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改进麻雀算法在列车ATO多目标优化中的应用

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铁道标准设计 2024年第7期68卷 192-199页

作者：王一栋肖宝弟岳丽丽李茂青林俊亭兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 北京康吉森交通技术有限公司北京101318

针对列车自动驾驶(ATO)运行过程多目标优化问题,以列车运行安全性、列车动力学模型等因素为约束条件,考虑列车准时性、能耗、舒适性等指标,使用模糊隶属度法建立多目标优化模型。利用罚函数处理约束条件,将停车误差与限速作为惩罚项并... 详细信息

针对列车自动驾驶(ATO)运行过程多目标优化问题,以列车运行安全性、列车动力学模型等因素为约束条件,考虑列车准时性、能耗、舒适性等指标,使用模糊隶属度法建立多目标优化模型。利用罚函数处理约束条件,将停车误差与限速作为惩罚项并构造出适当的惩罚函数加入到目标函数中,从而得到增广目标函数,提出基于改进麻雀算法(ISSA)的求解策略。为提高麻雀算法(SSA)的全局寻优能力,避免收敛于局部最优,引入Logistic映射、自适应超参数、变异算子对传统麻雀算法进行改进,通过测试函数对算法性能进行验证,表明ISSA算法的收敛速度、寻优精度比传统SSA算法好。以工况转换点为决策变量,通过ISSA算法对工况转换点的位置及速度进行寻优,进而获得目标速度-距离曲线。最后选取城轨车辆参数与线路数据进行仿真验证,仿真结果表明:所提优化策略相较于未优化前,舒适性提高了21.22%,能耗降低了22.41%,准时性与停车误差满足要求;与PSO优化方法相比,收敛速度更快,运行时间几乎一样的情况下能耗降低了12.74%,节能效果更佳;停车误差降低了20.45%,舒适性保持在舒适范围之内;对于速度-距离曲线,巡航距离更长、惰行距离变短、最高运行速度降低。由此可见,达到了综合优化ATO的目的,验证了ISSA优化策略的有效性。

关键词：城市轨道交通列车自动驾驶多目标优化目标速度曲线改进麻雀算法模糊隶属度罚函数

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基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制

城市轨道交通研究 2024年

作者：魏文景肖宝弟岳丽丽李茂青林俊亭兰州交通大学自动化与电气工程学院北京康吉森交通技术有限公司

近年来，铁路业发展迅速，铁路出行已成为公民的首选，为了提高铁路线路的运输能力，虚拟编组这一技术应运而生。通过分析虚拟编组的概念，提出了一种基于事件触发机制的虚拟编组列车控制方法，保证了列车能够按期望队形稳定运行。首先... 详细信息

近年来，铁路业发展迅速，铁路出行已成为公民的首选，为了提高铁路线路的运输能力，虚拟编组这一技术应运而生。通过分析虚拟编组的概念，提出了一种基于事件触发机制的虚拟编组列车控制方法，保证了列车能够按期望队形稳定运行。首先，对存在扰动的虚拟编组列车建立模型，并且基于事件触发思想，设计了跟随列车分布式控制器。其次，应用Lyapunov稳定性理论以及分析Zeno行为，为算法的稳定性以及安全性提供了有力的依据。最后，利用MATLAB仿真进一步验证了该算法应用于虚拟编组的有效性。仿真结果表明在存有非线性扰动的情况下，虚拟编组队列内跟随列车也能在有限时间内稳定地与领航列车保持一致，从而实现队形控制。

关键词：虚拟编组事件触发非线性扰动 Zeno行为一致性

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电子开关地面自动过分相逻辑控制系统的研究

制造业自动化 2023年第2期45卷 51-55,88页

作者：宋煜炜肖宝弟兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

电气化铁道牵引供电中过分相技术一直是困扰国内牵引供电行业的技术顽疾,目前电子开关地面自动过分相技术是过分相发展趋势。根据神朔线现场地面自动过分相系统调研来看,以单一PLC挂组合继电器为核心的逻辑控制系统引起的较大故障较多... 详细信息

