基于证据理论和贝叶斯网络的TIS系统风险评估

目前我国列控联锁一体化系统处于试验阶段,研究列控联锁一体化系统的风险评估对其可靠运行具有重要意义。针对列控联锁一体化系统风险评估中存在的不确定性及风险随时间发生变化的问题,提出基于证据理论和动态贝叶斯网络的列控联锁一体化系统风险评估方法。首先,构建列控联锁一体化系统故障树,并将其转化为动态贝叶斯网络模型;然后,引入模糊集理论和证据理论来确定动态贝叶斯网络的参数,利用动态贝叶斯网络的双向推理、重要度分析等方法,分析影响该系统可靠运行的关键风险因素;最后,利用专家打分法量化风险损失,通过绘制风险矩阵确定系统的风险等级。仿真结果表明:列控联锁一体化系统的风险等级属于铁路安全标准EN 50126中“Ⅳ级(可接受的风险)”,通信单元中与转辙机和轨道电路的通信接口及目标控制器单元为系统的薄弱环节。

基于超椭球Markov的列车控制中心剩余使用寿命预测

为研究设备可用度对列车控制中心(TCC,Train Control Center)的影响和预测TCC的剩余使用寿命(RUL,Remaining Useful Life),降低TCC的故障发生率,确保车辆安全运行,构建TCC动态故障树模型。通过引入Markov理论,将其转化为Markov模型,设计了TCC可用度评估与RUL预测方法;考虑了TCC的失效率和共因失效,利用D-S(Dempster-Shafer)证据理论对失效数据作数据融合处理,得到TCC设备初始故障区间概率;在此基础上,采用超椭球模型约束设备初始故障区间概率,得到更加精确的底事件故障区间概率;画出Markov状态转移图,用矩阵推导出TCC可用度和RUL的函数关系式,且对可用度的计算还考虑了维修因素。以兰州—乌鲁木齐客运专线某TCC数据作为分析案例,用该方法计算TCC及其各设备的可用度,并预测TCC的RUL。结果表明:与通用方法相比,评估结果相同,但评估信息更丰富。

基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统设计

为解决传统ATS系统只能显示本线路的线路图、只能进行单一的线路行车调度指挥,以及物理硬件数量多、升级扩容难度大等问题,设计了一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统(NATS)。该系统可以针对大型城市进行轨道交通全路网的信息显示,以便线网中心进行整体运营指挥和调度,提供行车指挥、运营指标分析、全局运行图编制、线网和线路协同指挥等运营管理功能,实现城市轨道交通监控调度集中化管理。借助于云平台,NATS系统能够虚拟化到云平台上,无需对系统本身进行大范围、深层次改动。利用云平台的特点,可以整合各线路的硬件资源,减少硬件设置,并根据NATS系统的规模灵活配置,便于既有线路数据迁移、后续线路接入和扩展,对系统整体性能有显著提升。本设计方案对各大城市的轨道交通线网级列车监控提供重要参考。

新型列控系统无线闭塞中心测试平台研究

新型列控系统是对我国列车运行控制系统的最新研究与技术探索,无线闭塞中心作为新型列控系统的地面核心设备,实时控制列车间的追踪间隔,保障管辖范围内列车安全运行。为发掘新型列控系统无线闭塞中心设计中的不足,需利用测试平台对其安全功能进行充分验证。既有无线闭塞中心测试平台由于逻辑及数据结构设计问题,难以适配新型列控系统的工程数据,且无法满足新型列控系统部分功能的测试需求。通过分析新型列控系统工程数据及无线闭塞中心系统功能,对既有测试平台进行升级,将逻辑构建方式由以数据为基础调整为以模型为基础,降低测试平台与工程数据的耦合性;利用真实线路数据及新型列控系统中典型运用场景对该测试平台功能进行验证。验证结果表明,该测试平台解决了适配度不高、数据配置复杂的问题,可以满足新型列控系统无线闭塞中心多场景测试需求。

苏州轨道交通11号线与3号线贯通运营信号系统改造关键技术方案

[目的]为实现苏州轨道交通11号线与3号线贯通运营,需根据线路特点和运营需求定制专属的信号系统改造技术方案,以实现“一线一案”的技术目标。[方法]分析了城市轨道交通信号系统无人驾驶制式升级改造的技术关键点,结合苏州轨道交通11号线与3号线贯通运营信号系统改造方案,从车站改造、控制中心贯通、网络兼容等方面阐述了信号系统改造过程中的技术难点和创新点。[结果及结论]苏州轨道交通3号线为国内首条由GOA2(半自动化列车运行)升级为GOA4(无人干预列车运行)的线路,信号系统改造完成后,3号线运营更安全、更高效、更智能,同时实现了11号线与3号线两线信号系统的全面兼容和无扰贯通。

