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5G-R承载CTCS-3级列控数据传输研究

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铁道标准设计 2023年

作者：秦树增赵志鹏杨胜韩佳汛中国铁道科学研究院通信信号研究所深圳市桑达无线通讯技术有限公司中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部

CTCS-3级列控系统是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统，是铁路无线通信系统承载的关键性核心业务，对于车地间数据通信具有非常高的可靠性要求。5G-R技术的高可靠、低时延、更精细的服务保障机制及增强的高速适应性符合CTCS-3... 详细信息

CTCS-3级列控系统是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统，是铁路无线通信系统承载的关键性核心业务，对于车地间数据通信具有非常高的可靠性要求。5G-R技术的高可靠、低时延、更精细的服务保障机制及增强的高速适应性符合CTCS-3级列控系统的业务需求。本文对CTCS-3级列控系统中应用5G-R的必要性和5G-R系统承载CSCS-3级列控数据传输面临的相关问题进行了分析，探讨了我国未来列控系统通过升级改造适配5G-R系统的技术路线和实现路径，介绍了5G-R模式下CTCS-3级列控车地数据传输机制和5G-R/GSM-R双模模块在基于5G-R的CTCS-3级列控系统中的应用。通过在5G-R专网实验室环境下的列控业务功能和性能试验，对比GSM-R中CSD数据传输的性能指标，探讨了5G-R承载列控数据的适用性，研究了CTCS-3级列控的服务质量保障机制原理、列控业务专用QoS特性和列控专用QoS流的建立流程，并通过试验验证了5G-R系统的QoS保障机制可以在网络资源紧张的情况下优先保证CTCS-3级列控数据业务的稳定可靠传输。

关键词： CTCS-3级列控系统 5G-R 数据传输性能试验服务质量

400 km/h接触网系统导线工作张力选取研究

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铁道工程学报 2023年第4期40卷 67-73页

作者：杨佳鲁小兵关金发丁润张家玮刘志刚西南交通大学成都611756 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:400km/h接触网系统尚无相关技术标准及工程应用,接触网导线及张力体系属于弓网系统核心关键技术。本文依托CR450科技创新工程,从400km/h更高速度下接触网系统电气、机械及弓网受流等性能需求出发,剖析接触网导线张力选取的关... 详细信息

研究目的:400km/h接触网系统尚无相关技术标准及工程应用,接触网导线及张力体系属于弓网系统核心关键技术。本文依托CR450科技创新工程,从400km/h更高速度下接触网系统电气、机械及弓网受流等性能需求出发,剖析接触网导线张力选取的关键因素,提出科学合理的技术路线,通过弓网动态耦合仿真以及结构有限元分析等,优配出400km/h接触网导线截面及张力组合,并开展工程适应性分析,完成接触网系统方案及参数校验,最终提出400km/h接触网导线截面及张力组合,建立400km/h接触网系统的关键技术参数。研究结论:(1)增大接触线工作张力能有效提升弓网动态耦合性能,适当提升承力索工作张力能有效抑制定位点动态抬升、降低吊弦荷载;(2)400km/h接触网系统导线工作张力优选截面150mm^(2)接触线(额定工作张力36kN)和截面120mm^(2)承力索(工作张力28kN);(3)形成的400km/h接触网系统参数,在弓网受流、悬挂布置、装备性能以及施工、维修等方面,均具有很好的工程适应性和可实施性;(4)本研究成果可为轨道交通领域高速铁路工程建设提供参考和借鉴。

关键词： 400 km/h 接触网工作张力动态耦合系统参数

基于碳化硅MOSFET的中频辅助变流器在高速列车上的应用

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铁道机车车辆 2023年第1期43卷 128-132页

作者：殷振环董侃陈嘉楠动车组和机车牵引与控制国家重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

目前国内高速列车的车载辅助变流器普遍采用传统的工频隔离方案。这种方案导致辅助变流器体积和重量大、效率低。随着节能降耗需求的进一步提高,用户对辅助变流系统的体积和重量等要求也越来越高。文中从工频辅助变流器和中频辅助变流... 详细信息

目前国内高速列车的车载辅助变流器普遍采用传统的工频隔离方案。这种方案导致辅助变流器体积和重量大、效率低。随着节能降耗需求的进一步提高,用户对辅助变流系统的体积和重量等要求也越来越高。文中从工频辅助变流器和中频辅助变流器的方案对比出发,详细分析了中频辅助变流器的优势,并且随着碳化硅(Silicon Carbide,SiC)器件技术的不断成熟,中频辅助变流器在高速列车上的应用优势得到了进一步扩大。

