CTC仿真列车运行模型研究

从实用角度出发,针对调度集中仿真列车运行模型进行研究,建立CTC仿真实训系统的列车运行模型,提出仿真列车速度曲线计算方法,同时提出仿真列车运行模式的切换机制,可为调度指挥人员提供完全真实的仿真列车运行参数,对仿真实训系统建设具有重要意义。

面向3min追踪间隔的400 km/h高速列车追踪过程仿真分析

将高速铁路运营速度提高至400km/h有利于提升旅行速度和旅客运输效率。但速度提高会影响追踪间隔,导致能力降低。在梳理高速铁路列车追踪间隔影响因素的基础上,构建了基于距离步长的高速铁路列车追踪运行多智能体仿真模型。通过仿真实验,计算了不同目标速度下的追踪间隔,并分析了各种追踪间隔随目标速度变化的趋势,以及出发及到达追踪间隔对列车牵引制动性能提升的响应情况。实验结果表明,在目标速度400km/h和采用中国标准动车组为基础模拟的牵引制动性能的仿真场景下,列车的区间追踪间隔在3min以内,而出发追踪间隔和到达追踪间隔均大于3min;若提升列车牵引加速度与制动减速度,则可以使列车出发及到达追踪间隔控制在3min以内。

基于整车控制功能仿真的城市轨道交通列车模拟驾驶系统研究

为了使列车模拟驾驶系统全面、真实地模拟实际列车的操作体验和故障工况场景,提出一种基于整车控制功能仿真的城市轨道交通列车模拟驾驶系统。通过搭建列车电路仿真模型和各子系统控制功能仿真模型,构建整车控制功能仿真平台,实现列车模拟驾驶系统的核心逻辑运算与仿真控制任务。通过试验验证,该系统实现了列车的控制逻辑仿真、列车特性仿真、人机交互逻辑控制、视景与声音模拟系统联动、故障场景模拟等功能。测试结果表明,该系统能够全面、真实地模拟列车控制逻辑和各种故障工况的列车状态,为城轨交通领域运营人员职业技能培训及列车关键业务系统开发仿真提供可行方案。

基于虚幻引擎与三维点云的列车障碍物检测仿真系统设计

随着轨道技术的高速发展,列车安全的主动防护技术在列车行驶的过程中极为重要,例如非接触式障碍物检测系统。然而在真实列车运行的铁路环境中难以采集到带有障碍物的场景,并存在采集实验数据效率低的问题,如图像和点云数据。本文设计了一种具有虚拟激光雷达的轨道列车障碍物检测仿真系统,为轨道列车非接触式障碍物检测的研究提供可靠的实验环境和点云采集传感器。为了精确识别列车前方轨道位置,提出一种基于体素分割和稀疏卷积算子构建点云语义分割网络识别轨道点云的方法。基于最小二乘法拟合离散的轨道点云获得连续的安全行车区域,并且基于平面分割和点云聚类确定了障碍物的三维位置。通过采集仿真环境中3种轨道场景的点云,制作数据集用于训练网络模型,并通过采集带有障碍物场景的点云测试所提出的障碍物检测方法。实验结果验证了仿真系统可行性以及障碍物检测算法的有效性。

列车驾驶仿真系统中分布式视景仿真

研究了一种分布式结构的视景仿真系统,并将其用于列车驾驶仿真系统中。系统以PC机为硬件平台,通过分布式计算实现了三通道的视景输出。文中从分布式结构、场景模型的建立、视景仿真程序、自然现象的仿真等方面对该系统进行了介绍。该视景仿真系统已被成功地应用在高速列车仿真系统中。

地铁列车运行仿真系统中三维视景建模和简化

随着计算机软、硬件技术的迅速发展,利用三维视景仿真技术动态描述列车运行仿真过程成为一个新的发展方向。简要介绍了三维视景技术在地铁列车运行仿真系统中的应用情况,以北京地铁一号线为例,分析了地铁三维视景模型的构成,研究了在PC机上利用Creator建立地铁三维模型的主要过程,详细分析了建模过程中的难点问题及相应的解决方法,最后介绍了适合地铁车站三维模型的简化方法。