列控联锁一体化系统试验应用研究

列控联锁一体化系统是满足铁路车站设备安全运用需要的一种新型安全苛求控制系统,该系统设备在若和线完成试验应用,对信号控制系统装备技术升级和发展具有示范作用。阐述列控联锁一体化系统的主要功能和技术特点,并结合该系统在若和线的试验应用情况,总结分析列控联锁一体化系统在施工、维护方面与传统继电联锁系统相比的差异性,为该系统的运用维护与工程应用推广提供支撑和借鉴。

列控中心设备控制能力与应用需求匹配性研究

在CTCS-2、CTCS-3等级线路的新建、改造项目中,出现了突破列控中心规模要求和控制能力的新需求,为避免控制性能超限引发系统性风险,提出在一个车站设置2套列控中心的解决方案。结合不同的工程需求,分别对场景特殊导致部分设备超出列控中心性能要求、单个车站配置不同制式轨道电路、站场规模大导致突破列控中心整体性能要求的3种特定场景进行分析,通过对轨道电路、地面电子单元等关键设备进行分割管辖,解决列控中心设备控制性能超限问题。该解决方案已在成宜高铁、集大原高铁引入工程应用,既兼容了列控技术标准,又适应大型车站的特殊需求,为类似工程的改造及实施,以及后续高铁枢纽工程复杂度增加、工程规模变大等问题的解决提供参考。

适应人体重心起伏的悬吊减重康复系统设计

减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度与骨盆支架运动轨迹不符,这一差异会作用到患者的骨盆位置,影响下肢关节的活动,并产生额外的风险。针对这一问题,提出通过采集足底压力来预测重心位置变化,并利用获得的重心轨迹解算出应施加的减重力方法,为患者训练提供安全有效的减重系统。所提方法的可行性已获仿真证实,并在研发的外骨骼减重系统上获得实际验证,模糊控制器跟踪重心轨迹的误差相比PID控制减少了21.2%,稳态误差维持在±1 mm范围内,髋膝关节的活动范围相比常规减重分别增加了14.36%和13.77%。

新型列控系统中心设备维护终端显示方案探讨

新型列控系统相对于CTCS-3级列控系统增加了一些维护信息点。针对这些新增内容,基于已经发布的《无线闭塞中心维护终端显示暂行技术规范》(TJ/DW228-2019)、《临时限速服务器维护终端显示暂行技术规范》(TJ/DW227-2019)两个标准性技术文件,首先提出无线闭塞中心、临时限速服务器维护终端显示方案;其次描述闭塞制式、虚拟区段、站间计轴、信号机、应答器、列车信息、特定引导行车命令、地基增强系统、电子地图等信息的显示方法;最后简要描述IP查询服务器维护终端应具备的显示功能及视图分类,旨在统一维护终端产品显示界面及显示内容,促进全路运营维护规范化。

新型无线闭塞中心新增功能测试方案研究

新型列控系统是我国列车运行控制系统的最新研究方向。新型无线闭塞中心是新型列控系统的地面核心设备,该设备实时计算行车许可并发送给列车,控制列车的安全运行。为确保新型无线闭塞中心产品的质量和安全性,尽可能在实验室仿真阶段发现其功能缺陷,需对新型无线闭塞中心进行充分全面的测试验证。在分析新型无线闭塞中心新增功能的基础上,研究基于新型无线闭塞中心仿真测试平台的测试方法,并结合和若线的真实列控数据,设计列车在现场运行过程中可能出现的应用场景,对列车占用检查和目视授权等功能进行测试验证。试验结果表明:设计的测试场景充分结合了实验室仿真测试和现场真实数据,能够满足新型无线闭塞中心的功能验证需求。

高速铁路列控中心软件安全性需求形式化建模

列控中心的安全性直接影响高速铁路的运行安全,为实现对其安全性需求更本质的形式化定义,提出1种基于安全行为模型的建模方法。根据其安全性需求的特征,安全行为模型定义安全因子以此描述系统状态、系统行为与系统风险之间的度量关系,采用安全约束规则对软件的安全约束行为、安全响应行为及安全失效行为进行描述。通过在我国高速铁路列控中心安全性测试与验证中的应用,说明了该方法的有效性。

客运专线列控中心对轨道电路分路不良的防护

轨道电路分路不良会导致信号显示和轨道电路码序升级,联锁关系失效,直接危及行车安全.客运专线列控中心利用现有设备所能提供的技术条件,采用软件处理的方法通过站间安全信息传输和轨道电路占用逻辑检查,对发生分路不良的区段做出判断,并选用HU码作为防护码序对后续轨道区段的编码进行控制,防止追踪列车意外闯入,有效降低了区间分路不良对行车安全的风险.

