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基于DEM-MFBD-CFD方法的冰雪飞溅击打应答器力学研究

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振动与冲击 2023年第24期42卷 290-297页

作者：迟义浩肖宏郄录朝张智海路锟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 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 中国铁路兰州局集团有限公司兰州车辆段兰州730050

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynami... 详细信息

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynamics-computational fluid dynamics, DEM-MFBD-CFD)耦合分析法,建立车厢底板结冰脱落击打应答器模型,并借助风洞和现场试验结果,验证了模型的可靠性;基于建立的分析模型研究不同列车速度、风压变化、冰块质量等因素对应答器击打的受力影响。结果表明:应答器受到的最大应力随列车运行速度呈现幂函数增长关系,当行车速度增大到350 km/h时,最大应力达15.591 MPa,约为150 km/h时的3.5倍;且随冰块质量增加应答器最大应力呈现先迅速增加后缓慢增长趋势;当横风风速为5~20 m/s作用时,应答器表面所受到的最大应力相差不大,表明横风对冰雪击打应答器作用可忽略不计;为减小冰雪飞溅击打应答器危害,可采取除融雪手段、列车降速等措施。

关键词：冰雪飞溅离散单元法离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(DEM-MFBD-CFD)耦合分析法应答器力学响应

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高速铁路应答器传输系统复杂环境适应性研究

铁道学报 2021年第12期43卷 62-69页

作者：朱林富李鹍王俊飞许波中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所北京100081 中铁检验认证中心有限公司北京100081

高速铁路应答器传输系统安装在室外,其周围存在多种杂物和金属,有时会导致系统无法正常传输线路数据和定位信息,引起列车制动并最终停车。以系统的关键部件——天线作为研究对象,基于电磁场理论和电路理论建立天线模型,采用场分析法和... 详细信息

高速铁路应答器传输系统安装在室外,其周围存在多种杂物和金属,有时会导致系统无法正常传输线路数据和定位信息,引起列车制动并最终停车。以系统的关键部件——天线作为研究对象,基于电磁场理论和电路理论建立天线模型,采用场分析法和等效电路网络法进行分析。选取混凝土道床、钢轨和金属,分别放置在系统天线周围,测量系统天线的调谐频率,计算反射系数和磁场分布。结果表明,杂物和金属使系统天线的调谐频率偏移,反射系数增大,传输的磁场被衰减。应答器与混凝土道床的最小垂直距离应为100 mm,与两根钢轨的水平距离应相等。为解决车载天线单元安装在列车金属车体后天线失谐问题,提出在车载天线单元背面加装金属板的方法,同时降低辐射发射干扰20 dB。

关键词：铁路信号列控系统应答器环境适应性异性介质

基于RBF-DRNN应答器传输系统高速适应性评估方法研究

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铁道学报 2023年第10期45卷 71-77页

作者：许庆阳孟景辉段贺辉罗依梦中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 北京铁科英迈技术有限公司北京100081

应答器传输模块(BTM)在不同速度下接收有效报文帧数的准确预测是评估其速度适应性的关键,因此提出一种基于RBF-DRNN的有效接收报文帧数预测方法,用于定量评估传输系统在350 km/h及以上运行条件下的适应性。首先,采用径向基函数(RBF)神... 详细信息

应答器传输模块(BTM)在不同速度下接收有效报文帧数的准确预测是评估其速度适应性的关键,因此提出一种基于RBF-DRNN的有效接收报文帧数预测方法,用于定量评估传输系统在350 km/h及以上运行条件下的适应性。首先,采用径向基函数(RBF)神经网络建立列车速度与车载设备接收最大、平均、最小比特数之间的非线性回归模型;然后,利用深度递归神经网络(DRNN)建立车载设备接收比特数、误码率、有效率与接收有效报文帧数之间的评估模型;最后,基于RBF模型预测的高速下接收比特数,结合实际误码率、有效率,预测传输系统在更高时速下接收有效报文帧数的变化范围。利用某线路联调联试数据,对模型性能进行测试。结果表明,当列车运行速度达350 km/h及以上时,评估平均误差为0.45帧,最大绝对误差为0.81帧,可有效预测更高速条件下BTM有效接收报文帧数,为应答器传输系统的高速适应性评估提供指导意义。

