基于卫星定位的区间列车轨道占用检测方法研究

列车轨道占用检测是列车行车间隔控制的重要条件,已有的区间列车轨道占用检测方法是利用轨道电路或者计轴器等地面设备来确定的,建设和运营成本较高。本文提出了基于卫星定位GNSS(Globe Navigation Satellites System)的区间列车轨道占用监测方法,即在列车车头和车尾分别安装卫星定位接收机,通过分析卫星定位解算过程,建立评估定位风险的公式,分析不同置信区间、不同定位漏检率和误检率等因素,得出列车位置定位水平保护距离HPL(Horizontal Protection Level),结合地图匹配技术,得出列车在轨道上的占用估计,即利用列车车头与车尾的最不利位置来确定列车的轨道占用。

基于北斗-陀螺仪组合定位的轨道占用判别方法研究

自主定位是CTCS-4级列控系统对列车定位的要求。在车站内的平行股道区段,轨道占用判别是列控系统获取列车位置信息的重要环节,而现有判别方法尚未满足CTCS-4级列控系统需要。本文使用北斗卫星导航系统与微机械陀螺仪组合定位的技术进行列车定位,重点研究其中的列车轨道占用判别方法。该方法应用模式识别,对从卫星定位系统及惯性传感器获得的列车运行状态进行实时分析,判别当前轨道占用。实验表明,该方法响应时间小于3s,对样本数据判别结果与实际相符,能够很好的辅助列车获取位置信息。

地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法

卫星导航在铁路运输系统众多基于位置的应用服务中具有广阔的应用前景,我国自主建设的北斗卫星导航系统已正式开始提供区域服务,为卫星导航在铁路系统中的应用发展提供了重要契机。在采用卫星导航实现列车定位的过程中,列车轨道占用状态的估计识别是列车位置描述的重要内容和定位正确性必要前提,本文结合高速列车追踪接近预警系统这一应用背景,根据系统功能及性能的实际需求,提出一种基于地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法,该方法利用地图辅助信息对北斗/惯导融合所需系统模型进行约束,并采用交互多模型估计策略将列车组合定位过程与轨道占用状态估计进行结合,有效实现了轨道占用识别的实时性和自主性。论文采用实际现场测试数据对所提出的轨道占用估计方法进行了验证,并通过与GPS模式的比较探讨了我国北斗卫星导航系统在铁路系统应用中的可行性和实际性能。

基于GNSS的轨道占用识别技术综述

列车的位置信息是列车控制系统的重要的基础信息,基于卫星导航(GNSS)的列车定位是近年来的研究热点,轨道占用识别是实时确定列车所在的股道及具体位置。本文介绍基于GNSS的轨道占用识别的原理,分析GNSS技术应用于轨道占用识别的可行性以及应用中的难点,包括GNSS用于轨道占用识别的精度及完好性问题,以及初始定位时的轨道识别问题。阐述目前国内外已有的一些基于GNSS的轨道占用识别方法,包括检测道岔状态、辅助应答器、检测航向角、地图匹配、隐马尔可夫模型,详细分析其原理、功能以及优缺点,认为采用隐马尔可夫模型进行定位不需要其他辅助手段,并可以有效地解决初始化定位问题,是一种较好的方法,需要进一步研究并进行实际测试验证。

基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法研究

为解决区间列车轨道占用判别问题,满足CTCS-4级列控系统需求。提出一种基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法。建立列车GNSS双差定姿数学模型,在获取列车基线航向角的基础上,提出一种基于粒子滤波的风险敏感滤波算法,通过引入风险敏感因子来解决由于系统的不确定性而导致滤波器鲁棒性差以及发散问题,与此同时提出一种支持向量机的分类算法,通过对定位数据的分类来判别轨道占用情况。对可见卫星数量和HDOP值对轨道占用判别的影响做进一步研究,得出优化参数。实验表明该方法的可行性和有效性,为未来卫星定位技术在列车中的应用提供一定的参考价值。

基于卫星导航的列车轨道占用加权识别方法研究

全球卫星导航系统在列车位置服务中的研究越来越广泛,基于卫星导航的列车定位方法可结合轨道电子地图将卫星定位结果转换为一维轨道里程值,其中列车轨道占用状态的正确识别是列车卫星定位的基础.本文提出一种基于地图匹配的适用于道岔区段内列车轨道占用加权识别方法,首先构建列车卫星定位的置信区域,然后计算置信区域内的线路数据与原始卫星定位结果的距离偏差和方向偏差等,对列车的轨道占用状态进行识别,并综合考虑铁路线路的拓扑结构,以及列车运行状态以提高运算效率.结合现场数据并与垂直投影法和交互多模型法对比可知,本文方法在保证轨道占用识别正确率的基础上,提高了计算效率.