ATP铁路运行仿真系统的设计与实现

自动列车防护ＡＴＰ是现代化高速列车所采用的主流控制策略，它不仅仅是列车的控制算法，还包括列车和列控中心之间的通信协议。本文首先介绍了ＡＴＰ策略的原理，然后详细阐述了利用面向对象的方法设计和实现一个动态的、实时的ＡＴＰ铁路运行仿真系统的过程——根据需求确定对象类型以及不同对象之间的消息传递关系，然后利用信息隐藏、派生和组成等技术来实现各种对象类。

TYLK-I型车站列控中心系统的研究

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一,是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备.本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上,以TYLK-I型车站列控中心系统为例,对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现.车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器及轨道电路传送给列车.多次测试表明,TYLK-I型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求.

客运专线列控中心测试平台的构建研究

在分析客运专线列控中心系统结构、功能和接口的基础上,将列控中心的测试分为全功能覆盖测试、与外部设备接口协议一致性测试、列控中心安全和性能测试,并给出各项测试的具体内容。从测试的角度,将列控中心测试平台分为测试数据部分、测试执行部分、接口适配单元和测试分析部分,并采用DCOM技术实现列控中心测试平台的框架构建。

基于高速铁路的车站区间一体化技术方案研究

针对CTCS-3级中国列车运行控制系统,结合国外类似系统的设备配置状况,提出对车站联锁与列控中心两系统进行整合优化的一体化设计方案。依据一体化系统的设计原则,构建双主机结构的一体化模型,其中逻辑主机负责除应答器报文和临时限速处理功能外的所有功能。在此基础上,分析系统的外部接口以及信息交互内容和流向,并从进路解锁机制、信息采集、信息传递、发码逻辑等方面,阐述一体化系统的安全防护策略。研究表明:车站区间一体化的列车控制系统可实现更为完善的安全防护,双主机结构是有效可行的实现方案。

基于Markov的列控中心可用度及剩余寿命预测

为防止列控中心(TCC)设备故障的发生,根据列控中心设备的失效机制建立动态事故树(DFT),采用马尔科夫理论进行可靠性分析,提出基于马尔科夫链的列控中心可用度及剩余使用寿命预测模型。由各系统状态转移关系得到状态转移图,进而写出状态方程,并对其求解得到可用度、可靠度分布函数和剩余使用寿命公式。研究结果表明:列控中心设备的薄弱环节为驱动采集单元(PIO)>冗余电源(DY)>TCC与TC通信接口(CI-TC)>安全主机单元(SCU)>其余各通信接口;考虑共因失效后列控中心的稳态可用度达到设计标准,且列控中心设备的平均剩余寿命为186.256个月。

CTCS-2级列车运行控制系统

简要介绍了中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)的分级,着重介绍了CTCS-2级列车运行控制系统的组成、总体要求、地面设备构成和功能以及车载设备构成、功能和控制模式。CTCS-2级列车运行控制系统的运用,大大提高了铁路运营效率。

列车控制仿真测试平台中模拟临时限速服务器研究

本文以列车控制中心为测试对象,研究了临时限速服务器仿真系统的软件结构,采用手动或者自动方式对列车控制中心报文选择功能进行验证。提出了基于参数化分界点的测试用例生成方法,实现了用例逻辑和车站数据的分离,能够大幅度提高测试效率。该系统应用于高速铁路CTCS-2级车站列车控制中心的软件仿真测试中,取得了良好的效果。

应答器报文在CTCS中的定义与应用

列车运行控制系统的应用已经比较普遍,各种速度的铁路都有运用,但在高速铁路上的应用更能显示出其高水平和具有代表性。高速铁路正在欧洲和亚洲快速发展,已通车或正在建设中的高速线路多达十几条,这对于推动一个国家的经济发展有着深刻的影响。尽管各高速铁路采用的列车运行控制系统都不尽相同,但它们却有着基本相似的工作原理,扼要阐述列控中心的工作原理,并对高速列车运行的控制信息——报文做进一步举例说明。