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市域铁路列车自动折返效率提升方法研究

铁道标准设计 2024年第5期68卷 165-169,188页

作者：崔佳诺北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

市域铁路是适用于都市圈中心城市城区连接周边城镇组团的轨道交通系统,提供公交化、大运量、快速便捷的交通服务。为提高运输效率,市域铁路要求列控系统满足3 min追踪间隔,而站后折返间隔成为缩短追踪间隔、提高运输效率的最大障碍。应... 详细信息

市域铁路是适用于都市圈中心城市城区连接周边城镇组团的轨道交通系统,提供公交化、大运量、快速便捷的交通服务。为提高运输效率,市域铁路要求列控系统满足3 min追踪间隔,而站后折返间隔成为缩短追踪间隔、提高运输效率的最大障碍。应用于莞惠城际的CTCS2+ATO列控系统虽然具备半自动折返功能,但无法满足市域3 min的站后自动折返间隔要求。CTCS2+ATO列控系统应增加自动折返功能,以满足市域铁路需求。建议车载ATP实现快速换端、快速启机,减少换端过程耗时;建议车载ATO实现快速发车、快速运行、快速停车,减少运行过程耗时;建议CTC实现自动办理折入进路、自动办理折出进路,减少进路办理耗时;建议为不同编组列车设置不同的停车点,提升不同编组列车的折返效率;建议优化折返站的车站股道有效长和车站咽喉区长度,尽量减小折返进路长度,提升折返效率。通过以上改进措施,经过实验室验证,可以满足市域铁路的3 min折返间隔要求。

关键词：市域铁路列车控制系统列车自动防护列车自动驾驶自动折返快速启动

CTCS-2+ATO列控系统对短站坪长度需求适应性研究

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铁道工程学报 2024年第2期41卷 74-79页

作者：张敏慧张伟刘长波宋睿全宏宇中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 北京全路通信号研究设计院集团有限公司北京100070

研究目的:对于有地下线路的铁路工程,由于开挖土方等方面的问题,要求站坪长度尽量缩短,以节省工程投资。现有CTCS-2+ATO列控系统因其安全防护距离设置位置、车载设备安装位置、适应的运行速度较高等原因,对站坪长度要求较CBTC列控系统长... 详细信息

研究目的:对于有地下线路的铁路工程,由于开挖土方等方面的问题,要求站坪长度尽量缩短,以节省工程投资。现有CTCS-2+ATO列控系统因其安全防护距离设置位置、车载设备安装位置、适应的运行速度较高等原因,对站坪长度要求较CBTC列控系统长,成为在市域铁路运用时的不利因素,需要对其进行短站坪长度需求的适应性分析并提出适宜的解决方法,提升系统的竞争力。研究结论:(1)侧线股道增设安全线,基于列车停稳信息及时解锁过走防护区段、利用应答器报文增加过走防护区段信息、及时回缩列控移动授权范围等配套方法,将安全距离、附加距离设于目标点信号机的内方,利用安全线及咽喉区线路缩短股道区线路长度;(2)合理约束车载应答器接收天线安装位置,根据市域列车运行速度计算、确定可靠解析出报文所需要的应答器距离信号机距离,以及应答器组间最小距离要求,最终确定股道出站应答器安装位置最小长度需求;(3)经折返线道岔侧向的进路不发低频码,轨道电路长度仅考虑轨道占用检查时间,进一步缩短折返道岔区段长度要求;(4)本研究成果在市域铁路中有广阔的运用前景。

关键词： CTCS-2+ATO 短站坪长度安全距离设置位置

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中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 735-747页

作者：崔俊锋王长远王琦周艳丽熊光华杨辉北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070 华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动... 详细信息

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制方法。首先,根据中低速磁悬浮列车实际运行数据,利用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识列车模型参数,建立列车自回归模型。然后,根据得到的受控自回归积分滑动平均模型和Smith预估器构建带时滞补偿的广义预测控制器并分析其控制律更新过程,实现对中低速磁悬浮列车制动过程的纯滞后补偿,降低列车制动过程中时滞特性的影响。最后,基于某磁浮线现场数据,以中低速磁悬浮列车制动过程为被控对象进行实验仿真,并比较时滞补偿广义预测控制方法与传统广义预测控制方法对于中低速磁悬浮列车制动过程速度跟踪控制的效果。仿真结果表明:所设计的时滞补偿广义预测控制器能够以更高的精度实现对中低速磁悬浮列车制动过程的速度跟踪,且与传统广义预测控制方法相比,系统跟踪误差更小并具有更好的控制性能。所提出的时滞补偿广义预测控制算法不仅解决了中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,而且有效提高了列车制动控制的精度,验证了该方法的有效性。

