CBTC列车和非CBTC列车的混合运行研究

基于无线通信的信号(CBTC)系统作为我国先进的列车运行控制系统,在城市轨道交通建设中已被广泛采用。系统主要通过无线通信来实现列车与地面之间的双向通信,在特殊情况下,CBTC列车将会转变为非CBTC列车运行,使得线路中CBTC列车和非CBTC列车混合运行。结合实际运营情景,详细分析CBTC列车与非CBTC列车运行所依赖的信号系统,最终确保CBTC列车与非CBTC列车分别在正线和出入车辆段混跑时的安全运行,避免追尾事故。

基于Doc2vec-LightGBM的CBTC车载信号设备故障分类诊断方法

车载信号设备是城市轨道交通信号系统的重要组成部分,其运营过程中会产生海量离散化、片段化的日志文本数据。目前,CBTC车载设备故障记录文本仍存在语义不明确、词语冗余的问题,从而造成故障致因溯源难,针对此,提出一种基于Doc2vec-LightGBM的CBTC车载设备故障自动分类诊断方法。首先对故障文本使用Jieba完成文本分词,依据TF-IDF实现分词文本数据的特征提取,并采用Doc2vec训练文本分词向量;其次针对数据不均衡的问题,采用Borderline-SMOTE算法进行少数类文本向量数据的补全泛化;最后,通过训练轻量梯度提升机LightGBM分类器完成故障文本自动分类。采用某信号厂商所记录的1 133条故障文本数据进行分类实验分析,并与支持向量机(SVM)方法对比。实验结果表明,所提方法在分类精确率、召回率上分别为98.2%、97.5%,证明了该故障文本自动分类方法的有效性和优越性。

CBTC系统中计轴失效处理的研究

[目的]CBTC系统多采用计轴来提供列车辅助定位功能。然而,在计轴出现故障时,如果一律按“占用”处理,将会显著影响系统运营效率;而如果选择在实际无车时按“空闲”处理,则该处理方式不应降低系统安全性。因此,有必要研究CBTC系统在计轴失效时应如何处理。[方法]基于IEEE 1474系列国际标准和CZJS/T 0033—2015《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)接口规范-互联互通接口规范互联互通系统总体要求》,分析了CBTC系统内部计轴区段的状态处理,提出了CBTC系统内部计轴区段的状态机模型,并给出了CBTC系统内部处理计轴故障报告占用的方法。同时,还探讨了CBTC系统直接对实际空闲的计轴故障占用区段进行复位的可行性,并对两种提高计轴系统可用性的方法进行了比较。[结果及结论]IEEE 1474系列标准并不强制在CBTC系统中装备计轴。然而,考虑到CBTC系统的降级模式,通常在CBTC系统中装备计轴。在计轴出现故障并永久报告占用时,可采取的处理方法包括:人工复位以清除计轴故障、通过CBTC处理使CBTC列车正常运行,以及配置计轴监督区段以规避单一计轴区段失效对系统功能的影响。

基于惯性导航的城市轨道交通CBTC无线环境监测系统网格连续定位技术研究

[目的]由于城市轨道交通现有列车信标次级定位系统的定位精度为300 m,不能满足无线环境监测网格的高精准定位需求,同时GPS(全球定位系统)和北斗卫星导航系统不能用于地下轨道定位,因此,需对城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)无线环境监测网格连续定位技术进行深入研究。[方法]在城市轨道交通现有列车信标次级定位系统的基础上,采用信标辅助训练的惯性导航技术,通过多传感器融合定位算法,将惯性导航模块的传感器数据和ATS(列车自动监控)系统的信标数据相融合,实现城市轨道交通无线环境监测网格的连续定位。同时采用回归预测算法进行模型离线训练,用于提高城市轨道交通无线环境监测网格连续定位的准确性。[结果及结论]该系统可以实现无线环境监测网格的连续、实时定位,支持CBTC无线环境监测网格在隧道内部、高架下方,以及途经高楼林立和树木遮挡等多种复杂环境下的定位应用,定位精度达10 m,满足CBTC无线环境监测系统的定位需求,全面保障了城市轨道交通CBTC信号系统的安全。

