Design on Model-based Visualization System for Civil Aircraft Airborne Equipment Identification Test

To meet the needs of complex system equipment testing and realize the visual management of different test projects,this article establishes a test project management system based on the actual situation of aviation equipment testing system and the concept of big data,using visual data management and analysis techniques.This system solves the comprehensive management of multi-type test projects.Combined with the actual engineering verification process,it can be found that the system can realize the visual management of test projects and effectively ensure the smooth completion of the identification test project of a certain type of aircraft′s complex system.

高速铁路列控车载设备故障诊断的研究及应用

列控系统中车载设备故障具有复杂性和不确定性,且数据记录非文本化,传统的基于专家知识的诊断方法效率低下且精确度不佳。贝叶斯网络(BN)在处理不确定性和相关复杂性问题方面具有显著优势,本文以CTCS3-300T型车载设备为研究对象,建立贝叶斯网络模型进行故障诊断。通过分析典型车载设备故障处理现状,提出一种结合专家知识、故障数据集和K2算法的贝叶斯网络模型研究方法;利用K2算法和最大似然估计法分别进行结构学习、参数学习,从局部到整体优化贝叶斯网络诊断模型,实现故障的快速定位;建立最优贝叶斯网络模型,并进行推理计算,其故障诊断准确率为87.1%。与传统的专家知识模型相比,最优贝叶斯网络模型的故障诊断准确率提高了37.4%。经实例分析和模型验证,该模型能够保证故障诊断结果的准确性且提高故障诊断的效率。

基于模型演化的列控车载设备组合测试案例重构方法

车载设备作为列控系统的关键设备之一,其测试需求在不断迭代。测试案例重构通过更新原有组合测试集覆盖变更的测试需求,实现对测试案例的高效重用,对生成演化后的测试集具有重要意义。根据车载设备输入模型的变化情况,提出一种基于模型演化的测试集重构方法。首先,通过比较演化前后组合模型的差异性,辨识出失效和新增的测试需求,并结合测试参数、参数取值、约束可能出现的演化情况分析两类测试需求的具体构成;其次,基于演化后的组合模型,依次采取修改、扩充、新增3个步骤重构原有测试集,修改不满足变更测试需求的原有案例,扩充新增参数取值,新增案例覆盖剩余测试需求;之后,根据约束间的相容性,将互不干扰的多条约束置于1条测试案例集中处理以精简测试集;最终,得到完备覆盖所有演化后测试需求的组合测试集。以车载设备模式转换等3种场景为例,对本方法进行了验证,研究结果表明:相较于现有方法,本方法能更充分地重用原有案例,测试集总体重合度提高了7.82%,后续人工修改测试案例文档的工作量相应减少,时间成本可降低18.26%。

基于STAMP与组合测试的城轨全自动运行系统车载设备安全测试方法研究

针对现有城轨全自动运行系统车载设备测试安全性需求考虑不足与测试用例规模较大的问题,提出一种基于STAMP理论与组合测试的城轨全自动运行系统车载设备安全性测试方法。首先,基于STAMP理论对车载设备建立分层控制结构模型,从可测性的角度提取出安全约束,分析安全约束涵盖的车载设备安全性测试特征;然后,以最优覆盖数组与种子测试用例为基础,结合约束条件,利用遗传算法对最优覆盖数组进行重构,扩展生成满足约束条件的精简测试用例集;最后,以全自动运行系统站台发车场景车载设备测试为例,对算法有效性进行验证。结果表明,在组合覆盖强度相同的情况下,本文方法比现有主流方法生成的测试用例数平均降低16.45%,对降低车载设备测试成本、提升测试效率具有一定现实意义。

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。

新型列控系统ATP车载设备开发过程安全控制措施研究

作为下一代列控系统的重要组成部分,新型列控ATP车载设备的设计开发需严格按照行业技术要求执行安全控制措施,以确保设备满足安全需求。从RAMS分析、系统测试、验证确认3个方面对设备开发过程中的安全控制措施展开研究:根据新型列控ATP车载设备的功能分析,采用Relex Studio建立可靠性框图及故障树模型,计算设备的RAMS等各指标符合技术条件要求;针对系统测试需求,设计测试流程,搭建仿真测试环境进行系统测试;通过具体验证活动与多种确认方法,验证新型列控ATP车载设备能够在目标环境中有效运行。新型列控ATP车载设备所采取的安全控制措施可提高其可靠性与安全性,为其他安全相关的铁路信号设备的设计开发提供参考。

