智轨电车新一代电空制动控制技术研究

针对智轨电车的传统制动控制系统集成度不高、调压精度低、网络通信性能差和可维护性不足等现状,文章提出一种新一代电空制动控制技术。在电子控制部分,其将传统的制动控制和压力调节模块合二为一,形成集成电控单元;在调压集成模块部分,其将压力调节阀、应急电磁阀、远程缓解阀等多个功能阀集成到一个模块中,简化了气路布局,优化了安装空间,集中了控制功能。该电空制动控制系统采用在轨道交通领域充分验证过的压力调节阀,联合电控单元新型调压算法,使得压力调节更稳定、精度更高且调节阀动作次数更少;同时,采用双以太网架构,较传统CAN通信,数据传输数量和效率提升了数十倍,网络通信能力和可维护性水平得到了较大提升。目前,该制动控制系统已完成地面联合测试和第三方的整车测试,并在最新的氢能源智轨电车上装车运用,综合性能优异。

列车自主运行系统中列车间隔防护功能的实现

列车间隔防护是保障列车安全运行的重要功能之一。传统的列车控制系统CBTC(communicationbased train control)是通过地面固定式联锁进路集中管理进路内的线路资源,并通过车、地列车控制设备间的协同控制方式实现列车间隔防护。这种基于进路集中管理线路资源的传统列车间隔防护方式虽能确保列车间的安全间隔,但不能最大限度地提高线路资源的利用率,影响列车的追踪间隔,限制了线路的运能运量。对此,文章基于列车自主运行控制系统(train autonomous circumambulate system,TACS),提出一种列车间隔防护的解决方案。其对线路资源进行分散管理,通过增加车-车直接通信并优化车、地列控设备间的协同控制方式来实现列车间隔防护功能。仿真测试结果表明,该方案在保证列车运行安全的前提下,可使列车追踪折返间隔及列车出库入库能力能提升至少15%,大幅提高了线路的运营效率和运营组织的灵活性。

配电终端多源异构数据的跨模态聚合算法

针对配电物联网配电终端安全监测数据多源化、高度异构的特征以及配电物联网管理平台安全信息易受网络攻击和威胁的问题,文章提出一种跨模态数据聚合算法。该算法利用自适应分布嵌入阶段多源异构数据的跨模态来解决源域和目标域之间的欠适配和不平等问题,其对目标域数据是否产生网络威胁的判断可以比一些经典分类算法的更准确;通过构建各类型安全监测数据域的自适应方法来对网络威胁做出更加全面的描述,有利于进一步挖掘出潜在的未知网络威胁。实验结果表明,本文所提算法对参数的选择不敏感,且可收敛;与多视角学习支持向量机(SVM2K)、非监督域自适应法及同时使用特权信息和非监督域自适应法的方法相比,其识别准确率提高了10%~20%。

基于大数据平台的城市轨道交通多专业智能运维系统构建探讨

为了满足城市轨道交通信息化、智能化发展需求,文章基于大数据平台,提出了一种集合了城市轨道交通车辆、供电系统、信号系统、站台门及轨道等系统智能运维功能的多专业智能运维系统架构。其具有多专业数据统一采集、数据综合监视、故障联动分析、数据统计分析及数据综合展示的功能,可通过平台数据共享来实现跨专业综合运维。文章对该系统构建所需要解决的网络通信技术、大数据平台技术和应用开发技术等关键技术进行分析,并对系统测试环境搭建提出了建议。

基于遗传算法的货运动车组集装器用智能装车系统

高速货运动车组运行速度一般高于250 km/h,因载荷不均引起的轮压偏差易导致列车运行安全隐患。为此,文章提出了一种基于遗传算法的货运动车组集装器智能装车系统。该系统采用高精度称重传感器并基于遗传算法进行集装器的智能称重和重心计算,创新性地实现了高速货运动车组集装器的虚拟智能配载。试验结果显示,其重心计算的x,y方向平均误差均不大于1 mm;利用所生成的装箱流程完成装箱后,轮压偏差不大于4%,轴重偏差不大于2%,这说明该系统可严格控制列车的偏载率。

基于OBD协议的车辆远程监控系统设计

车辆状态信息的监控有助于及时发现汽车故障,降低汽车维修成本,增强汽车安全性。为了解决市场上车辆诊断设备便携性差、操作烦琐、功能单一、费用昂贵及兼容性差等问题,设计了一款应用车载诊断系统(on board diagnostics,OBD)协议的车辆远程监控系统,其集成了硬件电路,搭建了系统服务器架构;设计了网络监测界面,通过OBD协议读取车辆电控设备状态信息,结合GPS模块获取的车辆位置信息并利用GPRS/GSM通信技术将数据发送至网络服务器,在网络监测界面实时显示车辆相关信息并对异常数据进行报警。测试结果表明,车辆搭载本系统后,可实现行程记录、车况监测警报等功能,该设备具有一定的实用性、实时性和准确性。

