基于禁忌搜索的列车运行控制系统测试用例生成方法研究

当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先,提取临时限速场景的设备故障特征作为故障注入输入参数,分析设备间的约束关系,建立约束满足模型;然后,依据信号设备的特点,改进禁忌搜索算法的初始解生成方式和邻域搜索过程,生成满足约束关系的测试用例;最后,依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,结合现场线路数据和实际设备信息,验证所提算法的有效性。实验结果表明:临时限速场景中加入约束后的测试用例个数比加入约束前在覆盖维度为2、3、4时分别减少了7.7%、7.0%、4.5%;所提算法生成的测试用例个数比IPOG、IPOG-F、mAETG、TS算法分别降低了32%、30.1%、24.5%、3.7%,且组合覆盖率比随机测试和自适应随机测试提高了9.5%和3.7%。该研究成果可为列车运行控制系统优化及安全性验证提供一定的参考。

支持虚拟编组技术的列车运行控制系统方案研究

[目的]随着城市轨道交通网络化发展,线网客流时空分布不均衡的特性逐渐凸显,既有列车固定编组方式难以实现“按需运输”。为充分利用线路运力,需研究新一代列车运行控制系统。[方法]提出了一种支持虚拟编组技术的列车运行控制系统设计方案,并从列车运行逻辑控制、线路资源管理及调度指挥机制等方面分析了支持虚拟编组技术的列车运行控制系统与传统列车运行控制系统的性能差异;介绍了虚拟编组的关键技术;为实现虚拟编组技术在工程项目中的应用,提出了在项目规划和设计阶段,针对虚拟编组列车停车区域、正线站台区域及站台门接口等方面需要考虑的工程设计内容。[结果及结论]车车通信架构为虚拟编组技术的实现提供了更合理的系统架构设计基础;基于“撞软墙”模型协同运行控制及智能感知的列车运行控制是虚拟编组列车运行控制系统的关键技术。随着虚拟编组技术的大规模应用,列车运行控制系统能够在客流变化时快速调整在线列车编组长度,提高了运输组织的灵活性,提升了乘客服务水平。

基于车-车通信的列车运行控制系统后备系统

[目的]目前,以TACS(列车自主运行系统)为代表的基于车-车通信列车运行控制系统后备系统尚不完善,需对其后备系统进行进一步地深入探讨和研究。[方法]分析了新的运营需求,结合新技术的发展,对一种基于环境识别的TACS后备系统进行探讨。详细介绍了TACS后备系统的架构及功能,分析了TACS后备系统建设的技术难点,阐述了TACS后备系统的列车运行空间监测场景及降级运行场景应用情况。[结果及结论]在发生故障后列车降级运行的情况下,TACS后备系统能提高运营TACS系统效率,并能增强运营安全性。

CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)在市域铁路中的应用分析

[目的]目前,我国市域铁路仍没有应用CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)的案例。为扩展CTCS(中国列车运行控制系统)在市域铁路中的应用,应对CTCS-3在市域铁路的应用进行探讨。[方法]分析了现有市域铁路的特点及CTCS制式在市域铁路应用的现状,提出了CTCS-3在市域铁路应用的技术方案。分析了CTCS-3在市域铁路的适应性,对应用于市域铁路的CTCS-3的技术方案提出了优化建议。[结果及结论]与CTCS-2(中国列车运行控制系统2级)相比,CTCS-3(不以CTCS-2为后备)在市域铁路中具有更好的适应性,其在牵引供电制式适应性、保护区段设置方式、与其他轨道交通制式互联互通等方面均具有优势,信号工程成本也较低。