列车模拟驾驶系统中列车的运行控制仿真与实现

以改进的多质点动力学模型为基础,构建了列车动力学模型,控制列车运行,同时为满足工程分析的需求,加入了改进的混合运行控制策略,优化列车运行。通过对不同列车控制策略进行分析对比,并建立HX3DB型列车实体仿真模型对多质点动力学模型下的列车运行控制策略进行分析验证。结果表明模拟列车运行速度变化平稳,没有明显的速度跳变,所采用改进的混合控制策略节能效果良好,经济适用性高,满足铁路培训和工程分析的要求。

客运专线列车运行仿真系统初始映像研究

客运专线具有高速度、高精度的特点,对列车运行仿真的精度提出较高的要求.系统初始映像的质量是影响列车运行仿真精度的关键因素.提出了基于牵引计算和规则集推理的精确系统初始映像方法.首先设计了初始映像的主体流程,然后对列车在信号系统中的绝对位置进行抽象,建立了正向规则集和反向规则集,并给出了推理机制.最后在自主设计开发的客运专线列车运行组织仿真系统上,以正在建设的北京到天津客运专线为背景,分别应用传统的和精确的初始映像方法在四显示固定闭塞和准移动闭塞下进行仿真.仿真结果表明,列车运行仿真精度指标——平均偏离时分能够降低23%.

面向跨座式单轨列车的视景模拟仿真

通过对列车牵引力和制动力与加速度的关系分析,提出了模拟手柄位置和标准手柄位置不同组合状态下,仿真速度偏离标准速度的变化趋势,建立了求解列车仿真速度的数学模型。模型的表达适宜程序实现和快速运算,使列车视景回放能随操纵手柄快速反应。经实际应用,系统的模拟行驶与实车十分接近,满足对学员的驾驶技能培训和考核定级的要求。

列车运行线路仿真系统的研究

介绍了列车运行线路仿真系统整体功能和结构,阐述了整个仿真系统的仿真原理和方法,如列车运行过程中牵引力,制动力,列车运行阻力的运算仿真和线路图像与实物视景的仿真。详细阐述了列车运行仿真过程中对列车运行微分方程的简化处理办法、以及线路坡道运行仿真中寻找变坡点的方法,并重点介绍了采用当前最新的多媒体技术来实现视景仿真过程线路图像同步的控制方法,以及在列车低速运行时以插帧的方法实现平滑调速的技术。

基于运行图驱动的列车运行控制半实物仿真系统

由实物模型子系统、控制子系统和智能调度子系统搭建基于运行图驱动的列车运行控制半实物仿真系统。采用实物微缩模型与抽象模型相结合的方法,构建列车运行控制过程的半实物仿真环境及仿真算法;基于DxdcNet/LocoNet通信协议,定义用于各子系统间数据交互的数据格式及通信协议;采用C#编程语言编制相关系统软件。对以京津城际铁路为背景搭建的基于运行图驱动的列车运行控制半实物仿真系统进行测试,结果表明:可以直观地仿真三显示、四显示和准移动闭塞模式下的列车运行全过程,在1h内完成全日运行图的行车组织过程演练并获取相关数据,为列车运行计划的编制和安全实施提供科学依据。该系统已投入实际使用,并在调度指挥教学、运行图动态性能检测等方面均取得了良好效果。

列车驾驶仿真器及其关键技术

列车驾驶仿真器通过列车运行性能仿真、驾驶环境仿真来建构一个具有高度真实感的虚拟驾驶环境。以列车驾驶仿真器为平台,可进行驾驶培训和列车动力学仿真、优化操纵等研究工作。介绍了列车驾驶仿真器的不同构成形式,给出了全功能分布式列车驾驶仿真器的典型结构,并在此基础上进一步讨论了列车驾驶仿真器的关键技术。

基于模型库的列车自动驾驶仿真系统设计

为了使仿真系统有较好的通用性和友好界面 ,本文提出了基于模型库的列车自动驾驶仿真系统的设计方案 ,同时利用三视图法和基于语言的信息分析技术进行列车自动驾驶系统的面向对象分析设计。