基于遗传算法的公交排班系统研究

针对公交车的调度优化问题,文章通过对公交线路模型以及不同等级的公交线路层次特征进行分析,提出了一种基于遗传算法的公交排班模型,并建立了目标函数和约束条件。文中分别对公交线路模型和公交排班问题模型进行了Matlab仿真实验,并模拟了公交线路上人员数量的变化。针对公交排班的特点,对遗传算法的各个算子进行了专门化处理并进行了大量的试算。仿真实验结果表明,遗传算法对解决公交车辆排班问题是有效的,大大地提高了公交车辆的运营效率。

智轨电车多传感器融合定位研究

传统的全球导航卫星系统(GNSS)、基站移动位置服务等定位方法在隧道、楼宇和高架桥等复杂交通场景应用时定位误差较大,而里程计存在累计误差,难以实现长距离精准定位。针对智轨电车复杂驾驶环境定位误差大的问题,文章提出一种基于激光雷达-全局地图匹配的长时、高精度定位系统,以实现鲁棒和准确的状态估计。该系统定位主要包含两个步骤,即全局地图构建和地图匹配定位。首先,在地图构建时引入(GNSS)绝对位置约束,以消除激光里程计累计误差,从而构建全局一致的高精度地图;其次,地图匹配定位时,在原有全局地图匹配基础上,引入实时动态地图匹配定位机制,有效避免因环境变化引起的定位退化现象,提升定位鲁棒性。智轨电车实车在城市开放道路上的测试结果显示,该方法能够稳定、可靠地提供车辆位姿信息,整个运行过程中激光雷达角度估计误差在0.35°以内,位置误差在0.15 m内,验证了本算法的有效性与鲁棒性。

基于北斗卫星导航和5G通信的LMD车载设备

随着LKJ设备运行监测管理系统(LKJ monitoring and management device,LMD)在铁路系统的推广应用,其在定位授时的可靠性、车-地数据传输的健壮性、系统功能的可扩展性等方面的局限性日益显现。文章有针对性地提出新一代LMD车载设备的设计方案,其通过北斗三代卫星导航技术及多位置源融合技术,实现弱卫星信号或遮蔽场景下列车的可靠定位,并采用多时钟源复核技术来避免授时偶发错误的问题,提高授时可靠性。该方案还结合了5G通信技术,采用双模设计实现5G网络和GSM-R专网之间的快速切换,并采取主控和通信解耦策略提高无线通信的可靠性,解决了既有设备的车-地通信因断线恢复耗时较长导致的延时较长甚至系统宕机的问题。该LMD车载设备采用开放式架构设计,提高了功能可扩展性,并通过集成LKJ换装单元实现了LKJ无线数据换装功能。试验结果表明,与既有LMD车载设备相比,采用本方案设计的LMD车载设备可完全兼容既有设备的功能,实现了车站、车库等半遮蔽场景下的精确定位授时,其无线通信性能提高7~10倍,无线数据换装功能可节省铁路电务生产作业工时约81%,满足铁路信息化对LMD系统的发展需求。

基于列车运行图技术资料的LKJ数据编制技术及应用研究

针对LKJ基础源数据人工编制工作量大、过度依赖数据编制人员个人能力等问题,文章提出了一种基于列车运行图技术资料的LKJ数据编制技术,并基于此技术开发了一套LKJ数据编制系统。该系统利用Excel实现列车运行图技术资料的智能识别,并将所识别的资料转换为规范化的工程数据,然后再转换成LKJ基础源数据;通过构建工程数据库,实现LKJ基础数据的管理及编制;基于正线信号机及站内信号机工程数据,实现了车站、股道以及信号机分区等线路框架数据的自动编制,并根据分区起止里程、线路信息,实现了坡、弯、桥及隧道等显示类数据的自动编制;为方便LKJ基础源数据升级,系统实现了LKJ基础源数据与工程数据比对及自动更新。现场试验结果表明,采用该技术可以自动完成约90%LKJ基础源数据的自动制作,有效提升了数据的制作效率,降低数据编制工作强度。

二阶线性自抗扰控制系统的内部稳定性

总扰动与稳定性的关系是自抗扰控制研究的重要课题之一。针对二阶线性定常对象且外扰为加性这一简单而典型的情况,文章研究了二阶线性自抗扰控制的稳定性。选用内部稳定性作为稳定性的定义,并在时域找到了使线性自抗扰系统内部稳定的一个充要条件。该条件与对象的不确定参数有关,与外扰无关,也不需要内扰有界,因此以往研究中常用的“总扰动有界”这一假设可以被取消。