城市轨道交通CBTC系统实时故障定位方法

[目的]为了实现城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统的快速故障诊断和定位,针对系统网络监测数据,提出一种基于时间约束的实时故障监测定位方法。[方法]介绍了所提CBTC系统实时故障定位方法的设计思路;提出了基于时间约束的故障定位算法;构建了CBTC数据监测系统,并进行了算法验证。[结果及结论]通过定义故障匹配模式,构建故障模式库,描述模式匹配规则并定义模式相似度;考虑CBTC系统中各子系统的通信周期、故障响应时间等功能需求方面的差异性,以及多系统之间的数据处理存在同步问题等,加入时间约束因素,时间约束以外的字符不能参与故障模式匹配;利用每次循环匹配失败点的位置,通过继承已匹配成功字符的信息,提高下一次匹配的效率,避免算法的回溯搜索,提高模式匹配效率。算法验证结果表明,所提算法能够快速、准确地定位系统中实时发生的故障。

基于强化学习的CBTC系统信息安全风险评估方法

城市轨道交通属于十分重要的基础设施,具有较高的安全苛求特性,其核心的列车运行控制系统信息安全是当前的研究热点。该文采用了复杂网络和强化学习等方法,研究了当前城市轨道交通中应用最为广泛的基于通信的列车运行控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统的信息安全风险。分析了CBTC系统的信息安全风险要素;基于复杂网络理论构建了CBTC系统的信息域模型;研究了CBTC系统的信息安全风险量化方法,并基于强化学习评估了系统最严峻的风险面。经过实例验证,提出的方法能够有效评估CBTC系统的信息安全。

城市轨道交通CBTC信号系统节能运行方案探讨

城市轨道交通能源消耗主要集中在列车运行能耗和运营系统设备能耗两大部分。该文从减少列车运行能耗角度提出一种CBTC信号系统节能运行方案。在设计时刻表过程中,在满足服务质量的同时,减少服务列车数量,同时为列车节能驾驶留出余量。协调列车的进、出站,以使制动列车产生的再生能量为牵引列车利用。根据客流情况,动态调整时刻表,提高满载率、减少空驶,提高能量利用效率。优化驾驶策略,充分利用站间线路特点和计划运行时间,减少不必要的牵引,降低能耗。

200 km/h列车速度信号CBTC系统适应性分析

已开通运营的信号CBTC系统线路最高运行速度为160 km/h,针对列车运行速度提高至200 km/h的运营需求,从信号系统基础设备、信号系统ATP/ATO设备、车辆性能、轨旁设备布置、交流25 kV供电、车-地无线网络传输等几个方面进行适应性分析,并提出解决方案。可为后续线路研究200 km/h运营速度的信号CBTC系统配置提供参考。

CBTC系统车地通信数据丢失故障研究

车地通信质量直接关系到CBTC系统的正常运行,为保证车地通信的稳定性和可靠性,对CBTC系统组成及车地通信技术原理进行分析。以泰雷兹CBTC系统的关键设备轨旁无线接入点(AP)为研究对象,利用频谱仪对现场AP的发射功率、场强覆盖进行测量,判断AP的状态,从而找出引起车地通信数据丢失故障的原因,并采取应对措施,以实现车地通信质量的有效提升。

都市圈轨道交通CBTC制式与CTCS-2制式互联互通方案的研究

针对都市圈轨道交通CBTC系统和CTCS-2系统跨信号系统制式互联互通的运营需求,初步分析了互联互通的前提条件。提出“双套地面设备方案”“地面设备兼容方案”“双套车载设备方案”“一体化车载设备方案”四种互联互通方案,对工程投资、工程实施、运营维护等方面分析对比。重点研究跨信号系统制式互联互通中央级实施方案、车站级实施方案,并对CBTC制式和CTCS-2制式切换流程进行分析,给出符合近期信号系统领域技术发展现状、符合技术发展趋势的推荐方案。

