浅谈基于轨道的列车自动控制(ATC)系统

现今我国城市轨道交通迅猛发展,而信号系统是中国城市轨道交通建设的关键之一,由于轨道交通工具的特殊性,司机只是承担其中列车的控制功能,而列车的驾驶则是通过车载信号系统来完成,在此过程中逐步实现无人驾驶。目前,我国主流的列车控制系统是基于轨道的列车控制系统,也称ATC系统。它通过轨道电路来确定列车的位置,向车载设备传递包括线路、机车等相关设备的基本信息。本文主要研究ATC具有哪些功能,以及实际情况的应用。     

基于粒函数的浅层轨道交通精准停车控制的设计与仿真（英文）

设计了一种新型的浅层轨道交通,该系统适用于人口密集、交通拥挤区域的地下浅层,表面使用透明玻璃封顶,浅层沟内运行小型轨道列车.基于这种新型浅层轨道交通系统建立对应列车模型,提出基于粒函数的模糊控制算法,并分别设计了比例-积分-微分(PID)控制器和模糊粒函数控制器对其精准停车进行车速控制.仿真实验表明:该设计的跟踪性能强于PID控制器,停车精度也较高.     

地铁站台门门控单元控制原理及自主维修方法

正0引言地铁站台门(以下简称"站台门")系统是现代城市轨道交通工程中的设施,是一项集建筑、机械、电子和控制等学科于一体的城市轨道交通高新技术产品。城市轨道交通安装站台门系统沿城市轨道站台边缘设置,将列车与站台候车区隔离,不仅可以防止乘客跌落或跳下轨道而发生危险,让乘客安全、舒适地乘坐地铁列车,而且在地铁运营中站台门系统作为一种高科技产品所具有的节能、环保和安全功能,     

力敏传感器在轨道车辆中的应用

在轨道车辆交通中,越来越多的传感器得到了广泛应用。这其中就包含了力敏传感器,力敏传感器在轨道列车车门,在高铁列车气压检测、在车体风压检测、在车辆维修维护过程中所使用的缓解泵上都有重要的应用;除此之外,力敏传感器在轨道车辆的生产、运营、维修、维护中都有诸多的应用,除了力敏传感器,轨道车辆上的传感器还有很多,应该说传感器的发展提高了轨道车辆的智能性和便捷性,轨道车辆的发展改变了我们的生活,缩短了交通半径,节省了时间,可以说科技改变了生活。     

京津城际列车现状调研与分析

京津城际列车自2008年正式开通以来,已经运行了4年,在缓解京津两地交通压力方面发挥了巨大的作用.本文搜集数据发现,京津城际列车与天津轨道交通衔接上还存在一定的问题,无法真正的实现京津两地人员畅通无阻.本文研究认为,要实现京津两地一体化,促进两地人员来往交流,必须加强天津市内轨道建设,完善客流量较集中地区的地下交通系统.     

基于粒函数的浅层轨道交通精准停车控制的设计与仿真

设计了一种新型的浅层轨道交通，该系统适用于人口密集、交通拥挤区域的地下浅层，表面使用透明玻璃封顶，浅层沟内运行小型轨道列车.基于这种新型浅层轨道交通系统建立对应列车模型，提出基于粒函数的模糊控制算法，并分别设计了比例-积分-微分（PID）控制器和模糊粒函数控制器对其精准停车进行车速控制.仿真实验表明：该设计的跟踪性能强于PID控制器，停车精度也较高.     

基于粒子滤波的列车轨道占用判别方法

基于全球导航卫星系统（Global Narigation Satellite System,GNSS）的列车定位系统降低了铁路建设与运营的成本,而正确识别列车所在道岔区段是列车卫星定位的前提.为提高列车轨道占用判别过程的准确性及实时性,提出一种基于粒子滤波（Particle Filter,PF）的列车轨道占用判别方法 .以PF原理为基础,根据列车当前位置,设置可调节误差置信区域对相邻道岔节点进行检索,有效避免漏检索、重复检索的问题.其次,将轨道占用判别过程建模为列车运行位置与线路地图候选区段的实时匹配过程,在与之拓扑连接的候选道岔区段上随机生成粒子进行列车的实时追踪;将各时刻粒子运动状态与列车定位点之间的距离误差及航向角误差作为加权函数,通过计算与道岔节点邻接轨道区段的累计粒子权值,得出最大概率占用区段,实现对列车所在道岔区段的正确判别.最后,结合实测数据与现有轨道占用判别方法进行对比.实验结果表明：基于粒子滤波的列车轨道占用判别方法可以有效识别当前轨道,其平均识别距离比直接投影方式稳定识别占用轨道的距离减少了约6.5 m,比加权识别方法减少了约3.8 m,具有一定实时性.     

