城市交通轨道车辆管控虚拟重构方法设计

为确保自动驾驶车辆在道路交通环境中的安全性,并实现对其整体化和精准化组织调度,文章引入了虚拟车辆管控理论,深入研究了城市交通轨道车辆的虚拟管控重构方法。该方法采用多目标排序方式,对交通轨道上的车辆进行虚拟重构,设计了一种多目标虚拟线路交通轨道重构策略。此外,构建了轨道交通车辆的虚拟调度重构模型,并通过动态交互处理方式实现了虚拟调度的计算。经过测试验证,在不同路段的时间控制下,该方法表现出良好的实时请求接受和处理能力,实时请求接受率超过1.2%,证明了其高性能和高效率。同时,虚拟重构的车辆平均行驶速度误差控制在3.2%以内,体现了其高精准性。

互联网+背景下虚拟教研室内涵建设

针对高校基层教学组织建设存在的一些问题,分析了虚拟教研室的成立背景、建设内涵,探讨了虚拟教研室的组织架构及保障条件,提出了以师资能力提升为导向,以课程建设为核心,以教学资源共享为途径,以开放课题研究为抓手的内涵建设途径。实践应用表明,通过加强虚拟教研室内涵建设,极大地提升了各参与高校的积极性,有效促进了各参与高校轨道交通信号与控制专业的专业建设水平,提升了人才培养质量。

城市轨道交通虚拟编组列车间隔防护距离计算的工程应用研究

[目的]城市轨道交通虚拟编组列车运行符合绿色节能和绿智融合发展工程的建设要求。为了解决虚拟编组列车运行追踪间隔控制难题,应确定影响虚拟编组间隔距离控制的主要因素。[方法]针对虚拟编组列车运行控制技术,以虚拟编组列车间隔防护原理及信号系统方案为基础,建立虚拟编组列车追踪相对速度防护模型,通过计算参数分析间隔距离控制的影响因素,并总结虚拟编组的技术特点和工程应用优势。[结果及结论]虚拟编组的前后列车追踪距离的主要影响因素是追踪列车的控制设备动作反应时间和列车运行速度,虚拟编组列车具备追踪间距短、列车运行效率高、运输组织灵活等应用价值。

基于滑模控制的虚拟编组列车追踪控制策略

[目的]现有的基于移动闭塞的列车控制系统中,相邻列车之间存在较大的安全裕度,在面对潮汐客流现象时,区段的运输效率同区段的实际运力需求无法匹配。虚拟编组列车能够提高线路的运力,同时能更好地适应不平衡的通勤客流。因此,需研究适用于虚拟编组列车的高精度追踪控制策略。[方法]针对虚拟编组列车运行控制问题,提出了一种基于滑模控制的虚拟编组运行控制策略。建立了列车动力学模型和虚拟编组列车运行控制模型;设计了非奇异终端滑模控制器,并对所设计的控制器进行了仿真测试。[结果及结论]在所提出的虚拟编组控制策略下,虚拟编组列车的位置跟踪误差和速度跟踪误差能够沿滑模面在有限时间内渐近收敛到零。在仿真验证的4列列车中,当首列列车运行状态发生改变时,虚拟编组中的其余列车会在很短的时间内跟踪期望的速度轨迹,验证了所提出的控制策略对虚拟编组列车追踪控制的有效性。

新工科背景下专业实习体系探索与实践——以轨道交通信号与控制专业为例

为适应新工科对人才培养的新要求,针对轨道交通信号与控制专业的实习体系在实践过程中存在的主要问题,通过深化产教融合、强化虚实结合、细化考评综合,建立纵向“三阶段”逐级递进、横向“双形式”互补的实习新模式,形成“一平台,双引擎,三大素质”的实习教学新理念,构建“一核心,三过程,九指标”的综合能力评价新机制。在实习组织形式、实习资源整合、实习评价方式等方面进行积极探索和大胆实践,对其他工科专业的实习教学体系建立有一定借鉴和参考意义。