新型复式交分道岔在CBTC车辆段的应用与研究

从信号系统控制的角度出发,在研究传统复式交分道岔控制方式的基础上,以台州市域铁路S1线CBTC车辆段内设置的复式交分道岔为例,提出新型复式交分道岔在CBTC制式下的应用。结合传统复式交分道岔,从新型复式交分道岔的控制原理、逻辑处理、列车控制方式等方面,介绍其优化设计方案和控制方案,以便为后续新型复式交分道岔在CBTC车场的应用提供重要的指导和借鉴作用。

基于CBTC信号系统开通运营前培训体系的构建

在城市轨道交通CBTC信号系统设备安装阶段完成后,除了通过不同层级的系统功能测试、试验与调试工作外,现场人员配备及其本身专业技能也是最终判定系统是否能够安全可靠地投入运营的条件之一。本研究通过构建各部分互相协调促进的培训体系,满足开通运营前各项信号设备设施维修、维护及故障处理等方面人员系统培训的要求。依托本培训系统,在完善改进后可适用正式开通运营后建立信号系统培训体系工作。

基于CBTC系统的城市轨道交通信号控制优化研究

随着城市化进程的发展和城市交通压力的增加,传统城市轨道交通信号系统所面临的问题和挑战愈加严峻。这些问题包括列车运行安全间距过大、系统灵活性不足、实时数据处理能力落后等,均限制了城市轨道交通系统性能的发挥。因此,本文论述了通过引入先进信号控制技术,如CBTC系统,可实现更高分辨率的列车位置确定的方式和高容量的运行管理,并进一步优化信号控制技术,提升列车间运行效率和线路通行能力,满足现代城市轨道交通的高效率和智能化需求。同时,本文还探讨了优化方法和技术的应用,并通过某某地铁的案例分析,验证了CBTC信号控制系统优化的实际效果。

城市轨道交通信号与通信基础CBTC系统教学研究

在城市轨道交通快速发展的背景下,社会对信号系统专业人才的需求日益增长,CBTC 系统的不断更新和完善也对信号系 统教学提出新要求。本文首先阐述了 CBTC 系统的理论基础,包括系统构成、原理和关键技术等,接着分析了 CBTC 系统的教学现 状与挑战,即在现有教学方法中,理论教学虽能系统传授知识,但内容往往较为抽象、缺乏互动;实践教学虽能提高学生的动手 能力,但又面临实践资源有限、项目单一等问题,同时,教学还面临技术更新快、实践条件有限的挑战。为应对这些挑战,本文 提出了教学创新方法,如应用虚拟仿真教学模式,该模式包含模拟真实场景、高度交互性、可灵活调整等功能,能够提升教学效 果,为学生提供安全的学习环境、提高学习效率、培养实践能力;还可以采用案例教学与实践结合的方式,案例选择应具有代表 性、真实性、综合性、复杂性、启发性和挑战性;实践环节设计可在案例分析的基础上设置任务、组织小组合作实践,并进行成 果展示和评价。通过上述方式,本文旨在培养掌握先进CBTC系统知识和技能的高素质专业人才,以满足城市轨道交通行业需求。

信号CBTC系统不同车地通信制式无缝自动切换方法研究

针对轨道交通线路不同建设周期场景下承载信号CBTC系统的不同车地通信制式自动切换的需求,构建了基于无缝冗余协议的信号CBTC系统传输组网方案。通过分析基于WLAN和LTE的车地通信组网架构,提出不同车地通信制式切换的原则和需求,结合可实现无缝自动切换的通信协议,形成基于无缝冗余协议的信号车地通信系统组网方法及信号列控系统数据传输的主要流程机制。工程验证表明,该方法可完成信号CBTC系统数据在不同网络制式下的自动切换,具有较好的实时性和准确性。

