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中国铁路快捷货物运输网络复杂性分析研究

复杂系统与复杂性科学 2022年

作者：马亮金福才胡宸瀚国家铁路智能运输系统工程技术研究中心西南交通大学信息科学与技术学院中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

对铁路快捷货物运输网络进行复杂性分析有助于提高铁路运营维护和应急管理水平。为了提高网络模型的准确性和复杂性分析的全面性，提出L空间下铁路快捷货运无向加权复杂网络建模方法、节点重要度综合评价方法和基于综合重要度节点失效...

对铁路快捷货物运输网络进行复杂性分析有助于提高铁路运营维护和应急管理水平。为了提高网络模型的准确性和复杂性分析的全面性，提出L空间下铁路快捷货运无向加权复杂网络建模方法、节点重要度综合评价方法和基于综合重要度节点失效的网络鲁棒性分析方法。依据中国铁路快捷货运列车时刻表和车站间日均交互车流等数据，建立加权复杂网络模型并分析拓扑特性得到：现阶段中国铁路快捷货运网络具有小世界性、高度异质性、强度-度正相关性、点权均等性、加权非同类匹配性、强度-强度负相关性。基于网络效率和节点重要度评价指标，从随机失效和蓄意破坏2个方面4种情况对比分析鲁棒性得到：节点遭受蓄意破坏比随机失效使得网络更脆弱，节点遭受最大综合重要度破坏比最大强度破坏使得网络更脆弱、比最大加权介数破坏更快地使得网络崩溃，表明所提出的综合重要度评价指标具有节点强度和节点加权介数双重特性。

关键词：

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铁水运输调度双层多目标约束优化模型

西南交通大学学报 2023年第2期58卷 357-366,397页

作者：马亮胡宸瀚金福才董炜西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081 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 马鞍山钢铁股份有限公司运输部安徽马鞍山243021

为实现铁水运输作业排程与资源分配的协同优化,基于约束程序累积调度和字典序多目标优化理论,研究了铁水运输调度双层多目标约束优化方法.首先,基于铁水罐周转率最高和作业效率最高2个字典序优化目标,考虑作业时序、作业实施逻辑、铁水... 详细信息

为实现铁水运输作业排程与资源分配的协同优化,基于约束程序累积调度和字典序多目标优化理论,研究了铁水运输调度双层多目标约束优化方法.首先,基于铁水罐周转率最高和作业效率最高2个字典序优化目标,考虑作业时序、作业实施逻辑、铁水温降时限、铁水罐作业次数限制、资源容量限制和铁水罐资源池等约束条件,建立了上层的铁水运输作业排程约束优化模型;其次,以资源利用均衡度最高为目标,将作业实施唯一性和资源容量限制作为约束条件,建立了下层的铁水运输资源分配约束优化模型;最后,通过约束传播与多点构建性搜索的混合算法迭代求解整个模型.通过实例验证表明:设计的混合算法求得的铁水罐周转率目标和运输作业效率目标,比基本深度优先回溯算法分别提高了14.29%和60.53%;字典序多目标模型比加权和单目标模型求解效率和求解质量分别提高了20.3%和11.11%.

关键词：铁水运输作业排程字典序多目标约束优化搜索算法

基于掩码自编码器的小样本深度学习道岔故障诊断模型

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中国铁道科学 2022年第6期43卷 175-185页

作者：李刚徐长明龚翔卢佩玲董贺超史维利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 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研究中心北京100081 东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院河北秦皇岛066004 河北环境工程学院信息工程系河北秦皇岛066102 中国铁路沈阳局集团有限公司吉林电务段吉林吉林130051

以车站现场采集到的ZYJ7型交流道岔转辙机所产生真实道岔动作电流曲线数据为依托,提出基于掩码自编码器的小样本深度学习模型,无须进行特征提取,可实现端到端的自监督学习。首先进行数据预处理,将道岔动作电流曲线数据统一为相同的维数... 详细信息