基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法

识别列车所在轨道,是列车运行控制系统必不可少的功能.提出一种数字轨道地图辅助的基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法.首先,在考虑全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)与方向相关测量误差的基础上进行地图匹配,采用卡尔曼滤波算法处理速度测量值,通过加权求和的方式对GNSS与速度信息进行融合,获得列车沿轨道方向的一维位置;其次,对列车位置假设进行贝叶斯建模,计算在给定GNSS与速度测量的前提下所有可能的位置假设的概率;最后,与设置的假设概率阈值进行比较,对不同的识别结果进行分类.实验结果表明,基于贝叶斯建模的轨道占用识别法能够减少剔除小概率假设所需的距离,与垂直投影法相比,该方法可以对列车所在轨道做出更确定的判断.

基于粒子滤波的列车轨道占用判别方法

基于全球导航卫星系统(Global Narigation Satellite System,GNSS)的列车定位系统降低了铁路建设与运营的成本,而正确识别列车所在道岔区段是列车卫星定位的前提.为提高列车轨道占用判别过程的准确性及实时性,提出一种基于粒子滤波(Particle Filter,PF)的列车轨道占用判别方法.以PF原理为基础,根据列车当前位置,设置可调节误差置信区域对相邻道岔节点进行检索,有效避免漏检索、重复检索的问题.其次,将轨道占用判别过程建模为列车运行位置与线路地图候选区段的实时匹配过程,在与之拓扑连接的候选道岔区段上随机生成粒子进行列车的实时追踪;将各时刻粒子运动状态与列车定位点之间的距离误差及航向角误差作为加权函数,通过计算与道岔节点邻接轨道区段的累计粒子权值,得出最大概率占用区段,实现对列车所在道岔区段的正确判别.最后,结合实测数据与现有轨道占用判别方法进行对比.实验结果表明:基于粒子滤波的列车轨道占用判别方法可以有效识别当前轨道,其平均识别距离比直接投影方式稳定识别占用轨道的距离减少了约6.5 m,比加权识别方法减少了约3.8 m,具有一定实时性.

光纤光栅传感技术在轨道交通轨道占用检查中应用研究

轨道占用检查装置是轨道交通信号系统关键基础设备。针对目前轨道电路、计轴设备易遭受电磁干扰等缺点,提出一种基于光纤光栅传感技术的轨道占用检查方案。通过现场试验,该方案可以通过FBG传感器的反射中心波长变化,准确的区分轨道是否被列车占用,为轨道交通轨道的占用检查装置发展提供一种新的方向。

铁道信号智能网络监测系统轨道占用检测方案设计

针对现有铁道信号监测设备结构复杂、无法直接采集原始数据等问题,采用光纤Bragg光栅传感机理,以轨道电路为监测对象,设计铁道信号智能网络监测系统轨道占用检测方案。仿真实验显示,光纤Bragg光栅中心波长漂移量正相关于纵向应力的变化,亦即正相关于钢轨受力形变造成的弯矩变化,在平均发生0.5‰应力改变的情况下,波长漂移值为0.54 nm,且具有成本优势,在铁道信号监测中应用价值比较高。

轨道区段占用检测系统的NB-IoT网络通信节点设计

针对轨道区段占用检测系统的网络通信需求,研发一种高效可靠的基于阿里云平台的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)网络通信节点。利用光纤光栅传感器、超声波探头等设备采集轨道区段的列车占用信息和钢轨裂缝探伤检测信息,通过基于移远BC260Y模组所设计的NB-IoT无线通信节点将数据上传到阿里云平台进行数据记录。通过上位机和App程序,用户可以实时查看轨道区段的占用检测信息和钢轨的损伤情况。所设计的NB-IoT网络通信节点主要包含4个方面,分别为NB-IoT模块电路、串口通信模块电路、USIM接口模块电路和电源模块电路。不同于传统的“两跳”方案,所设计的NB-IoT网络通信节点无需中间网关设备,具备广泛的覆盖范围、低终端功耗以及高成本效益等特点,可有效提升高铁轨道区段占用检测的网络通信效率和可靠性。

