/stop operations and are,therefore,prone to high energy losses.As trains have high inertia,the energy that can be recovered from braking comes in short bursts of high power.To effectively recover such braking energy,an onboard supercapacitor system based on a radial basis function neural networkbased sliding mode control system is proposed,which provides robust adaptive performance.The supercapacitor energy storage system is connected to a bidirectional DC/DC converter to provide traction energy or absorb regenerative braking energy.In the Boost and Buck modes,the state-space averaging method is used to establish a model and perform exact linearization.An adaptive sliding mode controller is designed,and simulation results show that it can effectively solve the problems of low energy utilization and large voltage fluctuations in urban rail electricity grids,and maximise the recovery and utilization of regenerative braking energy.