给摩天大楼安装高速“列车”

<正>世界人口正一天天增长,考虑到有限的土地,为满足住宅需求,未来城市的扩张方式很可能由横向改为纵向——建高楼。考虑到这一点,英国设计师设计出一种摩天大楼超高速垂直轨道枢纽,直上直下的"列车"让人们出行更便利。这项设计的基本理念是"列车"沿轨道在30分钟内跑完300英里(约480千米),由摩天大楼上俯冲进埋藏在地下的隧道,将乘客们送到目的地。     

大城市独特的交通工具——地铁

正在大城市中出行,人们往往首选地铁。地铁是一种快速、大运量、用电力牵引的轨道交通工具,具有大众化特点:目前,地铁不再局限于在地下隧道中运行,而是驰骋于地下、地面上、高架上,线路多样化,高峰小时单向运输能力为3万—7万人。大城市修建地铁的原因大城市地价高,人们将地铁的大部分轨道建于地下,可以节省许多地面空间,也可以减少地面噪音;地铁的行驶路线一般不与地上交通路线重叠、交叉,行驶不受其他交通路线干扰;地铁运行速度稳定,载客量大,可以为人们节省通勤时间;     

轨道纵向刚度变化对快速列车轮轨受力的影响

由于轨道刚度是铁路轨道设计的重要参数,直接影响到列车的运行安全和平稳性,因此运用车辆－轨道垂向系统统一模型和新型预测－校正数值积分法,对铁路快速列车以不同速度通过因道床和轨下垫层刚度变化而引起的动力不平顺轨道段时车辆和轨道的响应进行了仿真计算,干涉分析了轨道纵向刚度变化对铁路快速列车轮轨受力的影响。     

虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具,充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点,经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型,针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明,路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小,其中,运行速度为20km·h^-1的路表剪应力较60km·h^-1的分别增大65%(纵向范围)、54%(横向范围);20km·h^-1较60km·h^-1的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%,沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%(10.512万次)、99%(52.560万次)、100%(105.120万次)。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此,从控制路面剪应力及永...     

城际铁路双轨道列车盾构隧道振动响应分析

针对首例城际铁路双轨道大直径盾构隧道(外径12.4 m、管片衬砌厚0.55 m)下穿南水北调中线总干渠工程实例,建立有限元数值分析模型,分析了列车行驶振动荷载对隧道衬砌结构和渠底的振动响应规律.采用激振力函数综合考虑行车平稳性、动力附加轮毂和波形磨耗等因素模拟列车振动荷载,变换轨道不平顺值由0.40 mm增至1.00 mm,列车运行工况按单列车单向行驶和双列车对向行驶,列车设计时速200 km/h.研究表明:双列车对向行驶对隧道衬砌混凝土应力和渠底面位移的影响较大,轨道不平顺值对隧道衬砌混凝土应力影响较大,但对渠底面位移影响很小.研究成果为盾构隧道和南水北调中线总干渠安全运营和维护管理的决策提供了研究依据.     

工程运输列车脱轨自动报警装置设计

针对铁路轨道工程施工中由于线路技术状态不良导致工程运输列车脱轨并造成巨大损失的问题,设计了一种列车脱轨自动报警装置并进行了装车试验。试验结果表明,装置可以实现列车脱轨后的快速报警和自锁功能,可有效避免列车脱轨后事故进一步扩大。     

基于货物列车抗脱轨安全度的重载铁路轨道结构强化措施评价

根据重载铁路货物列车-轨道系统(FTT系统)横向振动稳定性分析方法,提出基于货物列车抗脱轨安全度的重载铁路轨道结构强化措施评价方法,分析并量化提高钢轨等级、采用III型轨枕、强化扣件及道床等轨道强化措施对货物列车抗脱轨安全度的影响。研究结果表明:与提高钢轨等级相比,采用III型轨枕对列车抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速的影响更大;强化扣件或道床均可大幅度提高列车抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速,但当扣件和道床的横向刚度分别大于120 MN/m和15 MN/m时,货物列车抗脱轨安全度提升幅度较小;上述轨道强化措施均能改善行车平稳性,但强化道床对行车平稳性影响较小。轨道强化措施具有提高货物列车抗脱轨安全度的功能,且本文提出的评价方法能够反映列车抗脱轨信息,可为轨道强化措施的评价和制定提供参考。     