列车轨道占用自动识别算法

为解决列车在道岔及平行股道区段的轨道占用自动识别问题,基于LTS-Hausdorff距离,结合D-S证据理论,提出了一种新的列车轨道占用自动识别算法,建立了可用于列车轨道占用自动识别的轨道LTS-Hausdorff距离参考模板,分析了LTS-Hausdorff距离的计算过程及轨道占用自动识别决策方法,研究了列车速度与搜索阈值对自动识别算法的影响。验证结果表明:在轨迹点数量为10时,该识别算法和基于最大似然准则的轨道识别决策的识别结果相同;列车速度越高,轨迹点越少,算法仍可进行有效识别;搜索阈值越小,算法实现时间越短。可见,识别算法有效。

区间占用检查逻辑的建模与安全分析

在轨道电路发生故障或分路不良时,列控中心无法根据轨道电路继电器的状态准确判断区间列车占用情况,进而使得调度中心屏幕上出现所谓故障"红光带"和故障"飞车"现象,带来安全隐患。为降低运行风险,首先明确指出了轨道占用的4种逻辑状态,并在列控中心软件设计中加入占用检查逻辑层,对轨道电路继电器状态及状态转换进行处理,将安全的区间占用逻辑状态发送给调度中心。运用Markov决策过程方法描绘逻辑状态处理过程,并以四色准确显示占用情况,强化了规范中限制条件的不适用情况,并通过定量计算得出单程危险失效概率为2.120×10-10,证明了设计的隐患风险在可接受范围之内。

FFT在25Hz相敏轨道电路信号处理上的应用

采集25Hz相敏轨道电路信号,通过这个信号来判断轨道的占用情况。FFT是离散傅里叶变换的快速算法,可以将一个信号从时域变换到频域。本文主要研究FFT算法在25Hz相敏轨道电路信号处理上的应用。传统铁路系统采用交流双元双位继电器采集25Hz相敏轨道电路上的信号,来判断轨道的占用情况。新一代全电子计算机联锁系统,基于数字信号处理技术,对25Hz相敏轨道电路上的信号进行采集和处理,并将处理结果作为判断轨道占用状态的依据,发送给后续的联锁逻辑处理单元。

浅析大连地铁1号线正线轨道检测设备

本文介绍了大连地铁1号线轨道检测设备的原理、系统组成及技术特点,并与传统的轨道电路进行了对比,阐释了计轴设备的优缺点。

城市轨道交通液压缓冲滑动式车挡设计研究

介绍城市轨道交通最常用的液压缓冲滑动式车挡的结构特征、工作原理及主要技术参数,给出液压缓冲滑动式车挡的关键部件配置和轨道预留安装长度的计算流程,并提供不同工况下液压缓冲滑动式车挡的配置和轨道最小预留安装长度的参考值。

浅谈计轴系统解决轨道电路应用技术

本文采用计轴技术,彻底解决煤粉末漏泄造成轨道电路调整分路不良、分路不彻底、驻留红光带等问题,为特殊道床线路轨道区段提供可靠实用安全检查设备。

基于道岔曲线信息的列车定位方法研究

在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节.传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题.本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位.文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程.现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.

基于弱光栅阵列应变传感的驼峰溜放监测方法研究

针对现有驼峰溜放监测技术易受电磁干扰和外界环境影响,且很难实现大容量、高密集测量的不足,提出一种基于弱光栅阵列应变传感的驼峰溜放监测方法。首先,采用反射率仅为0.2‰的弱光栅阵列及混合复用组网技术解决了大容量、高密集检测的难题;其次,结合有限元模型和轮轨耦合理论对轨道受力情况、传感器灵敏度进行推导分析;最后,将封装好的光栅阵列传感光纤安装在试验现场,并进行了压道实验。结果表明,该方法能够准确识别溜放车组的轮轴信息、行车方向以及轨道占用信息。系统可靠性高、灵敏度较高,为轨道占用检查技术提供了新的思路。

CTCS-4级列车控制系统研发关键点分析

CTCS-4级列控系统是中国列车运行控制系统(CTCS)规划中的最高一级,目前尚处于理论研究阶段。针对该系统特点进行分析,归纳总结研发该系统所存在的关键问题及难点,为进一步的系统研发奠定基础。