400 km/h高速铁路典型路基段风致行车安全研究

以某设计速度400 km/h的高速铁路4种典型路基段结构为研究对象,采用风车路耦合动力分析方法,运用ANSYS和多体动力学软件SIMPACK分别建立路基和列车模型,分析CRH380动车组在环境风速20~40m/s区间工况,以速度400 km/h通过时车辆的动力响应。根据评价准则提出风致行车安全控制指标。结果表明:车体横向加速度反映列车横风稳定性,可以作为风致行车安全的控制指标;脱轨系数随着风速增大而增大,在风速不超过40 m/s条件下,均未达到上限值0.8;4#路基段可以承受的环境风速最大,风致行车安全的效果最好;背风侧的车辆响应指标均明显好于迎风侧,对于横风影响下的动力仿真分析,应将迎风侧作为主要研究对象。

公跨营运高铁立交桥异物侵限监测系统重难点分析

依托于国道234线郑州境内国道310以南段(荥阳乔楼至崔庙段)改建工程上跨郑西高铁立交工程,主要对干线公路上跨营运高铁立交工程的异物侵限监测系统设计的重难点进行分析,并提出解决措施,该工程为郑州局管辖范围内首次上跨运营高铁立交桥的异物侵限监测系统设计,可以为今后河南乃至全国同类工程设计及施工提供借鉴经验。

高速铁路运营环境安全监测系统综述

铁路肩负着助力国家重大战略实施、支撑经济社会发展、满足人民群众出行需求的重要使命,确保铁路运输安全是铁路的工作重心。影响铁路运输安全的因素众多,其中铁路运营环境安全极其重要。我国铁路针对运营环境监测已经建设和应用了相关系统。根据监测对象和应用主体不同,阐述与综合视频、自然灾害、周界入侵、基础设施、接触网状态和列车超视距应用等相关系统的功能和应用情况;从系统自身智能化水平提升、海量视频图像数据价值挖掘和跨系统融合应用3个方面,分析系统智能化发展方向。

基于多源数据的高铁运营监测数据管理系统研发

现有高速铁路运营监测数据管理体系主要由数据处理、成果流转、可视化显示、报告输出4个部分构成,信息挖掘与可视化能力弱,缺少与空间地理信息的融合。基于此,采用B/S模式,设计一种包括数据层、服务层和表现层的系统架构,用于运营监测数据的存储、分发和展示;基于ASP.NET和Vue.js框架,实现前后端架构分离;利用Openlayers拓展系统GIS地图可视化与空间分析能力,实现多源数据监测成果维护、监测数据信息挖掘和成果可视化等功能。选取总里程300 km,包含17061个监测点位,11期监测数据的2个运营监测项目作为应用案例,验证系统多层级数据管理体系、数据预检核机制以及地图和分析图表可视化能力。研究表明,该系统通过点位预录入和多坐标系合并导入的方式,有效提高数据入库效率,一张图模块和变形曲线等多张统计图表丰富了成果展示手段,可以有效服务高速铁路运营部门对监测数据的管理与维护。

中速磁浮列车综合安全状态监测预警与维护支持技术研究与实现

本文针对中速磁浮列车在途状态监测、预警、隐患状态评估和主动运维支持等需求,通过对中速磁浮列车关键部件工况高效主动感知、综合工况与安全状态监测评估、预警预测、适度主动运维和应急处置等关键技术的研究,构建了中速磁浮列车综合安全状态监测预警与维保支持系统方案,研制了中速磁浮列车主动维修、安全维保支持平台和技术装备,实现了对中速磁浮列车的综合运行安全状态全息化的主动监测、综合安全状态的演化趋势预测、故障风险和隐患的评估。充分考虑磁浮列车各关键部件安全性特征和评判依据及关联性,综合使用数据分析、预测、评估等方法,构建了满足中速磁浮列车特点的综合安全状态评估预测方法,为实现综合高效、低成本以及快速中速磁浮系统提供技术支撑。