关键词：辅助变流器碳化硅中频隔离谐振软开关

ZPW-2000轨道电路故障诊断算法应用研究

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中国安全科学学报 2022年第6期32卷 53-59页

作者：李刚卢佩玲杨勇中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

为预防铁路安全事件的发生,设计ZPW-2000轨道电路故障诊断系统的总体结构,明确4大组成部分,包括数据预处理、数据分析、数据服务及数据应用。首先,通过改进的旋转门转换(SDT)算法对轨道电路电气特性数据进行数据压缩;其次,分段线性拟合... 详细信息

为预防铁路安全事件的发生,设计ZPW-2000轨道电路故障诊断系统的总体结构,明确4大组成部分,包括数据预处理、数据分析、数据服务及数据应用。首先,通过改进的旋转门转换(SDT)算法对轨道电路电气特性数据进行数据压缩;其次,分段线性拟合轨道电路不同状态下的模拟量数据,计算得到特征值;最后,通过密度聚类的特征提取方法诊断轨道电路故障,并通过系统验证9种常见轨道电路故障。结果表明:改进的SDT算法可以有效对轨道电路电气特性数据进行数据压缩,压缩后的数据经过分段拟合后可以有效提取特征值,应用密度聚类算法可以生成诊断模型,提升轨道电路故障诊断的准确性,从而提高信号设备维护效率和维护水平。

关键词： ZPW-2000 轨道电路故障诊断旋转门转换(SDT)算法密度聚类

间歇性循环荷载下路基细粒土填料永久变形特性及预测模型

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岩土力学 2021年第4期42卷 1065-1077页

作者：李亚峰聂如松李元军冷伍明阮波中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 大秦铁路股份有限公司科学技术研究所山西太原030013

实际列车运营条件下相邻列车间存在一定的时间间隔,因此,列车对路基的长期作用由列车通过时的振动加载和无列车通过时的荷载间歇组成,即间歇性循环荷载。为探究路基在列车间歇性动荷载作用下的变形特性,开展了连续加载与间歇加载(单级... 详细信息

实际列车运营条件下相邻列车间存在一定的时间间隔,因此,列车对路基的长期作用由列车通过时的振动加载和无列车通过时的荷载间歇组成,即间歇性循环荷载。为探究路基在列车间歇性动荷载作用下的变形特性,开展了连续加载与间歇加载(单级、多级加载)的动三轴试验,研究了间歇加载下累积塑性应变的发展规律,并提出了相应的累积塑性应变预测模型。研究结果表明,间歇加载提高了试样抵抗荷载的能力、降低了累积塑性变形的发展;间歇加载下试样的累积塑性应变曲线呈"阶段式"增长,不同于连续加载下累积塑性应变曲线"平顺型"发展的特点;基于时间硬化方法对双曲线模型进行改进,并对间歇加载(单级、多级加载)下稳定型和临界型试样的累积塑性应变进行预测,取得了良好的预测效果。研究结果对于深入分析实际列车荷载作用下路基土体的变形特性和沉降预测具有一定的指导意义。

关键词：动三轴试验间歇性循环荷载累积塑性变形预测模型时间硬化方法

吊弦非均布下400 km/h接触网动态性能提升研究

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铁道工程学报 2023年第7期40卷 73-79页

作者：张家玮杨佳苏凯新陈俊卿鲁小兵关金发中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学成都611756

研究目的:本文聚焦接触网吊弦的间距及其分布,研究其对400 km/h接触网动态性能的提升效果,为400 km/h高速接触网吊弦的非均布设计提供指导。首先,采用线路实测的定位点抬升位移曲线验证弓网耦合动力学仿真模型建模方法的合理性,分别建立... 详细信息

研究目的:本文聚焦接触网吊弦的间距及其分布,研究其对400 km/h接触网动态性能的提升效果,为400 km/h高速接触网吊弦的非均布设计提供指导。首先,采用线路实测的定位点抬升位移曲线验证弓网耦合动力学仿真模型建模方法的合理性,分别建立3种不同跨距(45 m、50 m和55 m)的弓网耦合动力学仿真模型。然后,以吊弦距定位点的距离即吊弦的非均布方案为输入变量设计实验,再进行弓网耦合动力学仿真,提取接触力标准差作为输出变量。采用BP神经网络建立输入-吊弦布置方案和输出-接触力标准差之间的关系模型,当模型的拟合优度和预测精度满足要求时,再采用遗传算法搜寻该神经网络模型中使输出接触力标准差最小时的输入变量,即最优的吊弦非均布设计方案。研究结论:(1)BP神经网络和遗传算法相结合可以有效地进行吊弦的非均布设计;(2)提出了跨距为45 m、50 m和55 m的接触网中吊弦的最优非均布设计方案;(3)吊弦非均布对400 km/h接触网动态性能有较大的提升效果,接触力标准差分别降低了34.8%、39.3%和18.0%;(4)本研究成果可为400 km/h高速铁路接触网的参数设计提供指导。

