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列车运行控制系统仿真故障注入方法研究

铁道学报 2014年第6期36卷 55-60页

作者：蔡伯根尹青上官伟苟晨曦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

故障注入测试方法对于系统设计缺陷的发现与补救具有重要意义,近年来故障注入在列车运行控制系统的仿真测试领域开始得到越来越多的关注。本文在国内外故障注入研究现状的基础上,针对列车运行控制系统,研究了基于HLA的列控系统故障注入... 详细信息

故障注入测试方法对于系统设计缺陷的发现与补救具有重要意义,近年来故障注入在列车运行控制系统的仿真测试领域开始得到越来越多的关注。本文在国内外故障注入研究现状的基础上,针对列车运行控制系统,研究了基于HLA的列控系统故障注入仿真平台的构建方法,利用基于仿真的故障注入方法对目标仿真系统进行关键设备(联锁、RBC等)典型故障注入案例的测试,对典型场景下的速度-距离曲线进行分析比较,并总结分析了该方法的有效性。结果表明该故障注入仿真可以有效地对列控系统做出可靠性评估分析,提高系统安全性能。

关键词：高层体系结构(HLA) 列车运行控制系统故障注入仿真速度-距离曲线

基于列车运行状态组合预测的虚拟应答器捕获方法

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中国铁道科学 2023年第1期44卷 202-213页

作者：王剑王思琦蔡伯根刘江程君北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 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

为进一步提高虚拟应答器(VB)技术在基于卫星定位的列车运行控制中的运用效果,分析常规VB捕获原理,从完善其不足的角度提出1种基于列车运行状态组合预测的新型VB捕获方法。首先,明确新型方法的捕获原理;其次,考虑列车运行状态的复杂性和... 详细信息

为进一步提高虚拟应答器(VB)技术在基于卫星定位的列车运行控制中的运用效果,分析常规VB捕获原理,从完善其不足的角度提出1种基于列车运行状态组合预测的新型VB捕获方法。首先,明确新型方法的捕获原理;其次,考虑列车运行状态的复杂性和规律性,采用交互多模型(IMM)结合容积卡尔曼滤波(CKF)的自适应IMM-CKF方法,对列车位置进行滤波估计和短期前向预测;然后,将长短期记忆方法引入列车运行状态预测问题,基于实时数据更新预测模型;最后,得到基于列车运行状态组合预测的VB捕获方法,有效改善常规方法中的VB漏捕获和捕获精度低等问题。基于京沈高铁现场试验数据,对比并验证新型方法和其他列车运行状态预测方法、VB捕获方法的性能。结果表明:尽管周期捕获计算平均用时较长,但新型方法下的VB捕获识别位置与下一个VB位置较近,不仅能保证100%的VB捕获率,而且在VB捕获误差均值上最大可实现70.23%的优化效果。

关键词：列车运行控制系统虚拟应答器卫星定位列车运行状态组合预测

基于局部离群因子的列车卫星定位故障检测方法

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铁道科学与工程学报 2023年第10期20卷 4021-4030页

作者：王韦舒上官伟刘江姜维北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

基于卫星导航系统的定位技术已成为我国下一代列车运行控制系统中自主定位的重要方式。卫星信号在传播过程中易受到环境多源噪声的影响而导致定位解算性能下降,需要对潜在发生的故障进行检测以保证定位性能。针对一致性假设检验中观测... 详细信息

基于卫星导航系统的定位技术已成为我国下一代列车运行控制系统中自主定位的重要方式。卫星信号在传播过程中易受到环境多源噪声的影响而导致定位解算性能下降,需要对潜在发生的故障进行检测以保证定位性能。针对一致性假设检验中观测新息不再服从先验高斯分布问题,提出一种基于局部离群因子的卫星定位故障检测方法。首先,基于正常运行环境中的滤波新息构建历史数据集,采用核密度估计方法获取检验阈值。在此基础上,根据特定的邻域值计算当前时刻观测新息的局部离群因子,通过度量其与历史数据集中邻域数据之间的局部密度进而判别是否发生故障。最后,采用西部铁路实测数据对所提算法进行实验验证。研究结果表明,在不同偏差阶跃故障和不同速率斜坡故障场景下,所提出方法的故障检测性能优于滤波新息故障检测和自主完好性监测外推法。在15m阶跃故障场景中,所提出的算法故障检测率分别提高了100%和62%,故障期间水平位置均方根误差降低了36.1%和18.5%。在0.5m/s斜坡故障场景中,故障检测时延分别缩短了20s和11s,故障检测率提高了40%和20%,水平位置均方根误差降低了28.6%和9%。基于局部离群因子的故障检测方法具有高检测、低时延的显著优势,打破了先验特定分布假设对于故障检测性能的约束,有效提高了定位系统的定位精度和可靠性。