常导高速磁悬浮运行安全监控总体方案研究

对常导高速磁悬浮运行安全监控总体方案进行研究,分析常导高速磁悬浮运行安全特点,在此基础上研究其监控逻辑和监控模式。设计运行安全监控方案总体架构,从安全状态监控角度阐述其主要功能,从数据逻辑角度分析关键技术,并针对各种安全状态初步梳理对应的检测监测技术,提出综合监控模式,在中央控制系统层面之上构建综合监控系统,基于安全数据综合分析,实现常导高速磁悬浮运行安全综合监控。

可穿戴监测设备在军事训练中的应用

面对复杂多样的军事作业环境,以无创方式采集信息的可穿戴监测设备,在军事训练领域具有较好的应用潜力。本文介绍了军事训练中可穿戴设备采集的信号类型,梳理其在训练负荷量化、损伤防护、疲劳监控、感知增强等场景的应用情况。围绕数据传输安全和使用规范、设备的舒适程度和续航能力等实践困境提出建议,旨在为可穿戴监测设备在军事训练中的研发和应用提供参考。

基于北斗定位的列车自动辅助对标系统设计与实现

在铁路列车安全运行控制领域,开车对标是列车运行监控装置(LKJ)基础数据的基准点。目前铁路列车发车通常是按照已设定的对标参照物进行目测人工开车,该方式存在易受环境因素制约和人工操作导致对标距离误差不可控等风险。为准确识别列车所在股道、线路及公里标等信息,实现列车精准运行控制,文章提出了一种基于高精度北斗定位技术的列车自动辅助对标设计方法,其通过实时动态北斗定位技术并结合高精度车载站场地图数据,实现始发车站参数自动设定、列车驾驶自动辅助对标。现场的应用结果显示,采用该系统后在高置信度情况下,北斗定位精度达到2 cm,自动开车对标控制精度在1 m内,精准自动辅助对标成功率达到99.9%,表明该设计能够有效地防止因人工对标带来的安全风险,降低列车司机工作强度并提升铁路运输企业的运营效率。

横风风速和车速对CRH_2型动车组运行安全性指标影响规律的研究

应用多体动力学仿真软件NUCARS建立CRH2型动车组拖车的动力学模型,采用单变量谐波合成法模拟脉动风速场得到施加在动车组上的横风载荷,仿真得到风速分别为5,7.5,10,12.5,15,17.5,20,22.5,25和27.5m·s-1,以及车速分别为120,160,200,250,275,300,320和350km·h-1时脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等安全性指标的最大值;然后应用逐步回归方法,得到以风速和车速为自变量、以脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力最大值为因变量的二元二次多项式回归方程的最优回归模型,并在车速为380km·h-1、风速为30m·s-1时外推验证了回归模型的正确性,以及在现有安全性指标限值下得到不同风速下的车速阈值。研究结果表明:当车速恒定时,CRH2型动车组的脱轨系数、轮轴横向力和轮重减载率的最大值与作用于动车组上的风速近似呈二次方关系;当风速恒定时,轮重减载率的最大值与车速也近似呈二次方关系,而脱轨系数和轮轴横向力的最大值与车速则近似呈线性关系。

复杂环境下高速列车动态行为数值仿真和运行安全域分析

简要介绍中国高速铁路网的发展规划.列举全世界高速铁路在过去运营过程中出现的几次重大脱轨事故并分析其原因,将这些导致列车脱轨的因素定义为列车运行的复杂环境状态.综述复杂环境下列车安全运行的研究现状和建模方法.简要讨论几种传统的脱轨评价准则,并改进基于轮轨几何接触状态的脱轨评价准则.提出一种研究复杂环境下高速列车安全运行的方法,并严格定义高速列车的安全运行界限.介绍复杂环境下高速列车及2种轨道结构(有碴轨道和板式轨道)的理论建模方法.建立基于车辆-轨道耦合动力学的复杂环境下列车脱轨模型.利用不同的脱轨评判准则和动力学仿真计算结果,得到复杂环境下高速列车的安全运行界限.为深入阐述脱轨安全域的思想,利用车辆-有碴轨道耦合动力学模型分析轨道鼓胀对高速列车安全运行的影响.用数值算例详细分析直线轨道鼓胀作用下车辆轮对的动力学响应、动态脱轨行为以及运行安全域.