CBTC系统保护区段触发策略的优化

[目的]城市轨道交通线路的CBTC(基于通信的列车控制)系统在特定场景中具有一定的局限性:当一条进路存在多个保护区段时,联锁无法根据列车的前进方向灵活选择保护区段,难以满足灵活、自动建立进路的需求,需要优化保护区段触发策略。[方法]简要介绍了CBTC系统下进路触发及保护区段设置的基本原理,列举了既有保护区段控制方案下的2个典型问题场景。提出了保护区段触发策略优化方案,即由ATS(列车自动监控)自动选择保护区段方向并交由联锁执行。以场景一(列车跳停回库)为例,根据列车动力学特征,对优化前后的列车跳停性能进行了对比分析。[结果及结论]以列车跳停回库为场景案例的分析结果表明,优化保护区段控制策略后,列车跳停的时间性能大为提升。此优化方案具有可行性,可显著提高办理保护区段的灵活性,提升列车跳停的效率。

市域铁路CBTC与CTCS-2贯通运行方案研究

[目的]为了满足市域铁路CBTC(基于通信的列车控制)信号系统与铁路CTCS-2(中国列车控制系统2级)信号系统互联互通的运行需求,特开展本研究。[方法]在现有CBTC和CTCS-2信号系统的架构基础上,提出该两种信号系统的融合方案。对两种融合方案在成本投入、影响范围、改造难度和适用范围这4个方面进行比较,最终选用车载设备同时满足两种不同信号制式地面设备的融合方案。其中,地面设备秉持“CTCS设备尽量少变,增加或修改CBTC设备”的设计原则,车载设备秉持“ATP(列车自动保护)核心设备独立,外围部件尽量共用”的设计原则;在保证系统运营效率、满足CTCS-2相关标准的前提下,提出“列车从CTCS-2线路转换至CBTC线路的转换方案”和“列车从CBTC线路转换至CTCS-2线路的转换方案”,以实现市域铁路CBTC与CTCS-2双向互联互通贯通运行。[结果及结论]研究结果表明,该选用方案的实现能够提升市域铁路运输效率,优化运输组织与管理,完善轨道交通网络化功能,促进中心城市与周边城市的协调发展。

城市轨道交通信号CBTC系统的应用与优化

随着城市化建设进程的不断深入,我国各大城市都已经拥有或正在规划建设城轨交通系统。在这种发展背景下,选择科学、适用的城市轨道交通信号系统,保证车辆的安全行驶就成为了城市轨道交通建设过程中的一项重要任务。基于此,首先针对城市轨道交通信号的应用模式进行了分析,然后给出了城市轨道交通信号系统的具体应用策略。

基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价

由于目前对CBTC系统的可靠性分析较少,提出一种基于云模型和组合赋权法的CBTC系统的可靠性评价方法。首先根据CBTC系统的结构和功能,建立了系统的功能型层次模型,并采用组合赋权法确定底层设备的主观和客观权重值,根据加法合成法得到系统的综合权重值;然后,计算CBTC系统底层设备的可靠度,并使用云模型表示;最后,将虚拟云计算的CBTC系统可靠性综合指标新云和可靠性评价集的云模型进行相似度比较,输出评价结果。结果表明,基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价方法可以正确客观地描述该城市的CBTC系统完成规定功能的能力,为研发和评估CBTC系统提供借鉴。

基于OFDM技术的CBTC系统中列车速度对车地通信传输性能的影响

基于通信的列车控制(Communication-Based Train Control,CBTC)系统是一种采用先进的通信、计算机技术,连续控制、监测列车运行的列车控制系统.为了提高CBTC系统的传输效率,将正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)运用于CBTC系统,从OFDM系统的工作原理出发,研究了列车速度对于OFDM系统子载波非正交性的影响,并以无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)技术中的OFDM参数为例,对列车速度引起的信道相干时间变化进行了深入分析与计算.理论计算与仿真结果表明:列车速度对子载波间正交性的影响可以忽略不计;在同样报文长度、不同列车速度下,最低的传输速率并不一定能得到最低的误帧率(Frame Error Rate,FER);通信系统应该根据信道时变情况以及报文长度分别选择不同的传输速率以得到最低的FER.