How to Deal with Revolutions in Train Control Systems

本文对高速铁路线路基础沉降及差异沉降的主要影响因素进行了分析,提出局部地下水开采是影响线路差异沉降的直接诱因。通过对不同差异沉降量下无砟轨道附加荷载及高速行车过程中车辆、轨道和桥梁动力响应的研究,初步提出了运营期线路基础差异沉降控制标准。

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。

云信号系统工程应用优化方案研究

为加快绿色、智慧城市轨道交通的实施推进,促进新技术、新产品与既有设施设备融合,探索既有线路的无感改造,南京地铁宁句城际线信号系统采用基于云平台的一体化CBTC信号系统(简称“云信号系统”)替代传统CBTC信号系统。阐述云信号系统的系统架构和系统特性;针对宁句线云信号系统因初期设计方案不完善带来的设备布置过度集中化、轨旁控制方案不合理等问题,提出精简整合云端安全运算服务器配置、云端安全运算服务器群组冗余化设计、深化通用硬件平台适配工作、采用云信号系统进行既有线改造、逐步推进轨旁控制柜优化配置方案等应用建议,为行业未来云信号系统发展与应用提供参考与借鉴。

城市轨道交通列车自主运行系统后备模式研究

为提高城市轨道交通信号系统的可用性,确保信号系统局部故障情况下线路仍能够安全高效运营,考虑如何配置后备模式是一个重要课题。在深入研究下一代列控系统——列车自主运行系统(TACS)的架构、系统原理的基础上,对国内TACS系统配置的列车智能感知系统、列车自主定位系统、降级联锁系统等3种后备模式,分别进行分析:阐述其设备配置、工作原理、降级原因及运营场景;分析3种后备模式的优缺点,将各后备模式的配置情况与传统CBTC系统设备进行对比;阐述3种后备模式适用的运营场景,提出需综合考虑工程情况及运营需求,合理选择适合工程的TACS系统后备模式的建议,可为后续TACS线路的建设提供参考。

基于FDMA(频分多址)技术的空口位置信号模拟装置

目的:为模拟信标与车载信标天线间空口位置信号发生及传输特性,提出了基于FDMA(频分多址)技术的新型空口位置信号模拟装置。方法:介绍了基于FDMA技术的信号传输模式、模拟原理;阐述了基于FDMA技术的新型空口位置信号模拟装置组成及各组成部件的功能。结果及结论:该模拟装置可用于轨道交通列车控制系统空口位置信号模拟。该模拟装置继承了FDMA多路多频信号承载的特性,信号频谱范围广,具备全双工上下行信号同步交互的会话机制,在保证多路多频信号高保真度和高同步性的同时,可支持对各路频分多址信号的增益和衰减系数进行灵活处理,可广泛地匹配轨道交通列车控制系统多样式的FDMA空口位置信号接口。

城市轨道交通信号系统安全云平台方案研究

目前,城市轨道交通信号系统存在系统结构复杂、设备利用率低、信息闭塞等不足,对线网层面的互联互通、运营维修等方面造成阻碍。该文介绍基于通信的列车控制系统特性,结合云技术的轻量性、通用性的特点,对信号系统安全云平台进行架构设计,并进一步探讨研究中央级云平台和车站级云平台的系统方案,最后分析信号系统安全云平台的安全性要求。

全自动列车控制系统之信号系统对位隔离使能方案研究

通过对全自动列车控制系统中既有车门与站台门对位隔离功能方案深入研究,发现了既有车门与站台门对位隔离功能方案存在不足,提出了适用于全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案,用于解决既有车门与站台门对位隔离功能方案的不足,通过将既有车门与站台门对位隔离功能方案和全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案在应用场景及使用工况方面进行比较,进而得出全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案的优势。全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案在硬件无成本投入的情况下,为调度人员提供了一种灵活的运营组织手段,提高了整个系统之间的联动协作和集成度,减轻了运营维护人员在应急情况下的故障排除压力。

基于无线通信的列车控制系统

介绍了基于无线通信的列车控制系统的工作原理、基本特征及无线列车信号系统的架构。该系统缩短了控制区间单位长度,从而缩短了列车的安全制动距离,可以大幅度地提高线路的运力,降低运营成本,是未来轨道交通信号控制系统发展的方向。