高速铁路长大下坡地段列车运行速度相关问题研究

针对采用CTCS-2级列控系统的高速列车在已建成高速铁路长大下坡地段限速运行的问题,通过理论计算分析列车在长大下坡道上运行时坡度、列车运行速度、监控制动距离、闭塞分区长度以及列车追踪间隔时间之间的相互关系;结果表明这5个参数之间存在十分紧密的关系:下坡道越大越长、列车运行速度越高,监控制动距离就越长,要求的闭塞分区长度也越长;监控制动距离及闭塞分区越长,列车追踪间隔时间也越长;因此按照目前CTCS-2级列控系统的控车条件,在已建成高速铁路长大下坡地段要同时实现设计的列车运行速度和追踪间隔时间是困难的。进一步对CTCS-2级列控系统的参数配置进行分析,确定列控系统的线路坡度取整及计算的监控制动距离冗余过大也是导致高速列车在长大下坡地段限速和难以实现设计追踪间隔时间的重要影响因素。建议规范列控车载设备制动参数的取值及监控制动距离的计算方法,科学合理地制定列控系统的线路坡度偏安全侧取整及归档的标准。

高速铁路地震预警系统现状综述

地震是对高速列车安全运营威胁最大的自然灾害。在目前地震预报技术还很不成熟的情况下,发展地震预警技术是当前减轻或避免地震对高速铁路危害的重要措施。文中阐述了地震预警技术的原理及其在铁路方面的应用。对国内外已有的高速铁路地震预警系统的发展和现状进行了介绍。结合国内外的发展现状和京沪高速铁路对地震预警系统的实际需求,对我国高速铁路的地震预警系统进行了探讨。主要针对高速铁路预警系统的报警阈值,监测点的布置,列车控制方式和预警系统的基本组成等关键问题的研究现状进行了总结和探讨。对我国高速铁路地震预警系统的建立具有重要的借鉴意义。

高速列车群运营安全保障仿真模拟试验平台设计

基于"主动安全"设计理念,采用Flex与ArcGIS技术,构建可视化、集成化和智能化的高速列车群运营安全保障仿真模拟试验平台。平台通过不同系统之间的信息共享,为高速列车群运营全过程安全行为演化建模、风险评估和预警提供数据支持,实现对高速列车群事故推演和安全态势分析。平台采用分层逻辑结构,从下到上依次为物理层、获取层、数据层、应用层和表示层。平台通过电力线通信、以太网和控制器局域网等从其他系统获取数据,再对数据进行融合与集成,实现信息共享、安全评估与仿真和安全预警等功能。研发的平台在轨道交通控制与安全国家重点实验室进行了成功部署和模拟仿真运行,通过对大量的行车安全信息的获取、传输和共享以及仿真试验证明,平台具有较高的安全性和稳定性,便于管理和维护。

基于直觉模糊集和VIKOR方法的高速列车运用安全可靠性评估

为了保证高速列车在运行中的安全可靠性,需研究高速列车运用安全可靠性及其评估方法.因此,基于高速列车多部件的复杂机电系统特征,构建了高速列车系统多重网络模型及其相关性风险综合指标,并结合人员、环境和基础设施等外部因素与系统内部因素建立了运用安全可靠性评估体系.鉴于评估中的不确定性,选用基于直觉模糊集和VIKOR方法对某一型号的高速列车转向架系统进行评估和验证.结果显示转向架系统构架风险性最高,并表明了该方法的可行性和适用性.