基于感知的车车通信列车运行控制系统降级运行方案研究与分析

为提高传统CBTC系统降级运行的效率,采用基于感知的车车通信列车运行控制系统(perception based train autonomous control system,PB-TACS)结合SIL4级感知“自主感知运行”的降级运行方案有着重要意义。通过研究增加备用通信WLAN设备,优化轨旁信号设备配置,采用自主感知后备运行级别(autonomous backup level,ABL)移动闭塞运行方案作为车车通信列车控制系统的降级系统,可减少列车区间停车等待时间、提升降级列车恢复效率、减少列车掉线问题。通过对基于感知的车车通信列车运行控制系统降级运行方案进行研究和探讨,为后续全面提升CBTC级别的后备运行方案的完整性和可用性提供有力保障。

列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法研究

针对轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位性能指标的突出需求和现状,设计一种新的轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法。对现有测试方法的缺陷进行分析,参考行业内的卫星定位测试方案,形成新的测试方案;以列车通过隧道作为测试场景,通过模拟和计算,得出测试判据和指标;新方法相较于传统的外接天线方案,具有更严谨的评判依据,可更准确地评估应用条件下列车产品的定位和授时性能,避免了实验室当地天气和地形影响。以实际的产品型式试验开展实测验证,确认测试方法可行、可信,并有效保证智能驾驶、车联网及大数据技术在轨道交通行业的可靠应用。

基于现代信息技术的高职列车运行控制系统教学改革与实践——以新疆铁道职业技术学院为例

《列车运行控制系统》课程是铁道信号自动控制专业核心课程,现代信息技术的快速发展为职业教育数字化奠定了良好的资源与技术基础。为推进该专业课程基于信息化的教学改革,首先进行了课程诊改分析,建立了网络化全覆盖的质量改进螺旋诊改机制;其次,基于职教云建设了列车运行控制系统在线课程,开展混合式教学实践;最后,依托微信公众号建设了“信号一点通”移动平台,建设精品栏目内容、构建综合育人模式。该课程教育教学改革探究中,从课程思政建设、教学平台搭建以及课程诊改等方面突破教学改革工作中的重、难点,可为职业教育专业课程教学改革提供借鉴。

城市轨道交通列车运行控制系统智能运维系统研究

城市轨道交通列车运行控制系统一旦发生故障将会影响行车效率。目前的检修管理模式,已经不再适用于行车效率的高效发展需求,为此需利用健康管理和故障预警来建立高效的智能运维系统。通过智能运维算法,对列车运行控制系统中的多元信息进行监测,将该系统的运行信息与早期细微的故障特征进行关联,实现对系统健康的判断及早期预警。结合检修计划,辅助制定科学的运维策略,以提高智能运维系统的可靠性,降低故障发生的概率和运营成本。

虚拟编组下基于跟驰模型的列车群运行控制方法研究

高速铁路移动闭塞方式下运输能力与运输需求之间依然存在缺口,虚拟编组是未来提高运输能力的新方式。本文基于虚拟编组概念,受道路交通跟驰模型启发,引入列车动力学和运动学理论,根据相邻两列车之间的速度和距离关系,提出一种新的追踪列车加速度调整策略,建立相应的列车群虚拟编组加速度控制模型,当实现列车群的虚拟编组时,列车群中所有列车的速度相等,任意相邻列车之间的间距等于期望间距,同时,能够确保列车安全与乘客舒适度。本文以CRH380A动车组为背景验证模型,算例仿真结果表明,本文提出的加速度调整策略能有效实现列车群的虚拟编组;与移动闭塞方式相比,采取虚拟编组方式达到列车协同的时间减少9.7%,列车间距缩小10.1%,效率更高;将列车群视为一个整体时,实现虚拟编组的时间比将整个列车群分为多组时更短。