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。

CTCS-3级列控车载设备自动化仿真测试平台优化研究

ATP车载设备是保障列车运行控制系统正常工作的核心设备,其测试是列控系统研发过程中至关重要的一环。目前,ATP车载设备测试存在人工依赖性强、效率低、可靠性差等问题。为解决上述问题,在传统CTCS-3级列控车载设备平台的基础上,根据车载设备的操作流程,定义操作指令,并将其转化为上位机软件的操作命令,对上位机软件功能模块进行优化;将虚拟网络控制台技术与图像识别功能结合实现人机界面单元自动操控;提取JRU中车载设备采集的原始信息以及输出控制信息的记录,对测试结果进行校验;最后,利用现有ATP车载设备实验室测试序列对提出的列控车载设备自动化仿真测试方法进行验证,确保该方法可以在实际车载设备测试中得到应用。实验表明,本文提出的列控车载设备自动化仿真测试方法符合实验室测试要求,可以实现自动化测试,具有较高的准确性,同时降低测试人员的工作强度,具有一定实际应用价值。

机车视频综合应用及添乘管理系统设计与实现

添乘机车检查设备是工务、电务、供电等专业日常设备巡检的重要手段。由于各专业添乘管理缺乏有效协调机制,经常出现多人同时添乘同一机车情况,浪费人力资源,且对机车司机正常驾驶干扰大,可能威胁行车安全。针对该问题,从机车视频车地传输的角度,提出视频及机车数据共享和应用系统性方案;利用现有机务高清视频与智能分析设备,建设机车视频综合应用及添乘管理系统,为工务、电务、供电等专业提供高质量的视频实时调阅服务,能够在满足设备巡检作业需求的前提下,减少添乘检查人员,降低对机车司机的影响;通过视频智能算法对鸟巢、异物等异常进行实时分析,提高设备巡检技术水平,为推动修程修制改革提供支持。

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CTCS-N列控系统的双电台冗余控制方法研究与设计

现有的CTCS列控系统大多采用单电台单连接方式实现与核心网的无线连接方案,不能有效保证无线连接的高可靠性和降低系统故障率。设计方案不仅可实现对CTCS列控系统双电台的冗余控制,当在用电台故障时,车载单元会自动选择备用电台重新建立与地面设备安全无线连接,从而保证列控系统的车载设备和地面设备无线通信快速恢复。而且在用电台可同时与多个设备建立多个安全无线连接,大大提高CTCS列控系统的安全性、可靠性、容错性。双电台切换过程虽有一定的时延,但对车载设备和地面设备的无线通信的影响较小。因此在列控系统的未来发展中,双电台冗余控制将成为未来新型列控系统的发展趋势。

市域铁路电务车载设备运维系统方案设计

以国内外铁路现状调研为基础,吸取国家干线铁路良好的建设、运用经验,结合市域铁路运营特点进行创新应用,总结电务车载设备运维的需求,构建市域铁路电务车载设备智能运维系统。此系统实现一体化的电务车载设备综合监测、智能化检测及检修管理、设备全生命周期健康管理以及电务列控数据动态智能管理,打通各专业各系统的数据壁垒,提高设备综合管理质量。

基于岭回归的地铁车载设备故障预测

针对现场实际记录中屡次发生故障的车载设备,为预测其下一次故障发生时间,提出基于岭回归算法的故障时间预测方法,整个研究过程通过随机森林算法结合人为经验的方式提取出6个有效故障特征,建立岭回归故障预测模型,并通过网格搜索结合交叉验证(Gridsearch CV)的方法优化模型超参数,在深圳某地铁线路实际数据中得到有效的验证,提出的方法可以较为准确的预测下一次故障,可以作为指导预防性维修的依据,实现故障的提前预测、提前感知、提前处理。

兼容CTCS和CBTC的车载人机接口技术研究

为实现“四网融合”,需要发挥市域(郊)铁路的衔接和纽带作用,必然要求融合大铁CTCS与城轨CBTC两种信号制式,支持列车跨线运行。详细介绍兼容CTCS和CBTC两种制式的一体化车载设备系统组成,并重点介绍一体化DMI系统构成、工作原理和关键技术。一体化DMI支持CTCS和CBTC两种界面显示,并能够根据控车权自动切换界面显示,节约安装空间,降低设备成本,智能化程度高,可广泛应用于需要支持CTCS与CBTC跨线运行的市域铁路。

电务车载设备智能运维系统研究

针对电务车载设备生产过程中生产计划编制繁琐、生产任务难以跟踪、与外部信息系统间数据互不共享等问题,提出电务车载设备智能运维系统。通过与相关信息系统的互联互通,解决电务车载设备生产中数据的共享问题;采用智能化生产计划编排技术,自动生成年、月、日计划,并将计划中的任务分派到相关的工区或个人,按照生产作业数据,形成机车、设备的运维履历及人员的作业履历;使用便携式手持机替代传统的电脑端操作,提高电务日常作业的便捷性、高效性;提供多维度的统计报表,可直观掌握机车、设备、人员的动态数据,为决策提供依据。该系统已在武汉局上线运行,成为电务车载设备管理的必要工具。