以车站现场采集到的ZYJ7型交流道岔转辙机所产生真实道岔动作电流曲线数据为依托,提出基于掩码自编码器的小样本深度学习模型,无须进行特征提取,可实现端到端的自监督学习。首先进行数据预处理,将道岔动作电流曲线数据统一为相同的维数;然后通过随机掩码,将具有人工标签的少量故障数据增强为数量足够大的自监督样本集合,并使用自编码器作为正则化约束;最后通过故障诊断网络,诊断出曲线的故障类型和故障位置。在实验室和车站现场对该模型进行验证,结果表明:该模型在小样本数据集上对故障分类的准确性预测可达到98%以上,同时也能快速定位曲线故障发生的位置。

关键词：掩码小样本学习自编码器道岔故障诊断深度学习

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考虑决策者心理行为的软件质量评价模型

计算机应用 2022年

作者：孙延浩许伟张涛刘宁馨中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所国家铁路智能运输系统工程技术研究中心中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所

针对软件质量评价方法中缺乏考虑决策者心理行为的问题，提出一种基于区间二元语义的交互式多准则决策(TODIM)软件质量评价模型。首先，通过区间二元语义来表征专家对于软件质量的评价信息；其次，利用主观赋权法和逼近理想解排序法(TOP... 详细信息

针对软件质量评价方法中缺乏考虑决策者心理行为的问题，提出一种基于区间二元语义的交互式多准则决策(TODIM)软件质量评价模型。首先，通过区间二元语义来表征专家对于软件质量的评价信息；其次，利用主观赋权法和逼近理想解排序法(TOPSIS)分别计算软件质量属性的主客观权重，在此基础上通过组合赋权法获取软件质量属性的综合权重；为更好的刻画专家在软件质量评价过程中的心理行为，随后将TODIM引入到软件质量评价中；最后利用该模型对高速铁路调度系统的助理调度员终端进行软件质量评价，结果表明第3款软件的占优度值最高，其质量最优。同时将该模型的评价结果与后悔理论方法以及偏好序结构排序法(PROMETHEE)的评价结果进行对比分析，发现三种方法在质量最优软件的选取方面具有一致性，但三者的总体排序有所差异，说明所构建模型在描述多准则的交互关系和决策者的心理行为具有较强的优越性。

关键词：软件质量评价模型区间二元语义 TOPSIS法 TODIM法

重载铁路MCX多媒体调度通信技术应用研究——以靖神铁路为例

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铁道标准设计 2022年第6期66卷 159-162,173页

作者：郭强亮王开锋李辉付文刚闫晓宇李春铎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

为实现货运增量的发展目标,靖神重载铁路构建实现了基于MCX的多媒体调度通信系统,为货运增量提供了可靠的通信保障。首先,分析重载铁路对调度通信业务提出的全新需求;其次,阐释靖神铁路MCX多媒体调度通信系统架构设计和关键技术;最后,... 详细信息

为实现货运增量的发展目标,靖神重载铁路构建实现了基于MCX的多媒体调度通信系统,为货运增量提供了可靠的通信保障。首先,分析重载铁路对调度通信业务提出的全新需求;其次,阐释靖神铁路MCX多媒体调度通信系统架构设计和关键技术;最后,开展了现场动态测试。测试结果表明,基于MCX的调度通信系统在呼叫建立时间和呼叫建立失败概率等关键指标方面均明显优于既有标准值。该项目的实施标志着我国首次实现了自主研发的MCX多媒体调度通信的工程应用,为推进铁路下一代调度通信技术的发展提供指导作用。

关键词：重载铁路铁路调度通信 MCX 多媒体调度呼叫建立时间呼叫建立失败概率

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城市轨道交通列车控制仿真模型研究

交通运输系统工程与信息 2017年第5期17卷 82-88页

作者：徐意中国铁道科学研究院通信信号研究所国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计... 详细信息

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计的限制条件,将列车的加减速性能和速度控制策略作为主要研究对象,构建基于能量守恒原理和信号控制条件的列车速度控制仿真模型.在此基础上设计仿真模型,实现所需要的系统功能结构和仿真流程,并开发形成软件系统.在实际运行线路案例研究中,与采用通用列车运行仿真系统获得的结果比较,验证本文所建仿真模型的精度和工程适用性.