电气化铁道牵引供电中过分相技术一直是困扰国内牵引供电行业的技术顽疾,目前电子开关地面自动过分相技术是过分相发展趋势。根据神朔线现场地面自动过分相系统调研来看,以单一PLC挂组合继电器为核心的逻辑控制系统引起的较大故障较多。因此,提出一种具有分层结构的电子开关地面自动过分相逻辑控制系统,首先说明系统结构并根据双机热备原理设计一种电子开关的控制策略,之后基于HAZOP与故障树分析方法对逻辑控制系统进行可靠性分析,验证其高可靠性,对电子开关地面自动过分相的应用具有一定的参考价值。

关键词：电子开关地面自动过分相逻辑控制系统状态机 HAZOP 故障树

基于改进RF-XGBoost算法的列车运行晚点预测研究

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铁道标准设计 2023年第3期67卷 38-43页

作者：刘鲁岳肖宝弟岳丽丽兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 北京康吉森交通技术有限公司北京101318

为度量列车晚点造成的影响,将传统随机森林(RF)与极端梯度提升树(XGBoost)相结合,采用改进的RF-XGBoost算法对高铁列车运行晚点进行预测。以济青高铁为例,将其原始数据预处理并根据特征重要度排序,选取前7个参数组成晚点特征自变量,以... 详细信息

为度量列车晚点造成的影响,将传统随机森林(RF)与极端梯度提升树(XGBoost)相结合,采用改进的RF-XGBoost算法对高铁列车运行晚点进行预测。以济青高铁为例,将其原始数据预处理并根据特征重要度排序,选取前7个参数组成晚点特征自变量,以预测到站晚点时间为因变量。将列车实际到达时间等7个特征变量输入RF-XGBoost预测模型中参与训练。前200次列车的晚点预测结果表明:预测晚点与实际晚点时间的曲线变化趋势大致相同。相较于XGBoost算法,本文提出的方法MAE和RMSE值分别降低60.5%与44.8%, R2值提高14.6%,且在允许预测误差5 min的范围内,精度达到97.78%,此方法拥有更优的晚点时长预测性能,对铁路实时调度与提升客运质量至关重要。

关键词：高速铁路特征选择随机森林晚点预测 XGBoost算法

基于改进PSO-SA算法的城轨列车ATO节能优化研究

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传感器与微系统 2023年第10期42卷 64-67,76页

作者：苏明健肖宝弟岳丽丽兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 北京康吉森交通技术有限公司北京101318

针对城轨列车自动驾驶(ATO)系统在控制列车实现自动运行的过程中,需同时满足列车运行准点性、精确停车、舒适性及节能性等多性能指标的要求,提出将改进粒子群优化(PSO)算法和模拟退火(SA)算法相结合的速度曲线优化方法。首先,建立城轨... 详细信息

针对城轨列车自动驾驶(ATO)系统在控制列车实现自动运行的过程中,需同时满足列车运行准点性、精确停车、舒适性及节能性等多性能指标的要求,提出将改进粒子群优化(PSO)算法和模拟退火(SA)算法相结合的速度曲线优化方法。首先,建立城轨列车运行控制模型和多目标优化模型,并对城轨列车运行工况策略进行分析;然后,将PSO的种群信息共享特点和SA以一定概率接受劣质解的特点进行有效结合,使PSO算法避免陷入局部最优解,提高全局寻优的概率。同时,对PSO中的惯性权重系数和学习因子等参数进行全局自适应性改进,进一步搜寻全局最优解;最后,选取明珠线1000 m线路条件,综合考虑线路限速和坡度等因素,通过实例仿真实验对比多种智能算法,验证了所提算法在满足多种指标的前提下,将能耗减低了7.7%,同时寻求最优的工况控制序列指导列车运行,验证了算法的有效性和正确性。

关键词：列车节能优化城市轨道交通粒子群优化算法速度距离曲线

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城市轨道交通ATP车载设备测试用例生成方法

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中国铁道科学 2011年第4期32卷 99-103页

作者：唐抗尼肖宝弟铁道部运输局北京100884 中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100081

