基于通信网络的列车控制系统

自动组网(初运行)是列车控制与管理系统(TCMS)的重要特征,通过初运行,确定列车通信网络(TCN)内的节点组成、节点之间的顺序、总线主以及各个节点相对总线主的朝向,这是TCMS对列车进行控制与管理的基础。对于基于无线通信的TCMS,由于无线列车骨干网(WLTB)的网络节点之间没有通信线缆的物理连接,以传统的方式实现自动初运行十分困难,因此实际工程中采用人工设置参数的方式来组网。同样,在虚拟联挂(VC)系统中,多列列车通过WLTB组成列车编队,也存在动态自动组网的问题。在VC系统中,由于跟随列车处于自动驾驶模式,通过人工设置参数来组网的方式也不可行。文章分析了TCN、WLTB的初运行和VC列车编队/解编,探讨了基于无线通信的列车编组初运行或编队动态组网问题的实质与根源,提出通过引入一个更大的网络系统、融合TCMS和信号系统来解决自动组网问题的方法,基于列车控制的视角给出了面向列车全自动运行的基于通信网络的列车控制(NBTC)系统自动组网方法、分层次功能和系统架构,并提出了与NBTC相关的研究方向。

基于CANopen的列车通信网络状态反馈控制系统设计

列车通信网络负载过大,会导致数据传输延迟或丢失,进而影响系统的反馈控制效率和准确性;为了保证列车通信网络的安全性,设计基于CANopen的列车通信网络状态反馈控制系统;加设CANopen网关设备,改装列车通信网络数据采集器和网络状态反馈控制器,调整反馈控制器驱动电路的连接方式,完成系统硬件的优化;设置CANopen作为列车通信网络的通信协议,采用报文捕获的方式采集列车通信网络实时状态数据,通过网络状态特征的提取与匹配,确定当前列车通信网络状态;从缓存长度、负载、时延等方面,计算列车通信网络的控制量,通过公平分配列车通信网络信道、列车通信网络拥塞调度控制两个步骤,实现系统的列车通信网络状态反馈控制功能;实验结果表明,在铁路列车和公路列车通信网络环境下,负载控制误差平均值分别为0.6 Mbps和0.8 Mbps,在所提方法控制下,通信网络的缓存队列长度平均为10 Mbps,由此证明优化设计方法在控制功能和控制效果方面具有明显优势。

基于时延补偿的高速列车无线网络多幂次滑模控制策略

无线网络时延的存在是制约高速列车无线通信网络发展的关键问题。通过搭建无线网络控制半实物试验平台获取时延样本,针对无线时延序列复杂度高的特点,提出互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)相结合的处理方法,并引入样本熵降低运算量,最终通过混沌粒子群算法优化最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)模型,完成时延预测;以高速列车牵引制动模块为被控对象,设计基于多幂次趋近律的滑模控制器进行时延补偿,采用混沌粒子群算法对控制器参数进行智能寻优,将ITAE指标(Integrated Time and Absolute Error)改进为ITAE*作为适应度函数,以减小跟踪误差,提高响应速度。结果表明:经CEEMD分解后最大分量样本熵由原来的2.7以上降至2.0以下,采用SVD对最大样本熵的本征模函数(Intrinsic Mode Function1,IMF1)分量进行二次处理后,其样本熵降至1.5以下,有效降低了预测难度;改进后的时延预测均方误差(Mean Square Error,MSE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)和平均绝对百分误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)分别降至0.139 6,0.296 4和0.008 3,预测精度有所提高;对于较长时延,进行时延补偿控制后其ITAE*指标仅为补偿前的0.136%,速度跟踪累计绝对误差为补偿前的0.696%,高速列车运行状态改变时速度跟踪曲线无明显抖振现象,同时当高速列车遇到扰动时速度跟踪曲线可快速回归平稳状态。研究成果可为高速列车引入无线网络控制提供一种新的方法。

GSM-R移动通信网络与列车控制系统的发展

基于GSM-R的列车控制系统主要由地面子系统、车载子系统和GSM-R网络组成。为了保证列控信息在网络中安全、可靠、及时地传递,GSM-R网络要提供满足电路交换模式的数据传输、非限制数字信息、全速率无线信道、非语音/数据交替、异步透明传输模式等要求的承载业务;同时补充主叫识别显示和增强多级优先级与强拆业务。在连接建立时延、连接建立失败率、最大端到端传输延时、连接丢失率、传输干扰周期和传输恢复周期等方面对列控数据传输服务质量提出了较高的要求,并且必须考虑网络设备冗余,引入基于位置的寻址,对网络性能随时进行监视。

基于通信的列车控制无线网络构架与安全性研究

介绍了当今无线局域网中常用的网络协议,以及无线技术在基于通信的列车控制网络构架中的应用。分析了网络中可能存在的安全隐患和漏洞。并以IPSec加密技术为例,介绍了如何采取相应措施来确保无线网络的安全。

列车通信网络及其访问控制协议和选用原则

介绍列车通信网络的发展历程,主要的列车通信网络结构和功能,提出列车通信网络中合适的访问控制协议,结合我国具体情况,给出列车通信网络的选用原则。简要描述了列车通信网络的应用。

高速列车通信与控制网络的应用探讨

列车通信网络是一项关键的高速列车技术,本文重点讨论目前在我国列车上使用较多的Lon-Works总线和CRH5动车组采用的TCN总线的优缺点,并提出适合我国高速列车的总线技术方案。

