基于CBTC的列车自动驾驶控制算法

基于通信的列车控制系统是列车控制系统技术的发展方向。讨论了基于CBTC的列车自动控制系统的基本结构和功能，指出传统控制方法不能适应列车运行参数的非线性和时变性，而采用智能控制方法较为有效，对基于专家系统的ATO系统、基于模糊控制的ATO系统和基于模糊神经网络的ATO系统等几种速度控制算法进行了分析和建模。     

基于二维结构熵的CBTC系统信息安全风险评估方法

随着计算机技术、通信技术和控制技术在城市轨道交通列车运行控制系统中的应用,城市轨道交通的自动化和信息化程度不断提升.然而,基于通信的列车运行控制（Communication-based train control,CBTC）技术采用的通用计算机设备和通信技术带来的信息安全漏洞,给CBTC系统带来了日益严峻的信息安全风险,因此,对CBTC系统的信息安全风险进行量化、动态评估具有重要意义.本文根据设备及通信链路的差异性构建了CBTC网络拓扑模型,结合信息安全风险下线路列车运行性能变化导致的运能损失,采用综合表征信息域和物理域特征的二维结构信息熵对CBTC系统信息安全风险进行建模分析.最后,基于城市轨道交通列控系统半实物仿真平台对评估方法进行验证,表明所提方法对CBTC系统信息安全量化评估的有效性和准确性.     

基于MGASA的城市轨道交通列车节能优化控制研究

针对当前列车节能优化控制研究中对匀速状态考虑不足的情况,对包括匀速状态的列车运行状态组合及其能耗算法进行了研究.通过对列车运行过程作动力学分析,在深入研究列车能耗计算的基础上,基于MAT-LAB数值计算优势,设计了列车能耗计算的仿真程序.以确保列车运行准时为原则,提出考虑匀速状态的列车控制策略,以区间限速以及列车工况转换为约束进行建模,并采用改进的遗传退火算法(MGASA)对模型求解.从优化结果可知,与以往优化策略相比,在列车运行时分压缩5.66％的情形下,列车能耗仅增加了1.89％.结果分析表明,其优化效果较好,包括匀速状态的列车运行状态组合具有较强的实用价值,可为司机驾驶以及ATO系统设计提供理论指导.     

基于CBTC地铁隧道车-地无线信道的建模与仿真

根据隧道几何尺寸计算出无线电波在隧道中的截止频率,利用路径损耗和多径衰落进行地铁矩形隧道中无线信道的建模,对矩形隧道损耗衰落信道进行仿真,得出存在直射路径和不存在直射路径时的接收点接收信号的电平包络,仿真结果表明AP间隔距离为400 m时,接收强度大于－70 dBm,满足技术要求。     

CBTC系统LTE-M无线专网列车接入单元的研制与应用

城市轨道交通车地综合通信系统的稳定性是目前地铁正常运营面临的最大问题之一。为提高通信的安全性和可靠性,城市轨道交通无线车地通信由WLAN通信技术升级为长期演进技术（LTE）。文章在综合分析城市轨道交通车LTE技术的基础上,根据CBTC系统城市轨道交通车地综合通信系统（LTE-M）需求规范的要求,研制了一种LTE-M无线专网车地通信设备列车接入单元。其采用1.8 GHz TD-LTE专有移动网络和VPN安全接入技术,在车地间建立起安全可靠的通信链路。经通信打流测试,列车接入单元能够经过专网核心网与地面服务器通信,且通信速率稳定、延时小于150 ms、无丢包现象,可以满足承载CBTC控制业务、乘客信息系统、视频监控系统等数据接入服务要求。     

基于仿真的城市轨道交通客流分配

建立仿真客流分配模型可实现城市轨道交通(URT)客流的分配.首先,定义URT网络并确定了乘客生成方法;其次,结合改进Logit模型及有界理性模型建立乘客出行路径选择模型;接着,基于列车运行图实现列车运行控制及乘客上、下车决策;然后,建立了自反馈机制实现乘客出行路径计算结果的校正;最后,以成都地铁为例,验证了所建立模型的...     

列车安全速度防护曲线的分析与仿真

在介绍了各种列车控制系统结构和列车速度控制模式的基础上，讲述了一种新型的列车控制仿真中速度控制模式的曲线计算方法和构想，以达到提高运输效率和节能目的，并进行仿真实现。     

基于通信的列车自动监控系统平台设计与实现

针对基于无线通信的列车控制系统(CBTC)的需求和现状,对其原理及特点进行深入分析,特别是对移动闭塞原理的分析,并利用组件化程序设计思想与线路拓扑结构,提出并设计了一种基于CBTC的列车自动监控(ATS)系统交互式平台,并交付ATS仿真运营框架对站场运行图进行调用.     