分布式列车仿真系统的视景生成

研究了一种用于列车仿真系统的多通道视景生成系统。在多通道视景生成系统中,通过3台微机的并行计算实现了对列车运行场景的3通道实时渲染。文中论述了这种分布式视景生成系统的结构、系统实现及实验结果。结果表明在列车仿真系统中,该系统可替代昂贵的图形工作站完成多通道视景的实时生成。

基于CBTC的城市轨道交通列车能耗算法及仿真

以西南交通大学的CBTC仿真与性能分析系统为平台,详细研究了列车运行的能耗算法,针对不同的线路和不同类型的列车,通过仿真均能得到列车行驶过程中的速度状态和列车牵引能耗以及再生制动能的关系。该研究为今后利用此平台,以节能为目标进行系统性能优化奠定了基础。

基于到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法及仿真研究

利用高速铁路车站列车到达进路冲突关系和进路分段解锁原理,研究基于到发线运用优化方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法。首先分析分段解锁条件下列车到达追踪间隔时间的计算方法,随后建立无损精度的铁路路网拓扑模型和多智能体列车连续追踪运行仿真模型;在此基础上设计基于信号补偿时间的列车最小到达追踪间隔时间求解算法,求解不同到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间。以上海虹桥站高速场为例,对所有到发线组合方案进行仿真实验。结果表明:股道组合方案对应的关联道岔越少,列车到达追踪间隔时间越短;当关联道岔相同时,后车接车进路越短,前车接车进路越长,到达追踪间隔时间越短;当前车股道确定时,最优的后车股道方案比最劣方案可压缩列车到达追踪间隔时间30s以上。

列车运行计划仿真模型研究

为借助计算机虚拟技术模拟列车运行计划的实施过程,建立仿真模型描述列车运行环境、状态及规则,用以列车运行仿真平台的开发。以改进Petri网为工具,结合铁路运输组织特点,定义个性托肯表示列车,定义颜色集库所描述路网环境及列车运行信息,定义多种变迁实现列车空间位置的变换及运行信息的传递,定义全局时钟递增变量驱动系统运行;基于部件组合思想和同时考虑线路可双向运行和列车运行过程中随机扰动建立的列车运行仿真模型,可根据需要模拟的列车运行计划及关联路网的数据,快速生成与列车运行环境和列车运行规则对应的仿真框架,在根据相关数据对各静态参数进行初始化后,可按设置的区域范围及时段要求模拟列车运行计划。仿真实例表明,模型直观且易于编程实现,仿真结果基本符合客观实际。

基于组件技术的列车自动监控仿真系统开发平台

针对轨道交通列车自动监控(ATS)仿真系统开发的需要和现状,提出并设计了一种基于组件技术的ATS仿真系统交互式开发平台。该开发平台通过对ATS仿真系统组件进行统一管理,绘制站场运行图,生成站场型数据,交付给仿真运行框架,最终实现ATS仿真系统。

高速列车运行仿真系统中数据库技术的应用

系统基于模块化建模的思想,在分析高速列车信号数据的基础上,采用面向对象的方法分析仿真系统,并用面向对象编程语言实现有效地重用仿真库中的模型和数据库中的数据,从而快速生成仿真系统,在不同层次上支持建模仿真人员的数据库系统,使仿真数据共享。着重介绍了高速列车运行仿真系统中数据库子系统的设计和实现方法,为存储列车试验数据提供了一种有效的方法。

列车驾驶视景仿真中自然现象的模拟

视景系统用于实现对列车操纵环境视觉上的模拟。在传统视景系统中,采用图象迭加的方式模拟雨、雪,效果较差,难以满足要求。将粒子系统应用于雨、雪等自然现象的模拟,针对列车驾驶视景仿真的特点,给出一种雨、雪的粒子系统模型,在三维场景中,实现了对降雨、降雪过程的仿真。该模型中,对雨、雪的物理模型进行了适当简化,能够满足视景仿真的实时性要求。实践表明,该粒子系统模型时间开销小,可在复杂的三维场景中实时地模拟雨、雪等自然现象,仿真效果逼真。