地铁轨道交通环控系统的虚拟仿真设计与实现

环控系统是保证地铁轨道安全运营的关键环节。为此,基于项目功能需求和虚拟仿真技术,对深圳地铁轨道环控系统进行了虚拟仿真设计与开发。首先设计虚拟仿真系统项目开发流程,进行三维模型和场景的构建,然后采用PBR的渲染流程制作高真实感纹理贴图,并运用Unity3D进行系统开发。该系统的开发为轨道交通环控系统的运维、救灾和培训实验建立了新的模式,有利于提高工作效率,降低培训和运营成本。

5G+XR智慧轨道交通的虚拟仿真课程体系框架设计

在当前技术快速发展的背景下,5G和XR技术在智慧轨道交通领域展现出巨大的潜力。5G技术通过其高速、低延迟的特性优化了数据传输和通信效率,扩展现实(Extended Reality,XR)技术则通过虚拟现实、增强现实和混合现实增强了用户的感知和交互体验。本文详细介绍了5G+XR智慧轨道交通的虚拟仿真课程体系的框架设计,包括基础课程、核心课程、高级课程,并通过评估和认证模块保证教育质量和学习成效,全面提升学生的专业技能,提高其创新能力。

基于虚拟编组技术的城市轨道交通列车延误跳停调整研究

针对城市轨道交通突发列车延误问题,为恢复正常行车秩序和保障总体乘客出行效率,提出基于虚拟编组技术的列车跳停调整方法。首先,分析虚拟编组技术下的列车运输组织模式,总结虚拟编组技术支持下的列车跳停调整优势,以乘客总旅行时间最小为目标构建延误条件下的列车跳停调整模型。然后,采用遗传算法对模型进行求解。最后,通过算例分析将传统跳停调整策略和基于虚拟编组技术的跳停调整策略进行对比。结果表明,在列车延误条件下,基于虚拟编组技术的跳停调整方案相较于传统跳停调整方案能减少15.64%的乘客总旅行时间,保障乘客的出行体验,提高总体乘客的出行效率。基于虚拟编组技术的跳停调整方案可为城市轨道交通列车延误问题提供新的方法性借鉴。

基于虚拟现实的轨道交通车辆数字孪生仿真系统

[目的]为了提高轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性,依托VR(虚拟现实)技术,构建了轨道交通车辆数字孪生仿真平台。[方法]通过轨道交通车辆数字孪生三维模型与机理模型的层级式构建方法,以及层级式关联映射方法,实现了三维模型与机理模型融合,耦合生成了轨道交通车辆数字孪生三维物理模型,并由此提出了一种轨道交通车辆数字孪生仿真系统以及系统的构建方法。以青岛某地铁车辆及其相应运行线路为研究对象,通过搭建的VR平台及车辆自动驾驶控制算法,对该仿真系统功能进行了试验验证。[结果及结论]试验表明,列车实际运行速度与控制运行速度误差均在±1.5 km/h内,证实了模型的有效性。轨道交通车辆数字孪生仿真平台的构建方法为提升轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性提供了新的技术思路。

基于虚拟编组的城市轨道交通列车开行方案研究

为了匹配城市轨道交通存在的客流时空分布不均衡现象,改善乘客满意度及企业运营成本,提出一种基于虚拟编组的城市轨道交通开行方案模型。模型兼顾乘客和企业的利益,以乘客等待时间和车辆走行距离之和最小为目标,考虑因素包括列车满载率、可用车辆数、可用列车数等,以虚拟联挂/解编站位置、列车发车频率和列车编组数作为决策变量,建立双目标整数非线性规划模型,通过线性化和归一化处理后,以某城轨线路为例进行求解。结果表明,在领头车为3节编组的城市轨道交通虚拟编组开行方案相较于传统固定编组和多编组开行方案,乘客等待时间分别降低9.34%和7.31%,车辆走行距离分别降低12.29%和10.93%,匹配客流需求更加精准,有利于提高乘客满意度并降低企业运营成本。考虑到虚拟编组模式运行的条件,该模式更适用于自动化程度高的线路,今后可以为企业决策提供参考。

