动车组车载列控设备的维修体制探讨

对现有动车组车载列控设备维护检修模式进行分析,阐述了适合动车组车载列控设备的维护检修模式的理念,并探讨了动车组车载列控设备维护检修模式的发展趋势。

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。

列控车载设备不同工作模式下运行方案研究

针对高铁动车组列车进出动车段(所、存车场)的不同运营场景,对动车存车场内岔区侧向允许通过速度低于列控车载设备顶棚限制速度导致的列车紧急制动等问题进行了研究。通过对典型动车存车场内站场布置方案、道岔号码选择、信号系统设置情况进行分析,结合动车组列车进出动车存车场的特殊运营场景,分析了CTCS-2级列控车载设备在不同工作模式下存在的运行风险,即动车存车场内设置9号道岔时其侧向允许通过速度会对列车安全运行造成影响。在此基础上,根据新建和既有动车段(所、存车场)的不同情况提出了两种优化方案,优化后的方案已在部分工程中进行了应用,同时也为后续铁路的工程设计、运营维护提供了借鉴。

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。

基于VMD-ICSO-GRU的高铁列控车载设备故障率时间序列预测

有效地预测高铁列控车载设备故障率对合理分配设备备品、制定维修计划、减少故障发生具有重要意义。以列车运行控制系统的历史故障数据为对象,提出一种基于变分模态分解(VMD)和门控循环单元(GRU)的故障率预测模型。首先,利用VMD将车载设备故障率时间序列分解为一组包含不同频率信息的子序列,降低原始序列的非平稳性;然后,针对分解后的各个子序列建立多个基于GRU的时间序列预测模型,为提高预测精度,提出一种改进的猫群优化(ICSO)算法自适应设置各个GRU网络参数;最后,叠加各子序列预测结果得到最终故障率预测值。收集CTCS3-300T型列控车载设备历史故障数据进行实验,结果表明,相比于其他时间序列预测模型,本文模型得到的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为0.0445和0.0391,均低于其他模型,验证了其有效性。

基于BERT-CNN的城轨列控车载设备故障分类

针对基于通信的城市轨道交通列车控制系统车载设备故障排查困难,故障维修日志由于信息零散、语义模糊及归类混乱等导致的传统文本分布式表示与浅层机器学习算法分类精度低等问题,提出一种基于焦点损失函数BERT-CNN(bidirectional encoder representations from transformers-convolutional neural network)的故障分类方法,建立故障处理及结论、故障现象的关系模型.利用预训练好的BERT模型微调获取故障现象的词向量,充分捕捉融合了上下文的双向语义并关注重点词汇;利用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)进行训练,改进损失函数以缓解数据类别不平衡引起的性能下降问题.通过对某车载信号工区数据进行实验,对比基于交叉熵损失函数的BERT-CNN、单一BERT模型与word2vec-CNN(word to vector-CNN)方法,基于焦点损失函数BERT-CNN方法在分类指标上最优,对某些样本数量少的类别能够更精准分类.研究结果有助于建立更完善的智能运维故障案例库.

CTCS2-200K型列控车载设备掉码原因分析

针对CTCS2-200K型列控车载设备在渡线岔区偶发性掉码问题,首先通过对比分析同一地点不同车次列车轨道电路码接收情况,发现掉码与列车速度有关,也与上下行载频切换命令的配置参数有关。然后减小该参数后进行现场试验验证,结果表明:列车以不同速度进站场景下,再未发生过掉码问题。最后提出相关思考,为处理其他类似问题提供参考。

CTCS3-300T型列控车载设备单电台故障软件优化与实施

在CTCS3-300T型列控车载设备中,单电台故障是导致车载侧无线通信超时的主要原因。通过分析电台实际运行数据,发现电台V2.3.31版软件存在复位不彻底问题;提出通过电台内部看门狗芯片进行电台硬复位的优化建议。软件版本升级后的运行结果表明:电台硬复位功能实际运用效果良好。

基于PSO算法的高速铁路列控车载设备可靠性优化研究

高速铁路列控车载设备的可靠性设计是系统设计过程中的重要环节,其分配结果对系统研发周期、可用性及全生命周期成本等指标均有影响。粒子群算法的特征是通过粒子迭代收敛实现多目标的优化,可以满足可靠性优化需求。研究选取平均故障间隔时间、研发成本和使用维护成本作为目标进行优化方案设计,找出满足技术要求且节约成本的最优解。实际计算过程中,不同目标之间的优化过程是矛盾的,无法使其全部同时达到最优状态,可靠性和成本之间也是如此。利用粒子群算法构造出一个评价函数,函数变量为与可靠性和成本相关的上述3个目标,便于在优化过程中将多个目标求解转变为单一目标求解,最终实现不同目标值之间的取值平衡,达到优化目的。通过某列控车载设备各单元平均故障间隔时间值将故障树算法与粒子群优化算法进行对比,验证优化方案。