列车振动荷载对古建筑的动力影响

在建的北京地下直径线周边有3处需保护的古建筑文物(Ⅰ-明城墙、Ⅱ-老车站、Ⅲ-正阳门和箭楼),对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要.应用列车-轨道耦合动力学理论,计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载,并作为激励作用于动力有限元模型上,通过数值模拟计算,预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应.结果表明,列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化,地下结构以竖直方向动力响应为主,建筑物超过一定高度后,地上结构以水平方向动力响应为主,且地上结构的动力响应高于地下结构;直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响,未超过但接近控制标准,不需特殊减振,应采取适当减振以对古建筑文物的保护留有余量.     

动态间隔可调整的列控系统自主感知关键技术及应用

为提高铁路运输效率、优化列车控制、降低铁路运营维护成本,提出一种动态间隔可调整的列控系统方案,分析列控系统自主感知关键技术和动态间隔调整原理.研究基于卫星导航和惯性导航的组合定位技术,在差分定位和数字轨道地图的辅助下,实现列车连续无缝定位;研究基于三级告警机制的列车追踪预警方法和列车间隔动态调整策略.在京沈高速铁路进行了实测试验,结果表明:在列车高速运行环境下,差分定位误差均值为2.5m,数字轨道地图辅助的组合定位误差均值为1.5m,测试速度与列车实际速度误差±0.01%,满足动态间隔可调整的列控系统对列车运行状态精准、连续获取的需求.基于三级告警机制的列车追踪预警方法可以实时监测列车间隔变化并及时给出预警信号,为司机操作提供参考,保障列车安全运行.     

自旋转移矩驱动的磁化翻转理论研究

采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界面五层膜隧道结可以增加自旋极化电流,从而加快磁化...     

短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统振动特性的影响

运用弹性系统动力学总势能不变原理及形成矩阵的"对号入座"法则,建立列车-板式无砟轨道-路基竖向振动方程组,分析列车高速运行时,短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路系统振动特性的影响,并对不同种类随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统动力特性的影响进行对比研究.研究结果表明:短波随机不平顺对车体垂向加速度、路基竖向压应力影响很小,对扣件竖向压应力、轨道板及底座板弯曲应力有一定的影响,对轮轨垂向力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度、底座板振动加速度和CA砂浆压应力则有显著的影响,影响超过中长波随机不平顺.研究车体及路基动力特性时可以不考虑短波随机不平顺,研究无砟轨道各部件动力特性时,则应考虑短波随机不平顺.     

2014英国皇家学会夏季科学展概览（4）

 当列车高速驶过时（图1）,地下会产生3 种主要波型,即压缩波、横波和瑞利波。这3 种波以不同的速度传播,其中最慢的是瑞利波,当列车以高速和超高速行驶时可以追得上这种波型。这种现象被称为“临界速度”,它会引起轨道和土地中的大幅度震动。这种情况在列车与地面（结构）的固有频率一致时也会发生。如果这种大幅震动问题无法解决的话,列车的速度可能无法进一步提升。因此,透彻地理解这些机制,并发展出合适的解决办法显得十分必要。     

位置式PID控制算法在城轨ATO系统中的应用

为了使城市轨道交通CBTC(基于通信的列车运行控制系统)中的自动驾驶系统(ATO)实现更加精确的控制,通过对传统的PID控制理论进行分析,探索了位置式PID控制算法的详细控制过程,并使用现代计算机技术实现了该算法。将位置式PID控制算法与状态方程结合起来,并将改进后的算法应用于自动驾驶系统中:通过调节PID算法公式中的Kp,Ki,Kd三个参数值,可以得出最适合应用于自动驾驶系统的系数,以决定牵引和制动命令的执行时间点。研究结果表明,在自动驾驶系统中,应用位置式PID算法可以实现列车更加理想的精确控制,减少列车牵引和制动时间以实现节能,保证列车提速平稳以提高列车的舒适度和稳定性。