虚拟编组条件下列车区间解耦和耦合适用性分析

列车在区间进行虚拟解耦和耦合作业实现编组数量的动态变化,进一步提高城市轨道交通运营组织的灵活性。将列车区间虚拟解耦和耦合作业与传统快慢车、大小交路和Y型线的运输组织模式相结合,基于相对制动距离的安全防护方法提出虚拟编组下列车最小安全追踪距离的计算公式,考虑列车参数、区间长度、区间限速和安全间隔等影响因素,分析列车区间虚拟解耦和耦合作业的运动过程及适用性。仿真结果表明,虚拟编组相较于常规移动闭塞情况列车最小安全追踪距离缩短了69%以上;市区线由于站间距较短,区间耦合目标速度需低于30 km/h,宜在车站进行静态作业,而市郊线和城际线站间距较长,区间解耦目标速度和耦合目标速度分别能达到160 km/h和80 km/h,宜在车站和区间进行作业;区间动态作业相比于车站静态作业能力提高了40.9%。

基于OpenStack的高可用城轨云平台:设计、实现与可用性分析

轨道交通系统对于可靠性具有特殊要求,构建高可用轨道交通私有云计算平台,已成为城轨交通的热门研究领域。设计并实现高可用云管系统与高可用云上虚拟机,能有力推动更多的轨道交通业务向云平台迁移,提升资源利用率。首先,介绍轨道交通的云计算建设概况及云平台容错方法;其次,详细描述利用开源OpenStack技术,实现高可用云管平台与高可用虚拟机的方法,利用故障树工具分析云管系统与虚机的失效模式之后,用马尔科夫过程对云管系统与虚机的可靠性进行建模分析;最后,利用设计的高可用云平台,部署完整的基于通信的列车控制系统中的地面业务,并对虚拟机两项可用性的关键指标进行测试,根据测试结果,获得模型的参数,进而计算得到整个私有云计算平台的可用性指标。本研究将为城市轨道交通的高可用云计算平台建设提供有力的理论基础与实践经验。

基于动势能转换的虚拟编组列车动态最小安全间隔

根据安全制动模型,提出一种基于能量转换的虚拟编组列车安全防护方法。将实际项目数据作为前车的运行曲线,仿真计算了后车根据能量转换防护方法所能达到的最小安全间隔,并讨论了制动响应时间和制动能力对安全间隔的影响。结果表明,前后车的紧急制动率差异是决定安全间隔的关键因素。

面向虚拟编组的城市轨道交通运行优化调度方法

伴随着我国城市化进程持续快速发展,既有的城市轨道交通列车运行控制系统下运力资源的调控能力已经趋于饱和。为了满足不断增长的乘客出行需求,以列车虚拟编组为代表的新技术成为发展方向。为了解决虚拟编组下列车的运行调度问题,提出面向虚拟编组的城市轨道交通运行优化调度方法,建立列车运行和客流变化模型,描述列车运行和乘客人数的动态变化;构建列车时刻表和编组策略的协同优化模型,以实现列车利用率、列车停站时间和乘客等待时间之间的平衡为目标求解优化策略,并根据最优解生成列车调度和编组方案;最后选取北京地铁亦庄线为线路仿真对象,结果表明该模型可以显著提高列车利用率,减少乘客候车时间,具备良好的应用前景。

城市轨道交通线网站台门施工智能管控技术研究

城市轨道交通线网全线站台门数量多,按站点离散分布,安装施工任务重,管理难度大。文章研究了城市轨道交通线网站台门施工智能管控技术,包括采用图像识别技术对施工安全进行智能管控,采用虚拟安装技术对施工全过程进行质量和进度管控,提出改进蚁群算法对传统站台门门体结构安装工艺流程进行重新规划,有效提升施工效率与质量,减少安装损耗,为智慧城轨的发展提供解决方案。