关键词：中低速磁悬浮列车制动过程时滞补偿广义预测控制 Smith预估器

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列车大小交路通信协同运行自适应控制方法

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 969-979页

作者：朱爱红田晓晴何明明兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法。首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组... 详细信息

针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法。首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组方案。其次,根据列车编组方案短编组小间隔控制需求,基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法设计列车自适应控制模型,模型中通过设置奖励函数实现列车多目标控制,通过设计神经网络输出列车最优控制策略。然后,利用Matlab/Simulink仿真平台,以上海地铁2号线2A-2A列车通信协同运行为例,设置其追踪间隔为10 s,搭建加入随机阻力扰动的列车自适应控制模型并进行训练。研究结果表明:列车停车误差为0.1 m,准时误差为0.2 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为180.6 m,满足列车精准停车、速度协同和间隔安全性要求。针对DDPG算法估值过高而导致列车运行速度波动的问题,将神经网络中的Critic网络进行改进,改进后训练仿真表明:列车停车误差为0.03 m,准时误差为0.1 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为181.1 m,列车停车精度和间隔安全性均有提高,且速度波动相对平稳。最后,为验证该控制方法的实时性和安全性,假设前车在意外情况下减速停车,经仿真验证:后车停车误差为1.3 s,停车间隔为220.8 m,满足实时性和安全性的要求。研究成果可为城市轨道交通提供一种灵活匹配客流量的行车编组方案,为新型列控系统列车短编组小间隔运行提供一种安全高效的自适应控制方法。

关键词：新型列控系统大小交路协同运行 DDPG算法自适应控制

基于超图理论的城市轨道交通超网络级联失效仿真

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系统仿真学报 2024年

作者：韩紫金钱名军王玺宪张凯悦兰州交通大学交通运输学院北京全路通信信号研究设计院集团有限公司

随着城市化进程的不断推进，城市轨道交通越来越受到市民出行的青睐，为此城市轨道交通线网的抗毁性能成为人们的关注点。首先，引入超图理论，构建基于超图的城市轨道交通超网络模型，并建立基于客流加权的非线性负载-容量级联失效模... 详细信息

随着城市化进程的不断推进，城市轨道交通越来越受到市民出行的青睐，为此城市轨道交通线网的抗毁性能成为人们的关注点。首先，引入超图理论，构建基于超图的城市轨道交通超网络模型，并建立基于客流加权的非线性负载-容量级联失效模型。针对实际交通网络站点客流疏散过程，从网络层面和客流重要度两方面考虑，提出了负载重分配机制。对实际交通网络站点停运时仍可接受负载现象，设计了节点状态判定模型，以西安地铁网络为例进行了实验仿真。结果表明，超图分配机制更符合实际交通流传播，介数攻击对网络级联失效影响更大，适当增加节点容量参数可以显著提高网络的鲁棒性，过载能力系数的变化不会对级联失效现象产生影响。

关键词：超网络级联失效轨道交通鲁棒性复杂网络

基于Agent-CA的继电控制电路逻辑功能仿真研究

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控制工程 2024年

作者：鲁力博杨扬杨明张亚东薛一朴北京全路通信信号研究设计院集团有限公司通信信号设计院西南交通大学信息科学与技术学院

现有继电控制电路逻辑功能仿真方法仅能仿真小规模系统，针对大规模电路面临的逻辑功能仿真困难问题，提出了一种基于Agent和CA的大规模继电控制电路逻辑功能仿真方法。首先，对研究对象进行了形式化描述；然后，提出短通路概念表示局... 详细信息

