列车环境与旅客精神障碍关系的研究

为探明列车环境与旅客精神障碍的关系，作者对旅客精神障碍的发生及其所乘列车的环境因子进行了现场调查和监测。结果显示：９７％的患者是在超员状态发病的，车厢空气中的ＣＯ２平均值为０．２２６ｍｇ／ｍ３。旅客精神障碍的发病率随车厢人均容积的缩小而呈几何性增高，环境中的低气压、低气流及相对偏高的气温、气湿对旅客精神障碍的发生有共同促进作用（Ｒ＝０．９５３１）。由此认为：严重超员造成的旅行环境恶化是诱发旅客精神障碍的重要因素。

基于多传感器融合的列车运行环境自主感知系统设计

针对列车在复杂运行环境中面临的视角、视距影响及隧道维护等安全隐患,提出了基于多传感器融合的列车运行环境自主感知系统的设计与应用方案,能够有效识别和应对各种运行中的障碍物,在防护障碍物侵限和线路环境病害监测方面实现了技术提升。样机在某地铁线路实际部署,通过地铁列车正线运行的实际使用,验证了系统的应用价值,为后续全面推广打下了坚实基础。

基于改进Mask-R-CNN网络的轨道交通运行环境感知技术应用研究

为了提升轨道交通列车运行环境感知能力,进一步保障列车运行环境安全,针对列车运行前方各类障碍物侵限问题,提出一种基于改进Mask-R-CNN网络的轨道交通运行环境感知技术方案。通过阐述列车运行环境感知系统设计需求,对其进行结构设计。分析Mask-R-CNN深度视觉模型,论述其功能对列车运行环境感知需求的适用性,使用轻量级MobileNetV2骨干网络及PointRend模块对Mask-R-CNN网络进行改进优化,进一步提升实时性和准确性。在真实列车运行环境中采集列车运行前方展望数据,标注形成自有数据集,结合公共数据集对模型进行训练,经验证改进后模型F-Measure评价值达到95.56%,同时具有准确率高、实时性好、易于部署等优点,可以满足下一步轨道交通发展新需求,是计算机视觉技术在轨道交通领域的一种新探索。

列车内环境设计对用户满意度及视知觉特性影响分析

为探讨列车内环境设计因素对用户满意度及视觉认知特征的影响,以9套不同色调及图底关系的动车组二等车厢内室设计方案作为实验刺激,采用桌面遥测式眼动跟踪系统记录19名被试者的眼动特征,同时被试者对实验刺激进行满意度评价.分析结果表明,用户对空间中座椅区域的平均注视时间百分比为39%,该区域关注度最高;色调关系对满意度评价影响显著,具有对比色调特征的设计方案满意度评价较高;图底关系对满意度评价影响不显著,被试者的兴趣关注点集中在具有显性图案的区域;被试者观赏图像时,视知觉具有对比倾向性及符号聚集效应.

高速列车的动态环境及其技术的根本特点

讨论了高速列车所处的动态环境。指出高速列车与普通列车的根本不同在于列车所处的动态环境发生了质的变化,由机械、电气作用为主,变为以气动作用为主。正是由于这一巨大变化,才产生了一系列高速列车技术的特点。例如,由于需要特大牵引功率来克服地表稠密大气所产生的阻力,高速列车必须放弃机车牵引,采用动车组模式;对高速列车必须进行“噪声设计”,才能分别按环保要求决定高速通道不同区段的最高限制速度。本文根据上述观点得出一些不同于通常所理解的关于地面高速交通的结论。比如:指出磁浮列车只有在低速下运行,才能凸显其低噪声的优点,高速度并不是它的特长。本文还进一步指出,地面开敞式高速交通,最高速度不宜高于400 km/h,超过这一限速必须采用真空管道高速交通。

用于列车室内环境测试的模拟人体显热散热装置研究

在列车室内热环境相关测试中需要模拟乘客散热以确定列车空调负荷,采用实际人体试验存在所需人数多及安全性等问题,因此考虑使用模拟装置来替代实际人体试验,并能够准确模拟人体显热散热.重点研究了列车室内环境中模拟人体显热散热的装置,并进行了实际人体对比试验,对散热量、表面温度分布等进行了测试.结果发现:当室内环境温度为23,26℃时,该装置的辐射散热量和对流散热量与试验人体在静坐状态的辐射散热和对流散热量接近,同时该装置的表面温度也与试验人体表面温度接近.本装置能够准确模拟实际人体的显热散热量,可用于列车室内环境相关试验.