一种适用于多列车虚拟编组控制系统的列车定位误差估计方法

[目的]虚拟编组技术对列车定位精度和准确性的要求极高,传统定位技术手段难以满足虚拟编组SIL4(安全完整性等级为4级)的安全需求,因此有必要对定位算法进一步研究,估算出更加精确的定位误差包络,缩短虚拟编组追车距离,提高编组安全性。[方法]基于传统列车定位技术,将定位过程拆分为列车测速、测距与初始定位3个部分,基于定位过程各部分中所存在的误差因素,提出一种新的列车定位误差包络计算方法,采用数理推导的方式,分别对各类误差因素进行推导计算,得到定位过程各部分的上下界包络。[结果及结论]所提方法充分考虑了列车测速、测距与初始定位中的误差因素,使得定位误差上下界包络更加精确,降低传统定位误差计算的保守性,同时所提方法能够满足SIL4要求,满足虚拟编组控制系统在近距离追车场景下的安全需求,并进一步缩短追车距离,提高运输效率。

支持虚拟编组技术的列车运行控制系统方案研究

[目的]随着城市轨道交通网络化发展,线网客流时空分布不均衡的特性逐渐凸显,既有列车固定编组方式难以实现“按需运输”。为充分利用线路运力,需研究新一代列车运行控制系统。[方法]提出了一种支持虚拟编组技术的列车运行控制系统设计方案,并从列车运行逻辑控制、线路资源管理及调度指挥机制等方面分析了支持虚拟编组技术的列车运行控制系统与传统列车运行控制系统的性能差异;介绍了虚拟编组的关键技术;为实现虚拟编组技术在工程项目中的应用,提出了在项目规划和设计阶段,针对虚拟编组列车停车区域、正线站台区域及站台门接口等方面需要考虑的工程设计内容。[结果及结论]车车通信架构为虚拟编组技术的实现提供了更合理的系统架构设计基础;基于“撞软墙”模型协同运行控制及智能感知的列车运行控制是虚拟编组列车运行控制系统的关键技术。随着虚拟编组技术的大规模应用,列车运行控制系统能够在客流变化时快速调整在线列车编组长度,提高了运输组织的灵活性,提升了乘客服务水平。

轨道交通虚拟仿真实训教学资源共建共享平台

虚拟仿真实训是适应我国未来职业教育发展,主动适应变革的重要举措。我国轨道交通行业发展迅猛,行业技能型专业人才数量和素质却未能同步跟进。针对轨道交通领域的虚拟仿真实训教学展开研究,分析了职业教育教学资源共享共建机制,并建立了轨道交通专业群协同虚拟实训平台,进一步通过校企合作贯通了培养院校联盟及领办轨道交通职教集团,实现实训教学资源的统一建设与管理,形成虚实结合的轨道交通职业教育实践教学模式,促进职业教育向专业集群化培养转变,有效提高教学效果与职业教育水平。

基于虚拟编组技术的城轨Y型交路列车开行方案模型研究

为优化现有城市轨道交通Y型线交路开行方案,提升轨道交通的服务水平,拓展虚拟编组技术的研究方向,对虚拟编组技术条件下城轨Y型线列车开行方案的客流条件、线路条件及企业效益等影响因素进行了分析,根据列车运行现状研究了列车运行方式与虚拟编组过程,根据影响因素及列车运行方式构建了以企业运营成本、乘客等待时间成本及乘客在车时间成本为目标的基于虚拟编组技术条件下城市轨道交通主支线贯通式Y型交路列车开行方案模型。结果表明,该模型匹配虚拟编组城轨Y型线列车运行能够为虚拟编组技术的深入研究提供理论思路。

虚拟仿真实训平台在高职教育中的应用研究——以城市轨道交通车辆技术专业为例

随着科技的不断发展和人工智能技术的日益成熟,虚拟仿真技术得到了广泛关注,并在各个领域中逐渐普及。基于职业院校学生的学情及企业岗位职责所需,在专业教学中积极引入虚拟仿真技术,是职业教育提质培优的重要抓手。笔者结合城市轨道交通车辆技术专业的现状特点,分析了当前教学存在的问题,梳理虚拟仿真技术在城市轨道交通车辆技术专业教学中的应用,主要涵盖了基于虚拟仿真技术的“三教”改革研究、虚拟资源和实训平台建设、学科竞赛以及虚拟仿真技术如何助力双师型师资队伍,以期为虚拟仿真技术有效促进城市轨道交通车辆技术专业发展提供帮助。