铁路行车安全综合监控系统的复杂性研究

铁路行车安全综合监控系统是监督和处理铁路行车安全问题的综合系统。在介绍复杂性研究的基础上,对该系统的复杂性进行了研究,提出该系统是一个开放的复杂巨系统,并引入处理开放的复杂巨系统的方法—综合集成方法,探讨如何解决系统研究和建设中出现的问题。

高速磁浮列车分区运行控制系统的设计与实现

分析了高速磁浮列车分区运行控制系统的功能及安全需求,提出了一种分区运行控制系统功能分解方案并确定了各子系统的接口关系,基于自主研制的3取2安全计算机研制了高速磁浮列车分区运行控制系统工程样机.该工程样机系统由分区控制及安全防护计算机子系统,牵引供电安全控制子系统,分区道岔安全控制子系统组成.集成调试结果表明,该样机有效实现了高速磁浮列车的运行指挥及安全防护功能.

新型高可靠性列车运行监控装置

新型列车运行监控装置以控制器为中枢,在网络结构上分为控制层和通信层,通过网络分层保证控制功能的完整性;根据对冗余方式可靠性分析和比较,提出模块级冗余、硬件冗余切换电路和智能化模块式的输入输出模块设计方案;采用大容量CF卡作为地面基础数据转储的载体,运用MD5码校验技术和数据冗余存储技术,实现了一次性自动完成车载主机和显示器中地面基础数据的更新,提高了列车运行监控装置更新地面基础数据的安全性和易用性。地面测试和装车运行试验表明,该装置已基本满足现行列车运行需求,能保证控制列车运行安全。

列车车载雷达测速传感器性能退化监测及测速读数补偿方法

根据车载雷达测速传感器的工作原理和雷达天线夹角的变化规律,建立测速传感器性能退化的数学模型。利用建立的数学模型和轨旁应答器提供的列车运行距离,推导出列车运行距离与雷达天线夹角偏移量之间的关系式,实现了对测速传感器性能退化量的在线监测。提出根据在线监测结果对测速传感器测速读数补偿的方法,保证测速的精度。通过算例对在线监测方法和测速读数补偿方法进行仿真验证。结果表明,采用该方法能够正确地监测车载雷达测速传感器性能退化量并补偿测速读数,保证列车运行的安全。

牵引供电系统中的GIC监测研究

地磁暴发生时导致地表产生感应电势(ESP),ESP作用到高速铁路供电系统中的接地点,在牵引变压器、接触网、大地中形成地磁感应电流(GIC),可能影响供电系统的安全运行。针对这个问题,从机理出发,分析了GIC侵入供电系统的可能性及对牵引变压器的影响。基于霍尔元件的"GIC监测装置"在京广高速铁路鹤壁东牵引变电所投入实测,将监测数据与国家天气监测中心、中科院空间环境预报中心发布的地磁暴数据进行对比,证明监测到GIC,其最大值达72A。这在中国高速铁路供电系统中第一次实际监测出GIC,为研究高速铁路供电系统中的GIC提供了直接证据。分析数据发现:地磁暴指数越大,GIC越大;当地磁暴达到一定水平之后,Kp指数增加,导致GIC呈超线性增加,值得高速铁路设计和运营管理部门的高度重视。

高速铁路无砟轨道桥梁基础变形对行车的影响

研究目的:针对高速铁路无砟轨道桥梁基础(桥墩)变形引起桥上轨道附加不平顺,进而对列车运行产生影响的问题,本文以单元板式无砟轨道系统为对象,分别建立轨道-桥梁上部结构-支座-桥墩数值仿真子模型,以及车辆-轨道耦合动力作用子模型,计算并分析桥墩不同变形模式和量值对高速铁路行车的影响。研究结论:(1)桥墩变形对行车的影响与列车速度有关,列车速度越高,其影响越大;(2)桥墩横向变形对行车的影响大于桥墩沉降所产生的影响,桥墩同时发生沉降和横向变形情况下,行车安全性主要受横向变形的影响;(3)桥梁跨径减小,各行车评价指标增大,尤其当桥墩横向变形大于10 mm的情况下;(4)对于32 m标准跨径桥梁,桥墩沉降不超过20 mm,行车安全性和舒适性指标均未超过限值,但是当桥墩横向变形达到15 mm时,列车高速运行下行车安全性指标已超过限值;(5)该研究结论对高速铁路桥梁基础变形的管理与控制具有一定的指导意义。