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。

基于嵌入式GPU平台的列车运行环境检测算法

列车运行环境的实时检测是实现列车自动驾驶的重要前提。针对传统列车运行环境检测算法存在的效率低、精度差、鲁棒性弱等问题,文章提出了一种基于图像实例分割的列车运行环境实时检测算法。其通过车载摄像头获取列车运行环境的图像数据,进行样本标注、图像增强等预处理工作;采用改进的实例分割网络MaskRCNN进行模型训练,并基于TensorRT实现模型优化加速。最后,在嵌入式GPU平台NVIDIA-Xavier上进行模型的性能验证,优化后模型在验证集下的目标检测精度达到94.75%,模型推理速度约为原来的6倍,满足列车自动驾驶运行环境的实时检测需求。

基于改进的YOLOv5s列车轨道线检测方法

轨道线检测有助于提高列车的行驶安全,但检测效果易受列车行驶环境的影响。针对这种情况,提出了基于图像预处理并使用改进后的YOLOv5s网络进行轨道线检测的方法。首先,对图像预处理,使用HSV分离出图像的多余信息后,基于Otsu阈值处理,提高了图像检测目标的显著度,降低了目标识别的复杂程度;其次,考虑到列车车载系统轻量化的要求,对YOLOv5s目标识别网络进行了改进,通过添加CBAM注意力机制模块改进主干网络,来加强有效的特征信息,可以在确保检测结果的基础上提高检测速度,并使得检测算法模型易于部署到移动端设备中。使用公开的列车行驶图像构建数据集进行实验,实验结果表明提出的检测算法在数据集测试中的mAP达到了94.1%,具备一定的实时性和鲁棒性。

基于雷达的铁路直轨环境检测方法研究

针对机器视觉检测实时性不足、视距较短、环境适应性差,无法满足铁路全天候多环境运行的需求等问题,提出基于微波雷达的铁路直轨环境物体检测方法。通过离线实验对雷达的测量特性进行标定,经数据处理得到雷达的误差校正函数。综合铁路安全限界标准、雷达测量参数、雷达横向测量误差,实时构建雷达坐标系下的限界区域,对误差校正后的物体进行限界内方侵限判断,并对雷达检测范围内的动目标进行滤波跟踪。实景测试结果表明,雷达检测性能好,实时性高,具有很好的环境适用性。

基于雷达测量数据的列车运行前方障碍物检测方法研究

针对目前视觉传感器检测列车运行前方障碍物时,存在环境适应能力差及对距离判别能力弱的缺陷,提出一种基于雷达的列车运行前方障碍物检测判别方法。首先,对GPS获取的实测轨迹数据进行分段拟合,得到轨道地图分段多项式表达式,用于辅助定位和检测区域的构建;其次,利用GPS定位车载雷达当前位置,并结合铁路限界和雷达的设置参数,构建列车前方检测区域;最后,将雷达实测并经误差处理的基于雷达运动坐标系中的目标点坐标信息,经过坐标变换转换到工程坐标系中,并将转换后的目标点位置信息代入检测区域中,判决目标是否是障碍物。现场测试结果表明,利用该方法平均检测正确率达到87.45%,具有较好的检测性能。

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。

基于雷达的列车直轨运行前方障碍物检测方法研究

针对视觉传感器检测列车运行前方障碍物时存在环境适应能力差及对距离判别能力弱的缺陷,提出一种基于雷达的列车直轨运行前方障碍物检测判别方法。通过最小二乘法进行雷达测量数据误差矫正得到较准确的目标位置信息。结合铁路机车车辆限界、雷达方位角及雷达测量量程,构建检测区模型。将预处理后的目标点位置信息代入构建的检测区模型中进行障碍物检测判别。现场测试结果显示,利用该方法检测不仅具有较高的准确性,而且克服了环境因素的影响。