关键词：列车运行控制系统列车定位卫星定位故障检测局部离群因子

列车运行控制系统课程实验平台建设与教学创新

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教育信息化论坛 2023年第19期 99-101页

作者：周艳丽杨辉付雅婷华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013

为解决列车运行控制系统课程到现场开展实验难、学生难以理解系统原理等问题,采用实物与软件仿真相结合的方式,构建覆盖普速铁路和高速铁路的列车运行控制半实物虚拟仿真实验平台,开展演示、实操和验证性实验。结合创新应用型人才培养目... 详细信息

为解决列车运行控制系统课程到现场开展实验难、学生难以理解系统原理等问题,采用实物与软件仿真相结合的方式,构建覆盖普速铁路和高速铁路的列车运行控制半实物虚拟仿真实验平台,开展演示、实操和验证性实验。结合创新应用型人才培养目标,采用典型案例和自媒体化两种教学方法,在夯实理论知识的基础上,培养学生职业道德、安全意识、团队协作以及解决复杂工程问题的能力,提升学生综合素质。

关键词：列车运行控制系统实验平台教学创新

列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法研究

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今日制造与升级 2024年第3期 85-87页

作者：邓珩张晨申慧中铁检验认证株洲牵引电气设备检验站有限公司湖南株洲412001 株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001

针对轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位性能指标的突出需求和现状,设计一种新的轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法。对现有测试方法的缺陷进行分析,参考行业内的卫星定位测试方案,形成新的测试方案;以列车通... 详细信息

针对轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位性能指标的突出需求和现状,设计一种新的轨道交通行业列车运行控制系统卫星定位和授时性能测试方法。对现有测试方法的缺陷进行分析,参考行业内的卫星定位测试方案,形成新的测试方案;以列车通过隧道作为测试场景,通过模拟和计算,得出测试判据和指标;新方法相较于传统的外接天线方案,具有更严谨的评判依据,可更准确地评估应用条件下列车产品的定位和授时性能,避免了实验室当地天气和地形影响。以实际的产品型式试验开展实测验证,确认测试方法可行、可信,并有效保证智能驾驶、车联网及大数据技术在轨道交通行业的可靠应用。

关键词：轨道交通列车运行控制系统卫星定位性能测试

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列车运行控制系统的形式化研究进展与趋势

前瞻科技 2023年第1期2卷 106-117页

作者：吕继东卢万里唐涛罗正伟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交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室

列车运行控制系统是保障列车安全与高效运行的核心。目前中国列车运行控制技术整体已步入世界先进水平，正在向智能化、智慧化方向发展，迫切需要以自主化工具平台支撑的正向研发设计方法。形式化方法是保障列车运行控制系统功能正确实... 详细信息

列车运行控制系统是保障列车安全与高效运行的核心。目前中国列车运行控制技术整体已步入世界先进水平，正在向智能化、智慧化方向发展，迫切需要以自主化工具平台支撑的正向研发设计方法。形式化方法是保障列车运行控制系统功能正确实现的关键。文章首先回顾了列车运行控制系统的发展过程，分析了计算机时代列车运行控制系统的特点；总结了国内外列车运行控制领域形式化的应用研究、取得的进展和趋势，并对比了国内外列车运行控制领域形式化研究的差异；最后提出了采用基于模型的系统工程方法进行列车运行控制系统正向设计的发展方向，并从系统正向顶层设计、形式化技术自主化和人才队伍培养方面给出了发展建议，力求实现功能强大、覆盖全面、性能先进的列车运行控制系统。

关键词：列车运行控制系统形式化方法基于模型的开发需求规范建模验证

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列车运行控制系统设计正确性的验证方法

西南交通大学学报 2010年第4期45卷 574-579页

作者：曹源唐涛罗丹穆建成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 北京二七轨道交通装备有限责任公司科研管理部北京100072 铁道部科学技术司北京100844

为验证系统开发阶段列车运行控制系统设计的正确性,提出了基于RAISE软件的系统建模、描述及验证方法.以CTCS-3级两列列车追踪运行为例,采用面向系统特性的域,建立了系统域模型,并在对域模型扩充和完善的基础上,用RSL语言描述了两列列车... 详细信息

为验证系统开发阶段列车运行控制系统设计的正确性,提出了基于RAISE软件的系统建模、描述及验证方法.以CTCS-3级两列列车追踪运行为例,采用面向系统特性的域,建立了系统域模型,并在对域模型扩充和完善的基础上,用RSL语言描述了两列列车追踪运行情况.根据RSL语言描述的公理及RAISE自身的推理规则,验证了当两列列车追踪运行时,CTCS-3级列车运行控制系统设计的正确性.