根据对城市轨道交通ATP车载设备功能的分析,搭建了模拟车辆外部接口的城市轨道交通ATP车载设备测试环境,确定了测试ATP车载设备的10个安全输入参数和7个非安全输入参数。基于输入参数建立了可变强度覆盖矩阵,并利用回溯搜索算法优化出... 详细信息

根据对城市轨道交通ATP车载设备功能的分析,搭建了模拟车辆外部接口的城市轨道交通ATP车载设备测试环境,确定了测试ATP车载设备的10个安全输入参数和7个非安全输入参数。基于输入参数建立了可变强度覆盖矩阵,并利用回溯搜索算法优化出由20个用例组成的ATP车载设备测试用例集。测试结果表明,给出的测试用例只有穷举测试法的1%,而测试的有效性达90%以上,能够对ATP车载设备功能进行高效和可靠的测试,并大大降低了测试成本,从而验证了ATP车载设备测试用例生成方法的有效性。

关键词： ATP车载设备测试用例可变强度覆盖矩阵回溯搜索算法

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基于场景设计的列车调度系统需求建模方法

中国铁道科学 2009年第3期30卷 115-118页

作者：白雪肖宝弟刘皓玮中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100081

采用基于场景设计的用户需求建模方法进行列车调度系统建模。将列车调度主要业务场景分解为列车运行计划调整场景、进路控制场景、临时限速场景等。以临时限速场景为例,根据用户需求,将其分解为临时限速命令设置正常、设置错误、下达正... 详细信息

采用基于场景设计的用户需求建模方法进行列车调度系统建模。将列车调度主要业务场景分解为列车运行计划调整场景、进路控制场景、临时限速场景等。以临时限速场景为例,根据用户需求,将其分解为临时限速命令设置正常、设置错误、下达正常、下达失败4个子场景,分别构建UML消息序列图,并转换为单个场景的CPNs模型,采用模型聚合算法对4个子场景聚合,生成临时限速场景CPNs模型。采用该方法构建的列车调度系统模型具有可靠性高、开发效率高的特点。

关键词：系统建模基于场景设计用户需求 UML 列车调度系统

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基于SOA的调度命令管理系统

中国铁道科学 2009年第2期30卷 108-112页

作者：阎帆肖宝弟王建英中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100081

采用面向服务的架构(SOA)构建调度命令管理系统。按照系统功能需求设计的SOA平台包括企业服务总线(ESB)、业务流程管理(BPM)、服务目录(SR)、公共信息模型库(CIM)和平台管理(PM)5个功能模块。其中ESB功能模块包括服务接入框架、访问控... 详细信息

采用面向服务的架构(SOA)构建调度命令管理系统。按照系统功能需求设计的SOA平台包括企业服务总线(ESB)、业务流程管理(BPM)、服务目录(SR)、公共信息模型库(CIM)和平台管理(PM)5个功能模块。其中ESB功能模块包括服务接入框架、访问控制、消息转换、服务路由和服务适配器5个子功能模块,每个子功能模块各有1个管理接口。BPM功能模块负责流程运行支持、流程管理和流程监控。应用系统前端通过ESB实现应用服务和业务流程服务调用。应用服务通过ESB进行部署,系统前端基于Page Flow和Ajax技术。对开发的系统进行功能验证和业务流程编排测试,结果表明系统可以有效地跨系统传递调度命令,完全满足调度命令系统的功能需求,容易实现变更收令地点、增加二级审批。

关键词：调度命令管理系统系统设计面向服务的架构企业服务总线服务模型

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LSC在微机联锁中的应用

中国铁道科学 1998年第1期19卷 110-114页

作者：卢佩玲肖宝弟铁道部科学研究院

介绍了逻辑关联图ＬＳＣ（Ｌｏｇｉｃ＆ＳｅｑｕｅｎｃｅＣｈａｒｔｓ）的基本原理，并对其应用于微机联锁系统进行了研究，设计了基本元素的逻辑图和与站场对应的关联图，并在ＳＵＮ工作站上仿真验证，证明设计是切实可行的。

关键词：逻辑关联图铁路信号微机联锁系统 LSC