关键词：接触网弓网受流质量吊弦非均布

钻爆法铁路隧道预制装配化建造研究及智能建造展望

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隧道建设（中英文） 2022年第7期42卷 1119-1134,I0003-I0018页

作者：马伟斌王志伟中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

针对目前在钻爆法铁路隧道装配化建造领域缺少对概念、体系架构、关键技术等方面系统归纳总结的现状,开展针对性阐述与归纳总结。首先,阐述钻爆法隧道预制装配式建造方案;然后,针对钻爆法铁路隧道预制装配化建造整体技术体系,详细阐述... 详细信息

针对目前在钻爆法铁路隧道装配化建造领域缺少对概念、体系架构、关键技术等方面系统归纳总结的现状,开展针对性阐述与归纳总结。首先,阐述钻爆法隧道预制装配式建造方案;然后,针对钻爆法铁路隧道预制装配化建造整体技术体系,详细阐述钻爆法装配式隧道在理论研究、设计方法、施工方法和工程管理等方面的核心内容和关键技术;最后,分析装配化建造方式在实现智能建造方面的优越性,给出实现智能建造的技术路径,并提出钻爆法装配式隧道智能建造的愿景。

关键词：钻爆法铁路隧道装配化建设智能建造

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考虑认知不确定性的列控中心可靠性评估

安全与环境学报 2023年第9期23卷 2993-3001页

作者：朱爱红董国庆兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

针对列控中心系统中因设备故障信息不完善、失效机理不明确等因素产生的认知不确定性,以及动态失效、共因失效、恢复机制问题,提出了将证据理论和动态贝叶斯网络相结合的动态证据网络方法,并对列控中心系统进行了可靠性评估及重要度影... 详细信息

针对列控中心系统中因设备故障信息不完善、失效机理不明确等因素产生的认知不确定性,以及动态失效、共因失效、恢复机制问题,提出了将证据理论和动态贝叶斯网络相结合的动态证据网络方法,并对列控中心系统进行了可靠性评估及重要度影响分析。在分析系统各单元功能逻辑关系的基础上建立故障树,并将故障树转化为动态贝叶斯网络。通过动态贝叶斯网络正向推理,并结合信任测度和似然测度得到了列控中心系统的可靠度区间以及讨论共因失效对系统可靠性的影响。此外,通过动态贝叶斯网络反向推理得到了列控中心系统薄弱环节。最后,通过求解重要度的大小,探究底事件可靠度变化和认知不确定性对系统可靠度的影响程度。结果表明:动态证据网络能够较好地处理系统可靠性评估中的不确定信息。相比于在完全信息条件下,运用动态证据网络方法得到的可靠性评估结果较为合理,也更加符合实际。

关键词：安全工程列控中心认知不确定性证据理论重要度可靠性评估

基于机器学习的高速列车抗蛇行减振器劣化状态识别方法研究

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铁道机车车辆 2023年第6期43卷 45-53页

作者：魏庆王悦明吕凯凯代明睿杨涛存杜文然池长欣中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081

为识别高速列车抗蛇行减振器服役过程中的劣化状态,首先基于运用统计选取了5种典型的组合参数,通过台架试验获取其动态频变刚度和阻尼特性;然后采用抗蛇行减振器非参数化建模方法建立了整车动力学联合仿真模型,计算得到不同工况下的车... 详细信息

为识别高速列车抗蛇行减振器服役过程中的劣化状态,首先基于运用统计选取了5种典型的组合参数,通过台架试验获取其动态频变刚度和阻尼特性;然后采用抗蛇行减振器非参数化建模方法建立了整车动力学联合仿真模型,计算得到不同工况下的车辆动力学响应;构建了机器学习分类问题,分别采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的方法对减振器状态进行识别。研究结果表明,基于BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的非参数化模型更为准确地描述抗蛇行减振器的动态行为,建立的整车联合仿真模型计算结果与实测数据符合较好;采用SVM算法构建的机器学习模型识别效果一般,而采用CNN算法构建的机器学习模型则达到较高的识别准确度。考虑实际运用需求,将机器学习问题简化为6分类问题,信号通道数精简为4个,CNN机器学习模型仍可实现较高精度的劣化状态识别。

关键词：抗蛇行减振器非参数化建模动力学响应劣化识别支持向量机卷积神经网络