基于扩频无线测距和查询-应答器的列车定位技术研究

为了保证行车的安全,高速列车均需安装列车自动控制系统（ATC）,以电脑来代替人脑,自动控制列车的运行速度和停车、起动。在高速环境下实现对列车的精确定位,是保障行车和旅客生命财产安全及提高铁路运输效率的重要问题。因此,列车定位技术无疑是铁路智能交通信息系统的关键技术之一,列车定位的精确度在很大程度上决定了系统的性能。本文提出了一种列车定位模型,综合利用基于扩频无线测距和查询-应答器的定位技术,大量减少了地面的查询-应答器。     

CTCS3级列控系统中RBC的切换

无线闭塞中心(RBC)是CTCS-3级列控系统中的核心设备,负责根据地面设备提供的信息及与车载设备的交互生成行车许可,使列车在RBC的管辖范围内的线路上安全运行。RBC与车载设备之间通过专用无线通信系统即GSM-R网络进行信息的互换。为满足列车正常运营的需求,系统采用了GSM-R网络交织冗余覆盖方案,这样列车在运行过程中经过RBC的交界处时仍会收到来自GSM-R网络的信息。本文详细讨论了在两部电台都正常和只有一部电台可用的情况下,列车经过RBC边界处时RBC切换的具体过程和实现方法。     

客运专线不同列车控制系统共线对通过能力的影响

客运专线由于运输需要、GSM-R通信中断或部分设备故障等原因,形成不同列车控制系统共线.在高速350km/h线路上同时并存250km/h列车运行现象的基础上,本文按照3种影响模式,分析不同列车控制系统共线对列车通过能力的影响,并给出具体计算方法.提出通过提高运输组织水平、提高GSM-R信道QoS及采用增强型CTCS-235列车控制系统等措施,以减少对通过能力的影响.     

基于LTE-R的列车无线定位技术研究

在列车运行过程中,要保证列车安全运行,则需准确获取列车位置信息,这就需要高效安全的列车定位。传统的定位方法无法实现高精度定位、连续定位、低费用运营,只能提供某些固定点处的位置信息、轨旁设备需求量大;新型定位技术如GPS定位技术、推测定位方法等,同样存在累积误差较大、抗干扰能力差等问题。因此,依托无线定位技术引入长期演进的铁路移动通信系统(Long Term Evolution-Railway,LTE-R)实现列车定位。     

浅谈西宝客专RBC体系结构及其应用

RBC根据联锁系统中锁闭的进路,将移动授权指令通过GSM-R发送到列车上,从而替换了常规信号系统中的道旁信号,是以计算机软硬件和网络通信为主要技术手段控制列车安全运行的信号系统。     

高速磁浮列车的安全速度防护问题研究

确定高速磁浮列车运行的安全速度范围,是列车运行控制系统要解决的首要问题．分析了德国高速磁浮列车的双限速度防护的特点,给出了安全速度防护曲线的求解思路及算法;并讨论了最不利的系统条件,指出要保证列车在最不利的条件下也处于系统的安全防护范围内．本文算例验证了算法的可行性．     

定常横风作用下高速列车的安全性分析

基于空气动力学理论,建立高速列车空气动力学模型,计算不同运行速度下高速列车在明线运行和明线横风场景下的气动力荷载。同时采用多体系统动力学理论,建立车辆多体动力学仿真模型。将气动荷载导入车辆仿真模型,计算在无横风和有横风条件下,列车以不同速度行驶时的车辆动力学响应及其安全性指标。获得在无横风和有横风条件下高速列车运行安全性随速度的变化规律。研究结果表明,横风作用将对列车的安全运行构成极大的威胁。参照有关高速列车运行安全性评定标准,给出15 m/s横风风速下高速列车安全运行的速度限值。     

列车控制信息的安全传输——密钥系统设计

随着全国客运专线联网的逐步实现,集中运营调度前景越来越美好。列车的速度和密度信息,直接影响着运输的效率和质量,而GSM-R为客运专线列车控制信息的传输提供了良好的平台。全路列车控制系统已经进入了信息时代。列控信息的保密问题显得越来越重要,无论是车地通信的每一个环节,都迫切需要保证网上信息传输的安全（保证信息真实地反应列车状况,机车收到正确的指令）。     