现有继电控制电路逻辑功能仿真方法仅能仿真小规模系统，针对大规模电路面临的逻辑功能仿真困难问题，提出了一种基于Agent和CA的大规模继电控制电路逻辑功能仿真方法。首先，对研究对象进行了形式化描述；然后，提出短通路概念表示局部电路，定义了高阶短通路的多叉树结构；随后，构建了Agent和CA相结合的继电控制电路仿真模型，设计了Agent内局部电路状态演化控制策略和CA整体演化规则；最后，将该仿真模型运用于继电电路逻辑功能仿真分析软件，以铁路继电集中联锁系统为案例进行逻辑功能仿真，验证方法的正确性。仿真结果表明，所提方法能够有效模拟大规模电路逻辑功能动态过程。

关键词：继电控制电路元胞自动机智能体逻辑仿真

城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 184-193页

作者：冉昕晨陈坚陈绍宽刘葛辉邹庆茹重庆交通大学智能综合立体交通重庆市重点实验室重庆400074 北京交通大学中国综合交通研究中心北京100044 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤,减少平峰运力浪费,本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源,以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标,以开行列车总数、... 详细信息

为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤,减少平峰运力浪费,本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源,以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标,以开行列车总数、列车时刻表、编组类型、列车出入段情况和车底接续关系为决策变量,考虑时刻表、车底衔接、车底资源、折返线占用和列车能力等约束,构建城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化模型。根据开行列车总数可变的特点,设计变长度非支配排序遗传算法Ⅱ求解双目标的帕累托集合。以某地铁线路为例进行案例分析,结果表明:相比于单一编组方案,优化的多编组方案可同时降低26.16%和25.75%的乘客总等待时间和列车运行费用;优化后的列车平均满载率增加了1.3%~9.6%,进一步提高了运输能力和客流需求的匹配度。

关键词：城市交通列车时刻表 NSGA-Ⅱ 灵活编组车底周转

基于制动特征自学习的磁浮列车强化学习制动控制

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 839-847页

作者：刘鸿恩胡闽胜胡海林江西理工大学永磁磁浮技术与轨道交通研究院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100073

精准、平稳停车是磁浮列车自动驾驶制动控制的重要目标.中低速磁浮列车停站制动过程受到电-液混合制动状态强耦合等影响,基于制动特性机理模型的传统制动控制方法难以保障磁浮列车的停车精度和舒适性.本文提出一种基于混合制动特征自学... 详细信息

精准、平稳停车是磁浮列车自动驾驶制动控制的重要目标.中低速磁浮列车停站制动过程受到电-液混合制动状态强耦合等影响,基于制动特性机理模型的传统制动控制方法难以保障磁浮列车的停车精度和舒适性.本文提出一种基于混合制动特征自学习的磁浮列车强化学习制动控制方法.首先,采用长短期记忆网络建立磁浮列车混合制动特征模型,结合磁浮列车运行环境和状态数据进行动态制动特征自学习;然后,根据动态特征学习结果更新强化学习的奖励函数与学习策略,提出基于深度强化学习的列车制动优化控制方法;最后,采用中低速磁浮列车现场运行数据开展仿真实验.实验结果表明:本文所提出的制动控制方法较传统方法的舒适性和停车精度分别提高41.18%和22%,证明了本文建模与制动优化控制方法的有效性.

关键词：磁浮列车制动控制多目标优化控制强化学习制动特征自学习

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铁路线路安全环境管控平台及试点应用

中国铁路 2024年第1期 169-174页

作者：张乐军马一丹庄文林高源中国铁路济南局集团有限公司电务部山东济南250000 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司通信信号设计院北京100070

为满足铁路对外部环境、防洪防汛、险情、灾情、反恐治安等安全防范领域的高标准需求,国铁集团规划在全路统一建设“线路安全环境管控平台”。以济南局集团公司管控平台试点项目为例,梳理济南局集团公司既有视频监控系统现状,并深入剖... 详细信息

为满足铁路对外部环境、防洪防汛、险情、灾情、反恐治安等安全防范领域的高标准需求,国铁集团规划在全路统一建设“线路安全环境管控平台”。以济南局集团公司管控平台试点项目为例,梳理济南局集团公司既有视频监控系统现状,并深入剖析传统视频监控模式存在的问题;对管控平台国铁集团、铁路局集团公司2级架构建设模式进行论述,主要包括具体实现方式以及平台各功能模块;提出管控平台试点项目的建设方案,并总结先行试点应用中的不足,为后续全路全面推广和完善管控平台建设提供参考。

关键词：铁路线路巡防线路安全环境管控平台视频监控系统建设方案

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