关键词：应答器高速适应性 RBF DRNN 动态检测

基于SAT的应答器工程数据逻辑规则提取及验证

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铁道学报 2017年第2期39卷 82-89页

作者：王彤典赵会兵北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

工程数据是应答器报文编制的重要依据,现有工程数据验证规则是基于CTCS-2级列控系统应答器应用原则及工程数据表编制规范生成的,这类基于文本语言描述的规则完备性不足,且存在二义性,数据验证不充分,易直接导致数据安全问题。因此,本文... 详细信息

工程数据是应答器报文编制的重要依据,现有工程数据验证规则是基于CTCS-2级列控系统应答器应用原则及工程数据表编制规范生成的,这类基于文本语言描述的规则完备性不足,且存在二义性,数据验证不充分,易直接导致数据安全问题。因此,本文深度挖掘各类工程数据间的约束关系,提取数据逻辑验证规则,通过基于SAT的形式化建模、ROBDD构造及深度优先搜索来证明逻辑规则的可满足性。开发基于导出逻辑规则的数据验证工具,并以某城际线路工程数据表为例,与传统工程数据表检查软件进行比较。结果表明,新工具能够识别传统软件无法识别的数据隐患,消除传统验证规则的不完备性,提高工程数据的安全性。

关键词：应答器数据安全逻辑验证规则 SAT ROBDD

空间环境介质对应答器“A”接口性能的影响研究

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铁道学报 2015年第3期37卷 54-58页

作者：赵会兵孟亚松梁迪北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对应答器易受周围复杂空间电磁环境影响的问题,研究铁路现场各类损耗介质、无金属区内金属介质对应答器系统的射频场"A4"接口和上行链路场"A1"接口的影响。基于应答器系统简化电路对精简参考环和BTM天线建立FEKO模型,根据实测数据对... 详细信息

针对应答器易受周围复杂空间电磁环境影响的问题,研究铁路现场各类损耗介质、无金属区内金属介质对应答器系统的射频场"A4"接口和上行链路场"A1"接口的影响。基于应答器系统简化电路对精简参考环和BTM天线建立FEKO模型,根据实测数据对模型的适用性进行验证,仿真各类损耗介质下电磁波的穿透特性和金属介质下电磁波的分布特征。基于该特性特征和真实应答器的输入输出特性(IO),得到了各类损耗介质和金属介质影响下应答器和BTM天线的有效作用范围。研究结果表明各类损耗介质不能超过其特定厚度,无金属区内的良导体最大横截面不能超过300mm×300mm。无砟道床钢筋网的绝缘节破损会大幅降低"A"接口的传输性能。

关键词：应答器环境介质 IO特性有效作用范围

基于电磁感应原理的应答器系统旁瓣成因分析及应用

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铁道学报 2019年第4期41卷 111-117页

作者：王通赵林海北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

广泛应用于CTCS-2与CTCS-3的应答器系统在车地信息传输过程中产生的感应电压幅值包络由于存在旁瓣结构,在算法设计时需要设置阈值区分旁瓣与主瓣,避免发生将包络中的多瓣结构识别为多个应答器等故障,还需在安装与维护过程中适当降低安... 详细信息

