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智慧高速铁路运行控制系统发展趋势综述

铁道学报 2024年第1期46卷 1-12页

作者：余祖俊唐涛李开成宿帅朱力强北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心北京100044 北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

在保障安全的前提下,高速铁路运行控制系统进一步结合现代感知、控制、通信以及人工智能技术实现智慧化,是未来高速铁路发展的前沿方向。分析目前高速铁路运营中仍存在异物侵限造成安全事故、突发事件导致列车延误、运力与运量不匹配等... 详细信息

在保障安全的前提下,高速铁路运行控制系统进一步结合现代感知、控制、通信以及人工智能技术实现智慧化,是未来高速铁路发展的前沿方向。分析目前高速铁路运营中仍存在异物侵限造成安全事故、突发事件导致列车延误、运力与运量不匹配等问题,提出高速铁路运行控制系统的智能化、智慧化是解决上述问题的重要手段,是保持和提升我国高速铁路技术整体竞争力的核心组成部分。新时期的智慧高速铁路运行控制系统以实现列车(群)全天候全无人自主追踪运行控制为目标,主要包括移动闭塞、列车运行净空感知、列车状态智能监测、列车自主追踪、智能调度指挥、车-地动态自组网通信等关键技术。结合新一代使能技术,研究高速铁路运行控制智能技术的应用及其发展趋势,对我国智慧高速铁路的发展具有参考价值。

关键词：智慧高速铁路运行控制平稳追踪控制智能感知车-地自组网

基于马尔可夫转移场和深度残差网络的电能质量复合扰动多标签分类

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2519-2530,I0002页

作者：罗溢李开成肖贤贵尹晨李贝奥李旋华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

现代电力系统的电能质量扰动逐渐复杂化和多样化,传统的分类方法难以适应复杂多样的扰动变化。依据神经网络进行识别分类的研究都采用传统的单标签分类方法,当出现标签集以外的复合扰动,该分类方法将无法使用。若要更新扰动标签集,则需... 详细信息

现代电力系统的电能质量扰动逐渐复杂化和多样化,传统的分类方法难以适应复杂多样的扰动变化。依据神经网络进行识别分类的研究都采用传统的单标签分类方法,当出现标签集以外的复合扰动,该分类方法将无法使用。若要更新扰动标签集,则需要整个分类模型重新训练。因此,该文利用深度残差网络构建一种适应能力更强的多标签分类系统,该系统能够准确识别训练样本标签集以外未知标签组合的电能质量复合扰动(power quality disturbances,PQDs)。首先利用马尔可夫转移场(Markov transition field,MTF)将一维时域扰动信号转换为二维可视化图像,利用深度残差网络(ResNet)建立9个二分类器提取二维图像中涵盖的扰动特征。通过9个二分类器构成的多标签分类系统进行扰动分类,其训练样本标签集内分类正确率可达97.58%,掺杂标签集外的扰动信号平均正确率可达97.67%,远高于同级别的分类系统。

关键词：电能质量扰动多标签马尔可夫转移场深度残差网络扰动识别

基于多尺度卷积融合时间序列Transformer的复合电能质量扰动识别

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电网技术 2024年

作者：李贝奥李开成肖贤贵李旋罗溢尹晨华中科技大学电气与电子工程学院

随着光伏、风电等新能源占比不断增加，以及大量新型电力电子设备等非线性负载接入电网，电力系统中的电能质量扰动事件（Power Quality Disturbances，PQDs）频发。为了提高复合电能质量扰动识别准确率，本文提出一种多尺度卷积融合时... 详细信息

随着光伏、风电等新能源占比不断增加，以及大量新型电力电子设备等非线性负载接入电网，电力系统中的电能质量扰动事件（Power Quality Disturbances，PQDs）频发。为了提高复合电能质量扰动识别准确率，本文提出一种多尺度卷积融合时间序列Transformer模型（Multi-Scale Fusion Time Series Transformer，MCF-TST）。首先，使用三个不同尺度的卷积核对输入的原始电能质量扰动一维时序信号进行多通道卷积操作，初步提取扰动信号在不同时间尺度的多维特征；然后经过时间序列Transformer中的多头注意力机制提取扰动信号更加深层次的暂态局部特征和周期性全局特征；最后通过全连接层和softmax分类器输出识别结果。仿真和硬件实验结果表明，本文所提模型能够在保留信号的原始一维时序特征的同时提取更高维度的深层特征，对多种复合电能质量扰动识别准确率高，具有良好的抗噪能力和泛化性能。