轨道交通国产化CBTC系统技术创新点研究

北京地铁亦庄线国产化CBTC系统的成功应用为北京市轨道交通国产化作出了贡献,本文对其技术特点及创新成果进行分析和研究,期望能为轨道交通信号系统的国产化提供借鉴。

城市轨道交通列车控制仿真模型研究

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计的限制条件,将列车的加减速性能和速度控制策略作为主要研究对象,构建基于能量守恒原理和信号控制条件的列车速度控制仿真模型.在此基础上设计仿真模型,实现所需要的系统功能结构和仿真流程,并开发形成软件系统.在实际运行线路案例研究中,与采用通用列车运行仿真系统获得的结果比较,验证本文所建仿真模型的精度和工程适用性.

基于5G架构的新型高铁列控系统信号安全通信协议研究

为了保护基于5G架构的新型高铁列控系统信号设备间的安全通信,弥补现有安全机制的弱点,提出一种面向未来列控系统通信架构的信号安全通信协议。基于国密SM9标识密码算法,给出信号设备间的接入认证与密钥交换方案,简化万物互联场景下的密钥管理。通过对CASEAR竞赛获胜的4种认证加密算法在列控通信场景的适用性评估,选择以OCB3为核心,配合国密SM4算法,构建信号设备间端到端认证加密保护方案。理论分析和仿真结果表明,本方案在效率和安全性方面较现有方案有较大提升。

Ⅰ型铁路信号安全协议的消息时效性防护机制

借鉴Ⅱ型铁路信号安全协议中EC周期计数时间戳的时效防护原理,在保持Ⅰ型铁路信号安全协议(RSSP-Ⅰ)的帧格式、时序和安全校验措施的基础上改进接收端处理过程,建立RSSP-Ⅰ的消息时效性防护机制。该机制采用对周期计数时间戳进行时效性检查的方法,通过周期计数对准、周期计数检查和定时启动传输延时检测3个环节,实现消息时效性的防护。在分析消息时效性防护机制的安全性和安全处理原则的基础上,确定消息时效性防护机制中可容忍最大时序偏差、启动传输延时检测周期、发出时序校正请求(SSE)之后等待时序校正答复(SSR)的时限、测得的传输延时状态持续正值的最大保持周期数和传输延时检测最大失败次数这5个关键参数的取值方法。经实验室仿真结果表明,该防护机制能够有效地针对传输延时的风险对消息时效性进行安全防护,可进一步提高RSSP-Ⅰ的安全性。

中国高速铁路信号系统分析与思考

介绍中国高速铁路信号系统的发展历程及成果,对比分析了中国高速铁路列车运行控制系统的技术水平及特点.在总结成果的基础上,针对现有信号系统的技术标准与体系结构存在缺陷、基础研究薄弱、安全保障体系不符合高速铁路安全需求等问题进行了思考,并提出了改进建议.

CTCS-2与英标信号显示结合的方案研究

研究目的:英标信号显示,除了机构外形尺寸与我国不同外,显示制式、显示灯光、表示器以及灯光和表示器组合、分歧道岔前显示序列等也与我国不同,在CTCS-2列控系统走出国门、要求与英标显示结合时,需要在充分发挥CTCS-2列控系统能力的基础上,合理确定其与英标显示中有关显示制式、显示灯光、路口显示序列等的结合设计方法。研究结论:(1)CTCS-2级列控与英标显示的结合方法包括:应选择英标四显示色灯信号机;根据地面码序一致性、获得前方经道岔侧向进路的时机不晚于CTCS-2或尽量不让CTCS-2级列控系统出现不必要制动为原则选择路口显示序列;应适配性调整CTCS-2级列控系统地面码序设置,采用在特定条件下译出特定低频码、对特定低频码进行区段占用锁频的处理方式进行接近控制;可根据道岔侧向进路限速分别采用MAY-FA4和MAR显示序列;(2)本研究结论可为CTCS-2走出国门、与英标信号显示结合当地化运用提供借鉴和参考。