关键词：交通信息工程形式化方法列车运行控制系统安全苛求系统

北斗卫星导航系统在列车定位中的应用研究与发展

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铁道科学与工程学报 2022年第8期19卷 2417-2427页

作者：蔡煊陶汉卿侯宇婷廖继轩肖金梅宋晓波成都工业学院汽车与交通学院四川成都611730 柳州铁道职业技术学院电子技术学院广西柳州545616 大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

北斗卫星导航系统作为我国自主掌控的全球导航卫星技术战略资源,对我国铁路运输列车运行控制相关关键技术的技术升级和更新迭代起到重要推动作用,对提升我国高铁技术的全球竞争力起到关键支撑作用。为促进和深化北斗卫星导航技术在我国... 详细信息

北斗卫星导航系统作为我国自主掌控的全球导航卫星技术战略资源,对我国铁路运输列车运行控制相关关键技术的技术升级和更新迭代起到重要推动作用,对提升我国高铁技术的全球竞争力起到关键支撑作用。为促进和深化北斗卫星导航技术在我国铁路运输特定行业领域中的技术转化和结合应用,简要阐述全球导航卫星系统应用于铁路运输的技术优势,从北斗卫星导航技术在我国铁路列车运行控制中的应用必要性和安全性出发,总结归纳基于北斗卫星导航系统的铁路位置相关服务安全应用及非安全应用需求,针对铁路位置服务核心安全应用之一的列车定位给出了基于北斗卫星导航的列车组合定位原理。从基于北斗的多传感器组合列车定位技术及信息融合算法、多模卫星列车定位技术、北斗差分列车定位技术以及基于北斗的列车组合定位系统安全完好性监测技术等方面,综述北斗卫星导航系统在列车定位领域中的应用研究现状。最后,从北斗导航定位通用性能指标标准与铁路列车运行控制安全相关标准的关联统一、基于北斗的紧耦合结构多传感器列车定位技术、列车运行控制专用北斗终端开发设计以及铁路北斗专用测试平台和评估体系的构建等方面展望其未来技术发展趋势和挑战。本研究可为北斗卫星导航技术在列车定位中的应用研究及成果转化提供一定的参考价值。

关键词：全球导航卫星系统北斗卫星导航系统列车运行控制系统铁路位置服务列车定位

面向新型列控系统的电子轨道地图数据约简方法研究

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铁道学报 2023年第4期45卷 51-61页

作者：陆德彪王子琪王剑蔡伯根丁珣北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 中国铁建电气化局集团有限公司运营管理部北京100043

电子轨道地图是新型列控系统基于卫星导航的列车定位的重要参考源。为满足地图精度高、存储量低的要求,针对轨道线路数据约简方法开展研究。在面向直线表达的线路数据方面,对道格拉斯普克算法和基于线路数据航向角特征约束的约简2种算... 详细信息

电子轨道地图是新型列控系统基于卫星导航的列车定位的重要参考源。为满足地图精度高、存储量低的要求,针对轨道线路数据约简方法开展研究。在面向直线表达的线路数据方面,对道格拉斯普克算法和基于线路数据航向角特征约束的约简2种算法的差异性进行比较;在此基础上面向线路数据的直线和曲线混合表达,提出一种基于Clothoid曲线的约简算法。利用曲线DP算法和垂直投影误差要求,得到Clothoid曲线片段,实现轨道圆曲线和直线的分段,提高线路数据的约简率,保障生成地图的精度。为验证提出方法的有效性,选取京沈高铁北票东—阜新北的线路数据进行分析,实验结果表明,基于Clothoid曲线拟合生成的轨道段满足0.5 m垂距精度和0.2 m测量精度,约简率达99.5%,证明提出的方法能够满足新型列控系统电子轨道地图数据约简的要求。

关键词：列车运行控制系统电子轨道地图数据约简 Clothoid曲线拟合