通信控制器SAB82532在列车通信网络中的应用

分析了列车通行网络协议中有关WTB部分的规定,介绍了SAB82532的结构原理以及工作模式等,对SAB82532在WTB通信适配器中的应用进行了说明。实践证明SAB82532完全能够满足WTB通信适配器的要求,且运行稳定可靠。

基于无线通信的列车控制系统与乘客信息系统的无线网络建设方案探讨

针对目前城市轨道交通领域CBTC(基于无线通信的列车控制)系统与PIS(乘客信息系统)无线网络共存的现状,分析了两系统的无线网络传输要求,提出了三种建设方案,并对系统中可能存在的干扰问题提出了一些防范措施。

移动通信网络架构演进规律对列车运行控制系统发展的启示

根据城镇化发展需要以及电子信息系统发展规律,列车控制系统一直在探索实践中发展。作为列车控制系统基础的移动通信网络,其内在发展规律和已有实践成果,对列车控制系统有较高借鉴参考价值。通过研究从2G到5G的移动通信网络架构演进以及关键接入设备结构功能变化,归纳总结移动通信网络演进规律,即结构扁平化、功能前置化以及平台虚拟化。运用该规律对以列控联锁一体化为代表的实践进行解释,并提出可能的发展趋势,包括感知决策执行端直通以及业务功能向车载转移。

一种基于TCN的运煤列车通信网络控制设计

结合列车控制的具体应用要求,将Labview与Matlab/Simulink混合编程用于现代列车组网络控制仿真中,并从体系结构、仿真模型的建立、监控界面的设计,介绍了监控系统的设计过程,并完成了软件的仿真和功能的测试。通过测试表明:该设计的网络控制系统已经达到运行稳定性高、响应时间快,基本满足各种实时控制的要求,实现了列车的运行控制、故障诊断、信息显示等预定功能。

地铁列车网络控制系统典型MVB通信故障分析及处理

介绍某地铁列车网络控制系统拓扑结构,并阐述了MVB通信相关参数设计和通信质量评价标准。针对某地铁列车网络控制系统发生的2起典型MVB通信故障,在排除了物理线路、外部电磁干扰、子系统软硬件设计等因素影响后,借助MVB分析仪和示波器等仪器确定故障原因,通过调整列车网络控制系统MVB板卡底层软件通信相关参数来解决通信故障问题。最后针对轨道交通车辆类似问题,给出故障调查分析方法以供参考。

地铁列车总线通信控制网络探讨

简述了列车总线通信控制网络的发展,介绍了三种列车总线通信控制网络,分析比较了三种列车总线通信控制网络的异同。

基于CAN总线的重载列车制动机控制网络设计与实现

针对当前广泛应用于重载列车的CCBII制动机系统关键技术的国产化程度较低的问题,将CAN总线引入系统,对相应的制动机网络控制系统设计和实现中所涉及的关键技术进行研究。在对CCBII制动机组成结构及工作原理进行剖析的基础上,提出了基于CAN总线的制动机网络控制系统总体架构,完成了控制网络中基本功能控制节点的软硬件设计;其中硬件部分完成了通用型功能控制节点的硬件设计与选型,软件部分通过合理制定CAN应用层协议,分别完成了主、从节点各自的通信调度与控制功能模块的设计;并最终对CCBII制动机系统进行网络通信与控制的实验与测试,初步验证了CAN总线网络中各个节点的数据输入输出功能和通信功能的正确性,实现了基本的制动控制功能。实验测试结果表明,所设计系统也为CCBII制动机其他关键部件的国产化研究提供了测试与验证平台。

列车控制无线通信网络仿真

信息通信技术及其应用稳步发展,铁路领域正在运用此项技术进行革新系统的尝试。在列车的行车控制方面,无线传输技术的系统开发与应用正朝着提高系统可靠性、灵活运用性和降低维护成本的方向发展。为加快新系统的开发,

基于通信网络机车分布式系统实时控制的分析与研究

针对基于通信网络的机车控制系统实时性要求及网络传输的可能影响,通过对列车通信网络(TCN)技术特点以及车载分布式控制应用要求的分析,总结了基于网络的实时控制的处理;在分析各个环节的延时成因及影响的基础上,重点对轨道车辆分布式控制系统实时性能进行了分析及研究,得出基于通信网络的实时控制系统必须考虑网络的影响,特别是传输延迟的影响,同时根据应用实践提出了改善基于通信网络的车载分布式控制系统实时性的原理及方法,并进行了测试及验证。

首列国产交流传动地铁列车控制及网络系统

介绍了首列具有自主知识产权的国产交流传动地铁列车控制及网络系统的构成和技术特点,阐述了地铁列车控制系统的列车控制、列车诊断及故障导向功能。该车已进入试验运行阶段。

列车通信网络研究现状及展望

介绍了列车通信网络的主要任务和列车通信网络的拓扑结构,阐述了列车通信网络(TCN)的发展历程及目前国内外列车通信网络的发展现状,并展望了列车通信网络技术的发展趋势。

现场总线与列车通信网络

本文从应用的角度出发,将TCN标准所定义的WTB和MVB与一些常用的现场总线在技术性能上进行了分析和比较。为列车通信网络的应用选择提供参考。

国产化北京地铁列车控制及网络系统

介绍了国产化北京地铁列车控制及网络系统。阐述了地铁列车控制系统的结构和特点、主要功能、故障诊断及维护支持。该车已进入商业运行阶段。