一种改进的逆变器并联列车辅助供电系统

针对基于下垂控制逆变器并联技术的DC600V列车辅助供电系统,改进了其下垂控制策略,将并联逆变器输出有功功率的积分项引入系统下垂控制策略中。采用小信号分析法构建了并联逆变器功率控制环的小信号模型,应用根轨迹法分析了下垂控制器参数对系统稳定性及动态性能的影响,并确定了逆变器并联列车辅助供电系统下垂控制器参数。构建了由两台辅助逆变器并联的列车辅助供电系统仿真模型及实验系统,进行了负载突变仿真及实验。仿真及实验结果表明所设计的下垂控制器参数及改进的下垂控制策略能够使得逆变器并联系统快速、稳定地响应负载突变过程,并始终保持对负载电流的均分及对并联系统输出电压给定值的跟踪,且进一步减少了并联逆变器之间的环流,改善了系统均流性能。

基于无线机车信号的虚拟闭塞系统研究

提出一种基于无线机车信号的虚拟闭塞系统,旨在实现既有半自动闭塞区段内的列车追踪运行,或应用于低密度且速度不高的新建线路,达到提高运输能力的目的。该系统的主要优势在于利用无线传输机车信号、列车位置、速度等列控信息,构成信息传输闭环确认,保证信息传输可靠性;采用虚拟闭塞方式,无线机车信号与CTC调度集中系统结合,利于系统资源优化和综合利用,车站可实现无人值守;无需进行车站电码化,不存在因轨道电路受干扰影响信息传输问题;最大限度利用既有地面信号设备和车载列控设备,系统结构简单,便于实现,成本低。本文阐述系统的构成,基本结构和工作原理。对系统中的无线机车信号、列车定位、列车完整性检查,无线数据传输等关键技术进行了重点描述。并对系统的先进性、可行性及系统的可靠性和安全性进行了分析。

双信道应答器多天线互耦分析及改进

由于双信道应答器内部空间有限,天线单元之间距离很小。应答器内部的多天线间通过磁场发生耦合。即互感耦合,在相邻两天线近场之间引入互感,导致敏感天线的阻抗发生变化,是一种不期望的干扰。多天线间的互耦降低了天线的独立性,影响了天线的性能,增加了天线调谐的难度。互耦影响因素包括天线间距离、重合面积和不同工作频率的天线排列顺序等。为降低多天线间的耦合系数,提出增大天线间的距离、降低天线间的重合面积、重新排列不同工作频率天线位置等方法。仿真结果表明,上述方法提高了天线间的隔离度,降低了耦合系数。

现代有轨电车信号系统总体结构及功能实现方式

现代有轨电车信号系统由列车自动监控子系统、正线道岔控制子系统、道口控制子系统、车载控制子系统以及车辆段信号子系统组成。介绍了有轨电车信号系统总体结构、工作原理及关键技术,分析了各子系统基本功能和子系统之间的数据交互关系,详细阐述了各子系统基本结构和功能实现方式。

具有信号时延的列车网络控制系统的鲁棒控制

针对具有信号时延的列车网络控制系统,研究其鲁棒稳定性问题.把该系统建模为具有线性时滞的系统模型,基于Lyapunov稳定性理论,以Riccati不等式方程的形式给出了具有信号时延的列车网络控制系统时滞独立鲁棒稳定的充分条件,同时设计了鲁棒控制器,结合数值实例给出相应的仿真结果,仿真结果验证了方法的有效性.

CTCS-2+ATO系统技术现状与发展展望

介绍CTCS-2+ATO系统的由来、珠三角城际CTCS-2+ATO系统需求、功能及主要技术指标;比选车地通信方案,提出提高列车站内对位停车精度的措施,研究针对CTCS-2+ATO新设的CCS设备的配置原则及TCC、CTC、联锁等设备配套方案;针对CTCS-2+ATO技术特点分析其市场应用前景和需要进一步改进的技术内容,改进技术包括车地通信多样化,提高自动折返效率,降低股道长度,冗余配置LKJ、ZPW-2000轨道电路改进,与站台门接口改进等方面内容。