基于仿真数据的列车运动模型辨识

提出一种基于地铁列车的运行仿真数据来辨识列车传递函数的新思路。通过对列车运动模型的分析建立列车运行仿真中涉及到的多质点受力模型,用于计算不同车型混编的地铁列车的受力情况。以该受力模型为基础对列车的运行情况进行仿真实现,基于仿真软件生成的牵引力和速度随时间变化的数据,通过最小二乘法辨识出列车的传递函数。实验结果表明,辨识出的列车运动模型是有效的。     

ATS仿真系统模拟列车运行模块的设计与实现

提出了一种基于定时器的模拟列车运行模块的设计和实现。重点介绍了模拟列车运行模块的列车状态判断、列车速度调整、列车位置刷新各个组成部分。     

城市轨道交通系统运行仿真平台的设计与实现

为研究不同客流状况下轨道交通的运行效率和应急方案效率评估,以及突发事件下应急策略的仿真和定量分析,提出了一种城市轨道交通运行仿真平台。该系统从列车运动模型、自动列车控制(ATC)系统结构模型、轨旁设备对象功能模型和移动闭塞系统模型等4个方面对城市轨道交通运行仿真系统进行建模。在此基础上,以VC++作为开发平台,结合计算机网络以及数据库技术,设计并实现了完整的地铁运行仿真平台。在时刻表的驱动下,仿真平台可以实现列车的自动运行。该系统以轨道交通8号线数据进行验证,仿真结果与真实时刻表达一致。     

CBTC中安全通信协议的设计与仿真研究

依据欧洲标准EN50159设计一种用于CBTC各子系统间通信的安全通信协议.该协议面向连接,采用序列号、超时检测、安全编码等多种安全措施,在通信异常发生时,具备故障导向安全能力.借助OPNET仿真环境对协议的实时性进行分析.仿真结果表明,通过在仿真中注入链路故障协议验证故障导向安全功能,该协议能够满足CBTC系统的应用需求.     

基于复杂系统的城轨交通ATS可靠性研究

为提高城市轨道交通列车运行自动监控系统ATS(automatic train supervision)的可靠性,提出了一种基于开放的复杂大系统理论的城轨交通ATS系统可靠性的分析方法.根据ATS系统的层次结构和其内部、内外信息交换的特点,分析了其作为一个开放的复杂大系统的特征,在此基础上给出了分析提高城轨交通ATS系统可靠性的综合集成方法,即从定性到定量的综合集成,并给出了实践该方法的体制和机制,即由总体设计部来完成综合集成.     

城市轨道交通列车快慢车模式运行图自动生成与CAD实现

根据人工手动绘制快慢车运行图的思路,提出将快车与慢车不同比例模块化的思路,保证不同时段行车对数满足要求的情况下,在不同模块之间添加过渡和调整以满足列车正常出入库,使自动生成的运行图最大限度地符合设计者的需求,能够在快慢车特定对数比例下完成不同线路的不同全日行车计划的绘制。而且能将运行图的数据用CAD脚本命令的格式导出,在CAD软件中实现运行图的自动铺画。最后以成都地铁18号线为例实现了快慢车模式下全日运行图的自动生成,验证了该方法的可行性。     

城轨列车自动驾驶广义预测控制器的算法研究

近年来,轨道交通发展非常迅速,其中ATO设备负责列车的牵引和制动,这直接影响城轨运行的安全和效率。已有的城轨ATO控制方法由于控制算法过于复杂,或者需要迭代求解且计算时间不确定等,因而仅具有理论意义,难以在工程上实现。广义预测控制算法就是一种简单高效、易于工程实现的控制算法,但是其设计之初并没有考虑ATO控制的特殊需求。通过改进广义预测控制算法,在优化目标中增加了超调抑制项,重新推导预测输入表达式,并增加输入饱和约束,设计了采用二次曲线的平滑的牵引和制动目标曲线,从而保障乘客乘车的安全性和舒适性。通过仿真,证明算法的易用性、安全性和有效性。     

城市轨道交通客流需求分析模型及计算机仿真

针对传统“四阶段法”交通需求分析集聚特征显著、系统环境适应性差等问题以及城市交通系统很难进行实体仿真的缺陷,提出了一种基于城市综合公交统筹和TransCAD仿真的城市轨道交通客流分析模型。该模型基于“四阶段法”基本步骤,在第一阶段中,考虑了不同人口类别的出行强度和空间分布特征,给出了一种基于人口分类和出行目的的发生吸引模型;在交通分布中,引入K-因子和综合行程费用修正重力分布模型;在交通方式划分和分配中,结合合理系统结构边界和出行时间价值,对城市轨道交通客流分配进行精细配流。实验表明：通过对城市人口进行分类,考虑城市交通系统结构和各交通方式的出行广义费用可大大提高客流分析的精度和鲁棒性。