CTCS-3级列控车载设备高速适应性关键技术

从CTCS-3级列控系统工程建设角度出发,对包括基于多路速度传感器数据融合的测速测距策略、列车制动模型及CTCS-3/CTCS-2级动态转换机制等CTCS-3级列控车载设备高速适应性关键技术进行研究。根据不同类型测速传感器的特点,采用车轮速度传感器与雷达相结合的方式实现列车速度的安全测量,并运用联合卡尔曼滤波理论提出基于多路传感器数据融合的测速测距算法策略。结合列车移动体的控制特点,在国际铁路联盟UIC 544—1标准的基础上,提出1种改进的分段式减速度计算的列车制动模型,可兼顾行车安全和效率。针对列车运营模式的兼容性与可靠性,采用兼容CTCS-3级和CTCS-2级的双模冗余设计,使CTCS-3级列控车载设备同时具有CTCS-3级控车功能和CTCS-2级控车功能,并通过输入信息共享和等级转换时信息交换等技术手段,实现CTCS-3/CTCS-2级之间的平滑动态转换。研究成果已在武广高速铁路上实施,满足了列车高速安全运行的要求,并提高了等级转换时的列车运行效率和旅客舒适度。

基于LSTM-BP级联网络的列控车载设备故障诊断

列控车载设备是保障高速列车行车安全、提高运输效率的核心组成部分,快速有效地诊断其故障类型具有重要意义.针对300T型列控车载设备故障文本数据的错综性和时序性,提出一种基于LSTM-BP级联网络模型的车载设备智能故障诊断方法.首先,采用贝叶斯正则化(Bayesian Regularization,BR)算法优化BP神经网络提高模型的泛化能力;其次,利用长短时记忆网络(Long Short Term Memory Network,LSTM)的记忆特性,充分学习具有时序性的故障特征信息,解决BP神经网络模型难以准确诊断关机误报和引发故障等问题;最后,利用实际数据对模型进行多次试验分析,BR优化的神经网络模型分类准确率为85.06%;而LSTM-BP级联网络模型分类准确率达到95.10%,能够很好地解决对关机误报和引发故障诊断不准确的问题,验证了本文所提出的智能故障诊断方法的有效性.

列控车载设备控制程序及参数远程实时更新方法

针对既有列车控制系统不具备对车载设备控制程序及参数进行远程在线实时更新功能的问题,提出一种基于无线传输和嵌入式的列控车载设备控制程序与参数实时更新方法,在无线机车信号实际应用测试中表明,所实现的程序更新机制具有较高的适应性和可靠性,可有效提高运营中的车载设备程序升级效率,提高了对列车控制的安全性,降低了系统维护成本.

列控车载设备的控车核心算法

针对高速列车运行超速安全防护,提出列控车载设备的控车核心算法,总体架构包括动车组制动参数导入、线路数据输入、安全距离预留、模式曲线生成和速度监控处理。算法功能模块划分为制动参数处理、线路数据处理、模式曲线处理和速度监控处理4个模块,其中控车曲线计算公式为列控车载设备控车核心算法关键,分别给出紧急制动曲线、常用制动曲线、紧急制动触发曲线和常用制动触发曲线的计算公式。在真实设备实验室内进行不同线路坡度和线路速度条件下的动车组制动实验,测得列控车载设备模式曲线制动距离,并将其与仿真算法软件计算的距离进行对比验证。结果表明:列控车载设备控车核心算法仿真结果与真实列控车载设备实时监测结果误差率不大于0.08%。将控车核心算法应用于新建铁路客运专线闭塞分区的符合性验证可知,该算法简化了仿真数据配置,减少了测试工作量,有利于缩短检算周期,并能及时反馈闭塞分区符合性检算结果,具有理论和实用价值。

动车组列控车载设备的维修方式初探

对动车组列控车载设备维修中存在的问题进行了分析,并对现行的维修体制与维修方式进行了有意义的讨论,提出了改进动车组列控车载设备维修方式的建议。

列控车载设备自动测试系统的设计及实现

针对列控车载设备的检测维修保障的迫切需求,基于VXI总线技术设计列控车载设备自动测试系统的结构及软硬件,集成多种仪器仪表,整合实验室测试设备,建立一个自动测试软件开发平台,完成对多类型被测对象的测试、分析与诊断,实现车载设备板卡自动化功能、性能和集成测试。

基于DMI的列控车载设备运用过程复现系统关键技术研究

在列控车载设备运用过程中,通过人机界面(DMI)单元以便于理解的方式引导司机完成控制操作,进行列车速度监控。在实际的运营过程中,由于列控车载设备故障、司机操作等原因可能对运营造成影响,为了对运营过程进行分析,需要一种可以复现列控车载设备运用过程的系统。首先介绍基于DMI的列控车载设备运用过程复现系统框架和基本原理;其次介绍将DMI发送给列控车载设备主机的消息还原成正确的司机操作的关键技术,最后对司机操作进行分类,并给出模拟各类司机操作的方法。

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。

列控车载设备诊断维护终端的设计与实现

诊断维护终端可以向车载设备下载配置参数,也可以从车载设备下载应用故障记录,是一种提高车载设备可维护性的工具。介绍列控车载设备诊断维护终端的工作原理、系统设计及关键技术。

200C型列控车载设备关键技术及核心部件深化研究

200C型列控车载设备是中国第一代CTCS列控车载设备,基于引进国外的核心部件和关键技术实现列车运行安全防护功能。在200C设备中有部分核心部件和关键技术作为非技术转让项目,给200C设备的功能扩展、系统升级,以及运用和维护带来极大困难。以核心部件CFSK模块替代方案和系统软件升级为例,详细介绍200C关键设备技术深化研究的过程和成果,为全面实现列控车载设备自主化提供借鉴。

列控车载BTM设备电磁干扰故障处理

动车组电磁环境复杂,列控车载BTM设备容易受到电磁干扰。结合北京电务段现场故障案例,对列控车载BTM设备电磁干扰故障进行分析,提出干扰排查方法及防干扰解决措施。