列车运行控制系统车载设备PHM实施方案

列车运行控制系统车载设备(简称:列控车载设备)是一种高度集成化的电子设备,针对其维护难点,提出将故障预测及健康管理(PHM,Prognostics and Health Management)技术引入列控车载设备维护。文章基于设备全生命周期管理理念,提出列控车载设备PHM实施方案,将设备功能需求与维修需求融合一体,使列控车载设备PHM系统的研发与列控车载设备的升级改造相协调,通过列控车载设备加装升级、数据处理与分析系统建设,在完善列控车载设备BIT和数据采集与分析功能的基础上,构建列控车载设备健康评估系统。并制定了列控车载设备PHM实施计划,稳步推进相关设备研制及系统研发与建设工作,使维修保障部门能够在列控车载设备健康评估系统支持下高效协同工作,实现故障处置闭环管理,推动列控车载设备维修转向视情维修模式。

基于lwIP的列车运行控制系统车载设备分组交换通信软件设计

无线通信网络是实现铁路行车调度和列车运行控制业务的关键技术之一。目前在用的GSM-R窄带网络在通信容量和性能方面已无法满足日益丰富的铁路运营需求。随着铁路无线通信技术从GSM-R电路交换向GPRS分组交换过渡,ETCS和CTCS列车运行控制系统规范均引入了TCP/IP协议来承载可靠传输服务。文章参考国内外相关标准规范,详细分析GPRS分组交换通信网络对等通信分层结构及车地通信流程,提出基于lwIP开源协议栈的列车运行控制系统车载设备分组交换通信软件设计。该软件具有分层架构和模块化设计,可在不修改原有列车运行控制系统应用软件及安全机制的前提下,仅对其电路交换通信部分进行简单改造即可完成升级,支持列控业务向GPRS分组交换网络的无缝迁移。该通信软件已成功移植到多款自主化列车自动驾驶(ATO,Automatic Train Operation)系统、列车自动防护(ATP,Automatic Train Protection)系统车载硬件平台及国产化操作系统中。

列车运行控制系统课程实验平台建设与教学创新

为解决列车运行控制系统课程到现场开展实验难、学生难以理解系统原理等问题,采用实物与软件仿真相结合的方式,构建覆盖普速铁路和高速铁路的列车运行控制半实物虚拟仿真实验平台,开展演示、实操和验证性实验。结合创新应用型人才培养目标,采用典型案例和自媒体化两种教学方法,在夯实理论知识的基础上,培养学生职业道德、安全意识、团队协作以及解决复杂工程问题的能力,提升学生综合素质。

“三金”建设背景下“金课”的建设探索——以列车运行控制系统课程为例

“金课”建设是高等教育改革中的持久战和攻坚战,有利于“金专”“金师”的建设。为了将华东交通大学列车运行控制系统课程建设为国家级“金课”,对课程特征和基本情况进行介绍,分析“金课”建设基本原则,从“金师”锻造、教学创新两个方面进行探索和实践,以促进课程发展。

基于OBE的列车运行控制系统线上线下混合教学改革的探索与实践

作为列车运行 “大脑和神经中枢”的列车运行控制系统,以分级的方式满足铁路运输在安全和效率方面的需求。《列车运行控制系统》作为铁路信号自动控制专业的核心课程,主要培养学生在列车运行控制运行维护的职业技能。线上教学实践,为《列车运行控制系统》混合式教学的发展带来了许多好策略和好方法,通过分析教师与学生线上和线下的教学实践活动,提出课程混合式教学中的研究问题和解决思路。

分阶段数据筛选的缺陷预测方法在列车运行控制系统软件质量评估中的应用

针对当前工程中存在的缺陷预测问题,包括历史数据不足、新工程缺乏充分的初始训练项目以及不同工程和案例之间数据分布的不一致性等问题,在此项目中,计划在前期工作的基础上,对多个项目中的缺陷进行详细的分类分析,并对它们进行分类。为了实现这一目标,提出了一种基于项目集的学习算法。首先,将从源数据集中挑选出与目标数据集分布最相近的一组数据项。接下来,在选定的项目集中,将选择与项目集相似度较高的项目数据。最终,将利用这些精选的数据来训练Naive Bayes模型,以期提高分类效果。以铁路运控系统的软件故障为例,进行了比较试验。实验结果表明,与项目内缺陷预测相比,本文所提出的分阶段数据筛选方法表现更优,不仅能够提升预测性能,还能有效减小训练数据与目标项目数据之间的差异。这种方法有望为多工程缺陷预测问题提供一种有力的解决方案,特别是在数据不足和分布不一致的情况下,可以辅助完成列车运行控制系统软件质量评估和相关确认活动质量评价。