浅析高速动车组制动系统

我国客运专线的运营,电力动车组的投入使用,标志着我国已进入高速铁路的时代。随着高速动车组的引进,一些新设备、新技术、新知识也随之而来。为了保证高速运行的安全可靠性、有效性和舒适性,制动技术则是其中极为重要的一部分。对于高速列车的制动来说,传统的摩擦制动方式已不能保证运行的安全,那么采用何种方式的制动方式才能达到确保安全的目的呢？本文将对高速动车组制动系统做一描述。     

高速铁路应答器报文发送器仿真系统的研究与设计

应答器是高速列车运行控制系统中的关键设备,负责向列控车载设备传输列车定位、等级转换、线路参数和临时限速等直接涉及行车安全的信息,这些信息都是以报文的形式存储在应答器中。本文是以高速列车实际运行情况为研究对象,对应答器报文的编制、传送和管理工作进行研究,完成了应答器报文发送器仿真系统的软件设计。     

极小样本下高速列车轴承的可靠性评估

针对高速列车轴承在极小样本零失效情况下的可靠性试验评估问题,采用Bayes数据统计理论将先验信息与试验信息进行融合,建立累积失效概率数学模型,根据最小二乘法求解出二参数威布尔分布中的待定参数,得出高速列车轴承可靠性数学模型.研究结果为评估高速列车轴承的可靠性和运行安全性提供了一定的理论依据.     

基于线路监测点风速的高速列车运行安全研究

为更真实地分析大风对列车运行安全的影响,建立列车空气动力学及其对应的系统动力学模型。基于目前高速铁路线路大风监测点风速研究路堤上高速列车的强横风运行安全性。首先针对不同高度的路堤,研究远场气象风速与高速铁路大风监测点风速之间的关系;然后,以大风监测点风速为参考风速,分析不同高度路堤上的高速列车气动载荷系数随侧偏角及路堤高度的变化规律;最后,将气动载荷作为外界载荷施加在系统动力学模型上,分析高速列车在不同高度路堤上的动力学指标变化情况,得到高速列车在不同路况条件下的运行安全域。研究结果表明:线路大风监测点风速近似与远方来流风速成正比,且比例系数随路堤高度增加而增大;当采用线路上大风监测点风速作为参考风速时,高速列车的气动载荷系数和运行安全指标均与路堤高度基本无关,避免了传统方法中采用远场风速作为参考风速而需计算大量不同路堤高度的情况。     

基于改进的无迹粒子滤波算法的列车组合定位方法研究

列车实时定位是保证列车安全运行的重要环节。随着北斗卫星导航系统的发展,北斗卫星已逐步具备应用于列车定位的能力。针对北斗导航定位系统的特点及存在的问题,将SINS系统作为其补充定位方式。由于传统滤波算法在进行状态估计时仍存在粒子退化现象,为了进一步提高估计性能,提出了基于人工免疫无迹粒子滤波算法(AI-UPF)的列车组合定位方法。将人工免疫算法引入UPF算法的重采样过程,对粒子进行克隆和变异,改善了样本集的多样性,减轻了退化现象的影响。用该方法和UPF算法分别对北斗/SINS列车组合定位系统进行仿真实验。结果表明,AI-UPF算法能进一步减小定位误差,滤波效果较好。     

高速列车牵引传动系统运行状态监测技术综述

高速列车牵引传动系统是典型的机电耦合闭环系统,牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等关键部件之间密切关联,存在复杂的能量与信息变换、传递。牵引传动系统运行状态监测是保障高速列车安全运行的关键核心技术。受复杂服役工况、多物理场耦合作用、强环境干扰等不确定因素影响,闭环结构下的牵引传动系统运行状态监测存在性能退化/失效机理复杂、数据样本不充分等挑战性难题,已成为制约高速列车智能化发展的技术瓶颈。本研究针对高速列车牵引传动系统运行状态建模、异常状态监测、性能退化趋势分析及剩余寿命预测等相关方法进行了调研,分析了牵引传动系统运行状态监测技术现状和尚待解决的问题。     

收缩徐变对高速列车-轨道-桥梁系统动态特性的影响

收缩徐变效应在高速铁路混凝土桥梁的施工和建造过程中是不可避免的,其会引起桥梁的变形,诱发高速列车运行安全平稳性受到影响。针对该问题,首先选取中国高速铁路中大量采用的32 m简支箱梁桥结构,考虑结构配筋及施工步骤,建立有限元模型,采用JTG2012标准中的收缩徐变模型,分析收缩徐变引起的桥面变形。在此基础上,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,将收缩徐变导致的桥面变形视为边界条件,建立考虑收缩徐变的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型。最后,借助该模型,研究收缩徐变效应对高速列车乘坐舒适性和运行安全性的影响规律。研究结果表明:收缩徐变效应主要影响高速列车的动态特性,而对轨道和桥梁结构的动力学行为影响较小;在收缩徐变效应下,高速列车运行安全性和乘坐舒适性可以得到保证。     