关键词：电能质量扰动多尺度卷积时间序列Transformer 多头注意力机制扰动识别

基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

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电测与仪表 2024年第5期61卷 204-211页

作者：范伟欣李开成陈浩肖贤贵陈西亚华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心武汉430074

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器... 详细信息

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0~16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。

关键词：电流测量隧道磁阻效应传感器阵列数值积分

基于LSTM-KF模型的高速列车群组追踪运行轨迹预测方法

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交通运输工程学报 2024年第3期24卷 296-310页

作者：张淼何仪娟杨博宇罗正伟卢万里唐涛李开成吕继东中国铁道科学研究院集团有限公司国家铁路智能运输系统工程技术中心北京100081 北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心北京100044 柏林洪堡大学计算机科学研究所柏林BE 104894 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044

为进一步缩小列车追踪距离以提高运力,研究了高速列车群组追踪运行轨迹预测问题;考虑长短期记忆网络(LSTM)模型处理序列数据的优势和卡尔曼滤波(KF)模型噪声处理的能力,提出了一种新型列车轨迹预测LSTM-KF模型;使用列车运行的历史数据进... 详细信息

为进一步缩小列车追踪距离以提高运力,研究了高速列车群组追踪运行轨迹预测问题;考虑长短期记忆网络(LSTM)模型处理序列数据的优势和卡尔曼滤波(KF)模型噪声处理的能力,提出了一种新型列车轨迹预测LSTM-KF模型;使用列车运行的历史数据进行LSTM模型训练,生成了列车轨迹预测曲线;KF模型结合预测结果和动力学机理,更正了计算结果,使LSTM模型预测的列车轨迹变得平滑;依托于高铁列控系统仿真测试平台的标准线路数据进行了仿真验证。仿真结果表明:在巡航工况下,30个预测步长后,LSTM-KF、LSTM和循环神经网络(RNN)模型的位置预测误差分别为78、798和911 m,速度相对真实值的预测误差分别为1、22和1 m·s^(-1),LSTM-KF模型的位置均方根误差(RMSE)分别为LSTM和RNN的7%和15%,LSTM-KF模型的速度RMSE分别为LSTM和RNN的14%和30%;在加速工况下,3个模型的位置预测误差均值分别为94、294和2691 m,速度预测误差均值分别为0.09、10.05和2.74 m·s^(-1);在减速工况下,3个模型的位置预测误差均值分别为1181、4135和4079 m,速度预测误差均值分别为1.14、6.01和13.52 m·s^(-1)。可见,LSTM-KF模型在不同运行工况下均能显著提升预测精度,能够有效生成长时域数据序列,为高速列车群组追踪运行提供决策。

关键词：高速列车群组追踪运行车-车通信轨迹预测长短期记忆网络卡尔曼滤波

脊椎骨内神经鞘瘤的CT、MRI表现(附11例报道及文献复习)

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生物医学工程学进展 2024年第2期45卷 136-141页

作者：刘玉王远军李开成上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科上海200011 上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

目的探讨脊椎骨内神经鞘瘤(Intraosseous Schwannoma,IOS)的特征性影像学表现,以与其他脊椎溶骨性病变区别开。方法回顾性分析上海交通大学医学院附属第九人民医院经手术病理证实的脊椎IOS的临床资料及CT、MRI等影像学资料。该文收集了1... 详细信息