无人机电动燃油泵流量控制系统设计

电动燃油泵具备可靠性高、功率密度大和响应快等传统燃油泵不具备的优势,其流量的精确、迅速供给将有效提升无人机的飞行性能;但是其存在大范围流量测量精度低且控制性能不达标的缺点。对此,文章提出使用多传感器对流量测量方式进行改良,并融合数据测试、反馈数据处理和PID控制技术共同完成对电动燃油泵的流量控制软硬件环境的实物验证。结果表明电动燃油泵在该控制方法作用下能得到满足要求的稳态和动态输出流量。

AMT并联插电式系统匹配与控制策略开发

为解决混合动力汽车AMT并联插电式系统选型与控制难题,文章提出了一种基于道路实际工况的参数计算与动力系统匹配方法,通过道路典型工况下各动力部件工作区间仿真,完成理论计算参数的优化;通过设计与部件效率特性相匹配的系统多模式切换与离合策略,实现系统燃油经济性与行驶平顺性的提升。

时间敏感网络及其在轨道交通领域的应用探讨

时间敏感网络(TSN)被认为是下一代网络的演进方向,文章就TSN技术的相关应用进行探讨。首先,介绍了TSN相关技术标准协议,并分析了该技术的优势,同时调研了国内外相关厂商在TSN技术方面的布局和发展。接着,分析了相关行业中TSN的应用现状;结合TSN特性及轨道交通领域通信系统的实际情况,提出将TSN应用在轨道交通数据通信系统的构想,并设计了相关网络架构,分析了TSN技术可实现多种业务在同一网络中的传输。最后,分析了TSN技术广泛应用所面临的问题。

城市轨道交通能量运行控制系统

城市轨道交通和干线铁路高速增长带来的能耗、碳排放等问题愈发引起社会的关注。为提升城市轨道交通系统能量利用效率,文章提出一种用于城市轨道交通牵引供电网的能量运行控制系统。该系统采用4G通信获取每列车的瞬时功率和位置、牵引供电系统的参数以及变电站和双向变流器的实时状态信息,依此迭代计算网络空间矩阵,完成牵引供电网络的数字重构。基于重构的牵引供电网络,能量运行控制系统根据目标函数以及系统物理约束,采用智能算法寻优牵引变电站直流输出电压指令,并下发给全线路双向变流器,实现整条线路的潮流分配,从而使城市轨道交通牵引电力系统具有更好的供电质量和更高的效率。通过对采用该能量运行控制系统的某城市地铁线路进行现场测试,结果显示,系统总体效率提升了0.767%,验证了所提城市轨道交通能量运行控制系统的有效性。

工业互联网高并发流式数据处理技术及应用

随着工业互联网平台接入的设备数量日益增多,大量设备的运行数据以及环境数据源源不断地向远程服务端传输,从而使远程服务端面临着高并发压力以及大量数据实时处理响应时间长的问题。为此,文章提出一种工业互联网高并发流式数据处理方案,其通过构建基于异步网络通信的Netty服务器框架,将接收到的具有多源异构和高并发特点的数据流推送至消息处理系统Kafka中,再由Kafka消费者将协议解析、数据持久化、实时分析等耗时操作放在服务器集群进行分布式计算。实际数据处理应用结果表明,该方法在处理大量设备回传的高并发流式数据时能保持每帧毫秒级的速度,能满足系统对数据处理的需求。

基于欧盟指令的信号系统互联互通技术规范符合性认证分析

铁路信号产品进入欧盟成员国市场前,需要根据欧盟指令开展铁路互联互通技术规范(technical specification for interoperability,TSI)符合性认证。文章通过对欧盟铁路标准体系架构和认证框架进行说明,梳理了适用于铁路信号系统的认证范围、认证模块及组合,并对信号系统的TSI符合性认证流程进行分析,提出相应的认证工作思路。

“神华号”电力机车关键系统及部件故障诊断专家系统

针对机车故障人工排查困难且效率较低问题,为实现机车故障的智能诊断,基于故障机理构建了牵引变流器故障诊断模型和整车级故障诊断模型,提出了一种牵引变流器故障与整车环境数据的关联分析方法,并设计了“神华号”电力机车牵引变流器及整车其他子系统的故障诊断专家系统。实验结果表明,该系统对“神华号”电力机车的关键系统及部件故障诊断准确率可达90%,满足铁路智能运维需求。

基于双下垂控制的船舶直流组网储能变流器控制方法

针对船舶直流组网系统储能用双向DC-DC变流器模块间、DC-DC变流器与船载柴油发电机变流器间功率分配/转移策略,以及DC-DC变流器与岸上直流供电网的平滑并/离网等不同模式的运行需求,提出了一种基于P-V和SOC-I双下垂控制的DC-DC变流器控制方法,其采用Buck-Boost双模式切换方式实现DC-DC变流器对储能电池组的充放电双向运行控制,并基于载波移相调制减小多重化DC-DC变流器并联输出纹波。最后,通过仿真验证了该双下垂控制策略的可行性。