广泛应用于CTCS-2与CTCS-3的应答器系统在车地信息传输过程中产生的感应电压幅值包络由于存在旁瓣结构,在算法设计时需要设置阈值区分旁瓣与主瓣,避免发生将包络中的多瓣结构识别为多个应答器等故障,还需在安装与维护过程中适当降低安装高度,防止信号衰减到无法识别。针对旁瓣问题,通过建立双线圈电磁感应耦合模型,对列车运行过程中应答器系统电磁耦合的感应电压进行计算,并结合天线的结构分解电磁信号耦合中的磁感应强度,分析天线各部分产生的磁感应强度垂直分量及其在接收天线中形成的感应电压,得出天线垂直于钢轨铺设方向的横向对边和平行于钢轨铺设方向的纵向对边的感应电压瞬时方向相反,且对应的幅值不平衡,产生的激励会导致包络出现旁瓣。通过有限元仿真设计一种调整空间磁场分布以实现削弱旁瓣包络的新型激励天线,并与现有天线的感应电压包络进行对比验证。

关键词：应答器旁瓣耦合有限元

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护轨对应答器干扰的仿真研究

铁道学报 2014年第10期36卷 59-64页

作者：罗丽燕刘中田周果北京交通大学电子信息工程学院北京100044

应答器是一种基于电磁耦合原理的点式传输设备,容易受到周围金属物的影响,因此安装在护轨旁边的应答器可能会受到护轨的干扰。到目前为止,尚未发现有文献报道护轨对应答器干扰的相关研究。本文通过FEKO软件对应答器进行建模仿真与实测验... 详细信息

应答器是一种基于电磁耦合原理的点式传输设备,容易受到周围金属物的影响,因此安装在护轨旁边的应答器可能会受到护轨的干扰。到目前为止,尚未发现有文献报道护轨对应答器干扰的相关研究。本文通过FEKO软件对应答器进行建模仿真与实测验证,在应答器模型中加入护轨模型,仿真护轨对应答器的干扰,通过对护轨开槽尺寸进行优化,找出最合理的开槽尺寸。研究结果表明,护轨主要对应答器的串扰区造成干扰,在理想情况下护轨开槽尺寸不小于2mm就能满足场强一致性的要求,并且开槽尺寸越大对应答器的干扰越小,但当开槽尺寸达到一定值时,通过增大开槽尺寸进一步减小护轨对应答器的干扰效果十分有限。

关键词：应答器护轨参考环线

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欧洲应答器编码策略的安全性研究

铁道学报 2008年第6期30卷 127-130页

作者：肖甜赵会兵北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统(CTCS)已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备,用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程... 详细信息

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统(CTCS)已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备,用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程中可能存在的随机突发错误、异步传输错误、长短帧报文误译及报文切换时错译等各种错误模式。为保证信息传输和接收过程的安全可靠性,研究了欧洲应答器编码策略中采用的CRC循环冗余码及同步信息码校验、10到11 bit字转换、整形约束条件检查等防护措施在编、译码过程中对以上错误模式的防范能力,从理论上论证得到:欧洲应答器编码策略有效保证了应答器信息在传输和接收过程中的安全性,对于我国研制适用于CTCS的应答器具有借鉴作用。

关键词：应答器编码策略 CRC校验安全性

基于Kalman滤波的应答器上行链路信号处理的研究

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铁道学报 2016年第11期38卷 64-68页

作者：吕城锦赵会兵朱林富全宏宇北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

应答器是列控系统中不可或缺的地-车信息传输设备。本文在分析上行链路信号特征以及建立上行链路信号处理流程的基础上,采用AR模型对噪声特性进行估计,然后采用Kalman滤波算法对上行链路信号进行处理,其中Kalman滤波算法相关参数依据上... 详细信息

应答器是列控系统中不可或缺的地-车信息传输设备。本文在分析上行链路信号特征以及建立上行链路信号处理流程的基础上,采用AR模型对噪声特性进行估计,然后采用Kalman滤波算法对上行链路信号进行处理,其中Kalman滤波算法相关参数依据上行链路信号特征以及噪声特性推导,最终得到处理后的上行链路信号。随机选取京津城际应答器报文进行测试验证,由测试可得：采用Kalman滤波算法能使上行链路信号信噪比提高25-35dB,误码率降低了两个数量级,对于保证应答器上行链路信号传输可靠性、提高列车运行效率有重要意义。

关键词：应答器上行链路信号 AR模型 Kalman滤波