目的探讨脊椎骨内神经鞘瘤(Intraosseous Schwannoma,IOS)的特征性影像学表现,以与其他脊椎溶骨性病变区别开。方法回顾性分析上海交通大学医学院附属第九人民医院经手术病理证实的脊椎IOS的临床资料及CT、MRI等影像学资料。该文收集了11例脊椎IOS患者,其中男性7例,女性4例,年龄23~74岁[平均年龄(51±17)岁]。所有患者均行CT和MRI检查。由两名高年资骨关节系统放射科医师对所有影像学征象进行评估,并复习了近几年来文献报告的脊椎IOS影像学征象。结果病变累及部位包括颈椎3例(3/11,27.3%),胸椎1例(1/11,9.1%),腰椎5例(5/11,45.5%),腰骶椎2例(2/11,18.2%),最大径(5.8±2.85)cm,形态均为不规则形。CT显示偏心性膨胀性溶骨性骨质破坏,密度不均匀,平扫CT值为(43.0±11.55)HU。增强后不均匀轻度强化,CT值为(70.3±12.22)HU,病灶边界清晰,有硬化缘,未见骨膜反应,病灶易沿着椎间孔向椎管内外延伸。在MRI上,与肌肉组织相比,病灶在T1WI上呈等稍低信号,在T2WI上呈混杂稍高信号,压脂后呈混杂高信号,DWI未见弥散受限,ADC值为(1.25±0.176)×10-3mm2/s,增强后不均匀明显强化,时间-信号强度曲线为I型,7例患者病灶内发生囊性变。结论脊椎IOS是一种罕见的良性肿瘤,影像学表现具有一定的特征性,在鉴别诊断边界清晰的具有异质性的脊椎溶骨性病变时应予以考虑。

关键词：骨内神经鞘瘤脊椎计算机断层扫描核磁共振

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光纤电压传感器的电光晶体与传感器设计

激光技术 2001年第4期25卷 293-296页

作者：李开成华中科技大学电力工程系武汉430074

介绍了光纤电压传感器的敏感材料电光晶体 ,说明了它们的点群结构和电光特性 ,阐述了它们可能存在的旋光性、热光效应、热释电效应、自然双折射及其对电压测量精度的影响。指出BGO晶体是目前较理想的用作光纤电压传感器的敏感材料 ,并... 详细信息

介绍了光纤电压传感器的敏感材料电光晶体 ,说明了它们的点群结构和电光特性 ,阐述了它们可能存在的旋光性、热光效应、热释电效应、自然双折射及其对电压测量精度的影响。指出BGO晶体是目前较理想的用作光纤电压传感器的敏感材料 ,并介绍了传感器的结构和设计。

关键词：光纤电压传感器电光晶体设计

基于JPEG2000的电能质量扰动数据压缩方法

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电工技术学报 2011年第10期26卷 47-54页

作者：张明李开成胡益胜华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

JPEG2000是最新静态图像压缩的国际标准,虽然JPEG2000编解码器主要用于图像压缩,但是本文展示了其用于一维电能质量扰动数据的压缩。对于实际电网中采集的各类电能质量扰动信号,JPEG2000的压缩性能好于常见的一些二维压缩方法,特别是使... 详细信息

JPEG2000是最新静态图像压缩的国际标准,虽然JPEG2000编解码器主要用于图像压缩,但是本文展示了其用于一维电能质量扰动数据的压缩。对于实际电网中采集的各类电能质量扰动信号,JPEG2000的压缩性能好于常见的一些二维压缩方法,特别是使用已有的JPEG2000编解码器的软硬件资源,可以省去专门的硬件开发成本。另外JPEG2000编解码器的一些优良特性,诸如精确的码率控制和累进式传输,也将得到保留。

关键词：电能质量扰动 JPEG2000 数据压缩二维小波变换熵编码

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OFDM技术性能仿真

北方交通大学学报 2004年第3期28卷 95-98页

作者：于姝李开成北京交通大学电子信息工程学院北京100044

基于通信技术的列车运行控制系统(CBTC)是铁路信号的发展方向.正交频分复用OFDM)是一种无线环境下的高速传输技术,它对高速列车控制信息传输中主要受到的由于多径传播引起的快衰落所产生的影响有很强的抵抗能力.本文首先介绍了OFDM技术... 详细信息

基于通信技术的列车运行控制系统(CBTC)是铁路信号的发展方向.正交频分复用OFDM)是一种无线环境下的高速传输技术,它对高速列车控制信息传输中主要受到的由于多径传播引起的快衰落所产生的影响有很强的抵抗能力.本文首先介绍了OFDM技术的发展和基本原理,然后在计算机上用Matlab对其性能进行了仿真,仿真中将OFDM与传统的单载波调制方式———正交振幅调制(16 QAM)对抗多径干扰的性能进行了比较,最后分析了二者的仿真结果.

关键词：通信传输技术正交频分复用计算机仿真正交振幅调制