关键词：城市交通仿真模型能量守恒列车控制信号系统

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计轴设备与区域控制中心直接接口方案设计

铁道标准设计 2023年第8期67卷 167-171页

作者：姜庆阳刘海祥冯浩楠柴金川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 国家铁道试验中心北京100015

列车占用检测设备(通常为计轴设备)是基于通信的列车控制(CBTC)系统的重要组成部分,其信息时延是区域控制中心的重要参数之一。随着全电子联锁系统的发展和应用,城市轨道交通计轴设备与联锁系统的接口方式也由继电接口方式变为通信接口... 详细信息

列车占用检测设备(通常为计轴设备)是基于通信的列车控制(CBTC)系统的重要组成部分,其信息时延是区域控制中心的重要参数之一。随着全电子联锁系统的发展和应用,城市轨道交通计轴设备与联锁系统的接口方式也由继电接口方式变为通信接口方式,这一变化增加了计轴设备和区域控制中心的信息时延,并影响了区域控制中心的功能设计和工程设计。根据计轴信息数据流,分析计轴设备至区域控制中心的信息时延组成,并估计采用不同接口方式的计轴信息时延,找出影响计轴信息时延的关键环节,提出计轴设备与区域控制中心直接接口技术方案,最后对该方案进行时延分析并进行计算机模拟仿真。仿真结果表明,该方案可将区域控制中心与计轴设备之间的信息时延减小至1.0~2.4 s,为进一步优化区域控制中心的功能设计和工程设计提供了依据。

关键词：城市轨道交通列车控制系统区域控制中心计轴设备时延接口设计

重载铁路5G-R标准体系架构与关键业务技术方案研究

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铁道运输与经济 2023年第11期45卷 80-87,121页

作者：杨居丰王允琪欧阳智辉王宇飞刘焱欣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 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研究中心北京100081 中国铁道科学研究院研究生部北京100081

为探讨重载铁路下一代通信应用场景下关键业务的技术方案,建立重载铁路5G-R标准体系架构,通过分析我国重载铁路通信系统的发展与演变过程、研究国际UIC FRMCS标准体系以及3GPP架构、调研国内5G-R场景下重载铁路业务需求,提出符合我国重... 详细信息

为探讨重载铁路下一代通信应用场景下关键业务的技术方案,建立重载铁路5G-R标准体系架构,通过分析我国重载铁路通信系统的发展与演变过程、研究国际UIC FRMCS标准体系以及3GPP架构、调研国内5G-R场景下重载铁路业务需求,提出符合我国重载铁路实际的5G-R架构模型。根据需求类型划分关键业务和使用对象,根据应用场景的业务特点以及通信内容确定各个关键业务的线路优先级、可靠性和实时性,最后针对机车同步操控业务、可控列尾安全防护业务、多司机通话业务等重载铁路关键业务设计可行技术方案。研究结果可降低重载铁路下一代通信关键业务的系统设计复杂度,对提升重载铁路运输生产安全和效率具有指导意义,从而为重载铁路5G-R标准体系架构和关键业务方案设计提供参考。

关键词：铁路通信重载铁路 5G-R 关键业务机车同步操控

基于边云协同构建的铁路信号智能运维平台效能分析

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铁道运输与经济 2023年第4期45卷 86-91页

作者：李刚李其昌卢佩玲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 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研究中心北京100081

以云计算中心为核心的铁路信号智能运维系统,面临着负载过大、能耗过高和实时性不足的问题。为此,提出基于边云协同的铁路信号智能运维平台解决方案。在阐述基于边云协同的系统架构的基础上,设计由数据协同层、边缘计算层和云计算中心... 详细信息

以云计算中心为核心的铁路信号智能运维系统,面临着负载过大、能耗过高和实时性不足的问题。为此,提出基于边云协同的铁路信号智能运维平台解决方案。在阐述基于边云协同的系统架构的基础上,设计由数据协同层、边缘计算层和云计算中心层组成的智能运维平台,以实现运维任务的实时调度与决策。再通过设计基于强化学习的计算卸载模型,将部分运维数据的计算任务卸载到边缘节点,从而缓解云计算中心的计算压力,减小系统延迟和能耗,提高系统的能效性。仿真实验表明,利用强化学习得到的最优计算卸载策略,相比将计算任务单独部署在云端或边缘侧,具有更低的时延和能耗代价。研究成果对于提升铁路信号智能运维技术水平、提高智能运维能效,具有重要借鉴意义。

关键词：铁路信号智能运维边云协同计算卸载强化学习效能分析