高速列车蛇行运动稳定性研究概述

高速列车长期服役的可靠性是高铁建设的首要保证,自激蛇行运动是轨道车辆所特有的一种失稳形式,为了保证车辆的运动稳定性,确保其高速、安全行驶,以高速列车蛇行失稳的理论研究方法为背景,概述了蛇行失稳研究中的主要研究方法及其存在的不足,对近期的研究热点方向进行了概述并对非光滑分岔、非对称运行稳定性等方向进行了展望。对于高速列车的确定性和稳定性而言,在不考虑车辆非线性特性的情况下,一般可以采用特征根法、Routh-Hurwitz准则判定法、最小阻尼系数等方法进行分析;当必须考虑轮轨接触以及悬挂系统等非线性特征时,可以采用特征值变化法、QR算法+二分法、中心流形法、打靶法、延续算法等方法。对于车辆的随机稳定性而言,可以采用随机非线性动力学Hamilton理论、蒙特卡洛法、半隐式的Milstein随机数值模拟、小数据量等方法对随机稳定性、随机分岔以及分岔类型进行分析。由于能够考虑自身结构参数激励、轮轨接触不平顺激励,能得到更接近真实运行条件下的失稳临界速度,随机稳定性、随机分岔的理论研究和试验研究逐渐得到研究人员的关注,成为高速列车蛇行失稳研究的热点方向。     

基于改进的UPF算法的列车组合定位方法研究

车实时定位是保证列车安全运行的重要环节。随着北斗卫星导航系统的发展,北斗卫星已逐步具备应用于列车定位的能力。针对北斗导航定位系统的特点及存在的问题,将SINS系统作为其补充定位方式。由于传统滤波算法在进行状态估计时仍存在粒子退化现象。为了进一步提高估计性能,提出了基于人工免疫无迹粒子滤波算法（AI-UPF）的列车组合定位方法。将人工免疫算法引入UPF算法的重采样过程,对粒子进行克隆和变异,改善了样本集的多样性,减轻了退化现象的影响。用该方法和UPF算法分别对北斗/SINS列车组合定位系统进行仿真实验。结果表明,AI-UPF算法能进一步减小定位误差,滤波效果较好。     

列车安全运行信息监视系统

列车安全运行信息监视系统是以Visual C 为开发平台,选用MapX控件,采用集成二次开发方式开发的地理信息系统。结合卫星定位系统发送的高精度的、连续的、实时的信息,对列车的安全运行进行实时高效的监视。本文从系统功能和软件实现两个方面对列车安全运行信息监视系统作了探讨,重点研究了电子地图各种功能及实现。系统采用了地图匹配技术提高列车的定位精度,设计出一种适用于铁路的地图匹配算法和配合该算法的数据库。把该系统应用于青藏线卫星定位及信息传输系统研究项目,证明了系统设计和地图匹配算法的合理性和可行性。     

某型号高速列车M车的振动舒适性分析

研究了如何在高速列车设计阶段预测机车振动舒适特性.首先采用ANSYS建立某型号高速列车M车的有限元模型,在MATLAB中采用频域法对功率谱密度进行处理;然后以轨道水平不平顺为例进行瞬态分析模拟出高速列车在运行时的整车响应,采集地板上某些节点加速度响应数据,进行相关处理后得出了M车对应的舒适度和平稳性指标.这种方法使理论设计阶段进行有效地评价高速列车在不同运行工况下的振动特性和旅客乘坐舒适性成为可能     

基于流动模拟和动力学仿真的高速列车横风运行稳定性研究

以国产CRH3型3节车编组高速列车为研究对象,利用计算流体力学软件Star-CD/CCM+计算了在不同横风风速和不同车速下的列车气动力荷载;将该荷载导入动力学仿真软件SIM-PACK的列车运行动力学模型中,计算出在不同横风和车速条件下的脱轨系数、减载率和倾覆系数等运行稳定性参数.计算表明:头车的气动性能和运行稳定性受横风的影响最大;根据车辆动力学性能参数确定的列车安全速度限值与横风风速之间并非线性关系.参照有关高速列车运行稳定性评定标准,给出了不同横风风速下高速列车安全运行的速度限值.