可移动式一体化人工雨雪冰营造系统的研制

为了测试列车等交通工具在降雨、飘雪和玻璃结冰环境下的适应能力,国际标准规范CEN-TR 16251提出对列车进行相关试验,但是市面上仅仅存在功能单一的产品和设备,所以集成降雨、飘雪等多功能测试设备的研制迫在眉睫。设计了一种可移动式一体化人工雨雪冰营造系统,并进行了实验室验证测试。结果表明:本系统营造的环境能够满足最新国际铁路环境标准,例如平均降雨强度5.99 mm/min、玻璃上积雪平均厚度25.6 mm以及结冰平均厚度2.94 mm等。本系统集降雨、飘雪和制冰三种功能于一体的可移动式智能化操作平台,能够提供多功能、多场景实验测试,具有方便、高效、实用性好等优点。此外,本系统为列车营造相关试验环境条件,提前对列车进行测试,从而预防交通事故的发生。

CTCS-3仿真测试平台ATP外部实时仿真环境的研究

在介绍CTCS-3仿真测试平台的基础上,重点对CTCS-3级ATP外部实时环境仿真系统的设计进行研究。描述该仿真子系统的结构和功能,利用多线程技术对其核心功能进行设计,包括对脚本的解析执行功能、模拟轨道信号的发送功能、模拟应答器报文发送功能、模拟速度传感器功能和列车驾驶台操作模拟功能等,利用消息以及共享内存技术来实现进程间通讯。基于VC6.0实现对ATP外部实时仿真环境的设计。

基于Hu不变矩特征的铁路轨道识别检测算法

针对当前铁路钢轨检测算法在识别中准确性和鲁棒性不高的问题,提出采用Hu不变矩特征实现轨道线搜索,并以B样条曲线为拟合模型的钢轨自动检测方法。算法根据视频帧中钢轨的边缘特征,通过改进的霍夫变换识别并确定图像空间的轨道线消隐边界,完成近远景区的标定。针对近景区直轨,通过直线模型拟合;在远景区,采用可漂移检测窗通过比对Hu不变矩来提取轨道特征点,以最小二乘法实现B样条曲线模型拟合。并制定模型更新和切换原则自动跟踪轨迹线。实验结果表明:轨道线平均跟踪时间为0. 081 s,可以提高钢轨检测识别的精确性和鲁棒性,能够更好地解决曲线轨道的模型拟合问题。

中国高速轨道交通空气动力学研究进展及发展思考

总结了中国高速轨道交通空气动力学研究进程的起步、积累、发展、深化、提升和引领等六个阶段。论述了提出的以列车空气动力学、列车/线桥隧空气动力学、车/风/沙/雨/雪环境空气动力学、弓网空气动力学、人体空气动力学为主要内容的高速轨道交通空气动力学研究进展。包括发现探明了相关的形成机理、激化过程、响应特性、影响规律、减缓途径、改善措施,提炼出了一套基础理论,突破了系列关键技术,以及全面的工程应用。解决了空气动力制约高速铁路发展、恶劣风环境影响行车安全等关键科学技术问题。介绍了高速轨道交通空气动力学专用实验平台群,包括动模型实验系统、交变气动压力下人体舒适性/车体刚度/气密性综合实验装置、风/沙/雨/雪气动实验平台群、视觉检测系统、在线实车实验系统、兼用风洞群、数值仿真平台。最后讨论了正在开展的研究和进一步发展的思考。

基于分段曲线模型的铁路轨道检测算法

针对现有铁路轨道检测识别算法的准确性和鲁棒性不高的问题,提出一种基于直线和双曲线相结合的分段曲线模型实现轨道线的检测、跟踪与验证。本算法首先依据轨道图像的边缘信息,通过多约束条件下的Hough变换初步检测轨道位置,确定轨道线消隐边界并标定近远景区域。然后,在近景区域,采用直线模型实现前方直轨拟合;在远景区域,融合轨间距离、轨道方向和像素灰度等先验知识构造边界置信度函数,设定可漂移窗口搜索算法完成特征点提取,以最小二乘法进行双曲线模型拟合。最后,依据模型切换及窗口搜索策略完成轨道线的跟踪。测试结果表明:该算法不仅较好地解决了弯轨描述问题,而且提高了检测的准确性和鲁棒性。

浅谈一种新型动车组调试工艺及其发展

随着我国轨道交通事业的发展,结合世界铁路建设和国内现有铁路状况,研发生产一种能同时满足电气化铁道和非电气化铁道的车辆势在必行。混合动力动车组便应运而生,可在电气化铁道和非电气化铁道之间、城市轨道交通线路和普通铁路之间自由转换运行,提高工作效率,减少城市空气污染。本文基于混合动力动车组的基本原理,比较混合动力动车组的制造工艺布局、运营环境与现有高速动车组的差别。