自主化BTM异常引起的停车故障分析及对策措施

作为列控车载设备的重要组成部分,BTM一旦发生故障,将会导致列车运行途中停车或不能正点发车。利用自主化BTM数据记录全面的特点,对应用过程中发生的3起典型故障案例进行分析,提出相应对策措施:优化应答器报文接收逻辑,对于已能正确解析出报文但后续无法解析的情况,自主化BTM将其作为旁瓣进行过滤,对于无法解析成830 bit的报文,解码板通过多次移位解析,提升自主化BTM报文解析成功率,只有在规定时间无法解析成功的报文,才向车载主机发送全零应答器报文,从而增强自主化BTM对于现场应用环境的适应性;利用自主化BTM重启时间非常短的特点,增加BTM重启机制,解决临时应答器传输服务不可用(BSA)、永久BSA、BTM端口无效这3类故障造成的停车。目前,应答器报文接收逻辑优化措施已在CTCS3-300T型车载设备的自主化BTM中实施,重启机制经源头设计厂家研究,车载主机可结合运行场景进行合理运用。

列控车载ATP设备操作培训平台关键技术研究与软件实现

为提高列控车载ATP设备的操作培训质量,考虑培训设备操作反应真实、故障模拟场景丰富、司机视角显示准确等需求,提出一种基于真实列控车载ATP设备应用软件的操作培训平台设计方案。通过运行脚本和软件插桩2种故障注入方式,实现操作培训平台的故障模拟;设计基于PID控制的司机视角同步跟踪显示算法,对司机视角的显示内容进行精准控制,并从视觉显示流畅度和列车位置准确度两方面验证算法的可行性。该培训平台与现场真实设备反应一致,具备模拟多种故障场景、沉浸式操作等优点,可为其他类似培训平台的设计提供参考。

基于离散时间贝叶斯网络的CBTC车载设备可靠性分析

基于通信的列车控制系统(CBTC)车载设备用于实现列车安全防护和自动运行,其可靠性直接关系到列车的运行安全和效率。针对设备运营过程中的动态失效问题,基于离散时间贝叶斯网络(DTBN)对CBTC车载设备可靠性进行分析。首先,在分析CBTC车载设备功能结构的基础上构建系统动态故障树模型,基于动态故障树模型与DTBN模型的转换规则以及DTBN逻辑门条件概率表,建立基于DTBN的可靠性分析模型;其次,通过DTBN的正向推理实现CBTC车载设备的可靠度评估;最后,通过DTBN的反向推理及重要度计算,实现CBTC车载设备薄弱环节分析及重要度排序。结果表明:ATP子系统中输出继电器板、输出板等是CBTC车载设备最薄弱的板卡级设备,需重点关注。该方法能为CBTC车载设备的可靠性分析提供依据,有效提升系统智能运维水平。

CTCS-2级列控车载设备层次化组合测试方法

对列控车载设备开展组合测试,可有效提高设备的安全性。针对现有组合测试方法未充分考虑车载设备测试过程中输入的时序性、设备状态等影响软件安全的各种因素组合的问题,提出一种车载设备层次化组合测试方法。首先,划分CTCS-2级车载设备测试过程中各种影响因素的组合层次,设置层次化覆盖强度。其次,提出了车载设备层次化组合覆盖准则,给出形式化定义,构建层次化组合测试模型。然后,提出一种两阶段层次化组合测试用例生成方法,高效精简构造层次化组合测试集。最后,以CTCS-2/0等级转换测试为例对方法进行验证。结果表明,在保证各种影响因素组合覆盖的前提下,相对于现有方法,在覆盖强度t={2,2,2}时,采用本方法的测试成本可降低23.53%,有效提高测试的针对性,验证了方法的有效性。

C3级列控系统无线通信协议引起的无线通信超时优化建议

无线通信超时是铁路信号故障整治的重点和难点,中国国家铁路集团有限公司联合各铁路局集团公司、通信信号厂商开展专项整治以来,无线通信超时情况虽降幅显著,但在铁路信号故障中仍占有较大比例。结合无线通信超时整治工作,以几种典型车地无线通信协议引起的无线通信超时为例,对无线通信超时发生的原因进行专项剖析,明确了车载ATP和地面RBC设备在协议处理中不合理之处,并在深入研究无线通信协议规范的基础上,提出了相关优化建议,为完善无线通信协议、减少无线通信超时问题提供方案和思路。