《都市快轨(160km/h~200km/h)列车运行控制系统技术规范》于2023年7月1日起实施

中国城市轨道交通协会积极响应国家战略,2022年2月,协会批准《都市快轨(160 km/h~200 km/h)列车运行控制系统技术规范》团体标准计划项目立项。由交控科技股份有限公司、中国城市轨道交通协会专家和学术委员会、河北雄安轨道快线公司、北京交通大学、北京市基础设施投资有限公司等24家单位共同参与编制,于2023年7月1日起实施。

基于列车运行状态组合预测的虚拟应答器捕获方法

为进一步提高虚拟应答器(VB)技术在基于卫星定位的列车运行控制中的运用效果,分析常规VB捕获原理,从完善其不足的角度提出1种基于列车运行状态组合预测的新型VB捕获方法。首先,明确新型方法的捕获原理;其次,考虑列车运行状态的复杂性和规律性,采用交互多模型(IMM)结合容积卡尔曼滤波(CKF)的自适应IMM-CKF方法,对列车位置进行滤波估计和短期前向预测;然后,将长短期记忆方法引入列车运行状态预测问题,基于实时数据更新预测模型;最后,得到基于列车运行状态组合预测的VB捕获方法,有效改善常规方法中的VB漏捕获和捕获精度低等问题。基于京沈高铁现场试验数据,对比并验证新型方法和其他列车运行状态预测方法、VB捕获方法的性能。结果表明:尽管周期捕获计算平均用时较长,但新型方法下的VB捕获识别位置与下一个VB位置较近,不仅能保证100%的VB捕获率,而且在VB捕获误差均值上最大可实现70.23%的优化效果。

重载列车群组运行控制系统研究

传统列控系统在追踪间隔及运能方面达到瓶颈,列车群组运行控制系统打破传统闭塞制式,基于无线通信和动态协同控制实现列车区间紧追踪及站内高效接发车。分析群组运行控制需求并设计系统架构,从通信、定位、完整性、动态协同追踪及群组运行计划管理等关键技术进行研究,为铁路进一步运能提升、运输安全、多制式兼容及构建安全、高效、先进、经济的列控系统奠定基础。

基于通信的列车运行控制技术发展战略探讨

在讨论轨道交通列车运行控制系统发展趋势和特点的基础上,分析基于通信的列车运行控制系统(CBTC)的技术发展战略;提出将系统技术规范作为CBTC研究的核心,将COTS技术作为系统开发的重要途径,将安全标准和评估体系作为CBTC应用的关键。

货运铁路会让列车调度指挥与运行控制协同优化研究

针对既有货运铁路调度集中系统和列车运行控制系统分立设置,列车会让质量高度依赖调度员和司机的经验水平,突发事件响应慢等问题,构建货运铁路协同优化仿真系统,实现列车会让过程中调度指挥与运行控制的有机统一。首先依据货运铁路列车会让过程,增加通过列车和对向列车的位置、速度,以及列车牵引制动特性、线路条件等约束,构建列车协同会让优化模型;然后采用双深度Q网络(DDQN)进行模型求解,在计算列车速度曲线和选择列车工况序列时,考虑对向列车速度和距会让点的距离,协同优化通过、会让列车的运行过程。最后以某地方铁路实际线路、列车数据为例,验证模型和算法的可行性和适应性。试验结果表明,该系统可辅助调度人员实时掌握列车运行状态,有效调整列车运行速度,提高列车会让运输效率。