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高速铁路信号安全数据网网络隔离技术研究

铁道通信信号 2024年第8期60卷 41-46页

作者：牛鹏军陈利东严之伟中国铁路青藏集团有限公司西宁电务段西宁810000 中国铁路郑州局集团有限公司电务部郑州450000 怀邵衡铁路有限责任公司长沙400014

信号安全数据网是高速铁路信号系统的核心控制网络,承载着列控中心、计算机联锁、临时限速服务器、无线闭塞中心等信号设备的行车控制数据通信业务,其安全性是保障列车安全、有序、稳定、可靠运行的基础。为提高数据网安全性,首先结合... 详细信息

信号安全数据网是高速铁路信号系统的核心控制网络,承载着列控中心、计算机联锁、临时限速服务器、无线闭塞中心等信号设备的行车控制数据通信业务,其安全性是保障列车安全、有序、稳定、可靠运行的基础。为提高数据网安全性,首先结合现场的实际应用情况,梳理网元管理系统(EMS)与信号安全数据网间的连接方式和采用的数据交互协议,分析信号安全数据网可能面临的风险与威胁;其次针对存在的安全风险问题,开展网络安全隔离技术研究,通过采用物理隔离、协议转换、接入认证,以及网管业务功能代理等技术手段,实现EMS与信号安全数据网间网络通信的安全隔离;最后结合黄冈-黄梅高速铁路现场应用的网管数据摆渡系统与主机加固软件,对该技术在保证高速铁路信号安全数据网的封闭性和独立性,有效阻断由EMS引入的网络攻击和病毒扩散等方面进行验证。验证结果表明,该网络安全隔离技术在实际场景中可行有效。

关键词：信号安全数据网网元管理系统安全隔离接入认证网管数据摆渡

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机车安全信息综合监测平台通信优化方案

铁道通信信号 2024年第5期60卷 52-59页

作者：翁建辉肖立志周雪冬晏桂良中国铁路南昌局集团有限公司福州电务段福州350011 湖南中车时代通信信号有限公司长沙410005

机车安全信息综合监测平台(TAX)采用开放式的系统架构,有利于机车车辆依托TAX数据开展新装备研发,但平台通信的可靠性有待提升。通过分析平台架构和工作原理,追溯TAX通信问题的根因,有针对性地提出优化改进措施:在硬件方面,优化外设通... 详细信息

机车安全信息综合监测平台(TAX)采用开放式的系统架构,有利于机车车辆依托TAX数据开展新装备研发,但平台通信的可靠性有待提升。通过分析平台架构和工作原理,追溯TAX通信问题的根因,有针对性地提出优化改进措施:在硬件方面,优化外设通信接口数据收发控制、终端匹配电阻设计、网络拓扑结构;在软件方面,优化数据校验方式,增加数据加密、接入鉴权、通信容错设计,并对TAX外设接口进行规范符合性检验。通过仿真试验对该方案进行验证,仿真结果表明:该方案解决了TAX外设通信失序、持续占用总线、阻抗失配引起的通信误码、丢帧、通信中断等问题,可显著提升既有TAX平台通信的可靠性,对于监测列车安全运行、提高铁路运营管理能力具有重要意义。

关键词：机车安全信息综合监测平台平台架构数据收发控制终端匹配优化

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周边眼偏位空孔爆破设计优化研究与应用

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1509-1520页

作者：余绍山王薇李姚伟奇南昌铁路局厦门工务段福建厦门361001 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

依据已有研究对空孔效应和设置空孔时裂纹扩展规律进行探讨,发现空孔有利于裂纹贯通,对提升爆破效果有一定帮助,但也发现传统的直线型空孔布置会导致裂纹偏向,即在空孔附近转向、偏离原发展路径,影响原设计开挖轮廓。若设置偏位空孔,则... 详细信息

依据已有研究对空孔效应和设置空孔时裂纹扩展规律进行探讨,发现空孔有利于裂纹贯通,对提升爆破效果有一定帮助,但也发现传统的直线型空孔布置会导致裂纹偏向,即在空孔附近转向、偏离原发展路径,影响原设计开挖轮廓。若设置偏位空孔,则可充分利用空孔效应及导向作用以提高开挖质量。对于偏位空孔在爆破中的效应,采用数值模拟研究了不同炮孔间距、空孔偏位角下的裂纹扩展规律和炮孔间贯通情况,探讨了最优偏位角度设计,并根据模拟结果对现场爆破方案进行优化,研究实际应用效果。研究结果表明:偏位空孔对爆生裂纹具有较直线空孔更明显的导向作用,主要表现在爆生裂纹尖端向空孔本身发展或被空孔裂纹引导偏向、最终主裂纹与空孔连通或在空孔范围之外主裂纹相贯通,更利于炮孔主裂纹扩展与贯通;通过提取模拟结果并测量裂纹范围,对于孔间距在60 cm及以下时,适用于周边眼爆破设计的最优偏位角为15°,在此情况下炮孔连线方向形成了与孔心连线相平行的裂纹,能显著提升贯通效果;对于优化后的福厦铁路某隧道爆破施工方案,通过振速监测及超欠挖断面扫描分析,发现周边眼起爆引起的爆破振速降低了超过50%,超欠挖值也由平均25 cm降低至15 cm以内,整体应用效果良好。该项研究可为隧道爆破减振及超欠挖控制研究提供一定参考。

关键词：光面爆破周边眼偏位空孔爆破振速超欠挖控制

高速列车自动驾驶非线性广义预测控制方法及应用研究

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建模与仿真 2024年第5期13卷 5287-5299页

作者：徐建亮望文铎彭汉舟徐文俊徐峰衢州职业技术学院机电工程学院浙江衢州中国铁路武汉局集团有限公司武汉动车段湖北武汉中国铁路广州局集团有限公司长沙电务段湖南长沙

针对高速列车运行过程中具有的强非线性、运行参数时变等问题设计列车自动驾驶的非线性广义预测控制方法。首先采用双线性变换将列车动力学模型离散化为线线模型,将非线性空气阻力描述为未建模动态项,线性模型和未建模动态项组合成集成... 详细信息

针对高速列车运行过程中具有的强非线性、运行参数时变等问题设计列车自动驾驶的非线性广义预测控制方法。首先采用双线性变换将列车动力学模型离散化为线线模型,将非线性空气阻力描述为未建模动态项,线性模型和未建模动态项组合成集成模型;根据高速列车线路实际运行数据,采用递推辨识算法更新模型中因列车运行环境变化而时变的运行参数,利用极限学习机神经网络估计未建模动态项,建立列车运行过程模型。基于高速列车集成模型,设计以运行速度跟踪为主要控制目标的列车非线性广义预测控制方法。非线性广义预测控制器中,反馈控制器用来控制输出跟踪参考输入,补偿器用来消除未建模动态项对闭环系统的影响,保证列车的速度跟踪精度。仿真结果表明集成模型输出与实际输出的均方根误差为0.1653 km/h,小于线性模型的均方根误差1.454 km/h;并通过与多模型广义预测控制方法的比较显示本文的控制方法跟踪误差更小;所提出算法较BP神经网络方法更加快速。

关键词：高速列车动力学模型未建模动态极限学习机参数辨识非线性广义预测控制

面向节能的重载列车辅助驾驶模型预测控制研究

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3107-3118页

作者：李紫宜周艳丽杨辉李光伟张智华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013 中国铁路广州局集团有限公司株洲机务段湖南株洲412001 大秦铁路股份有限公司科学技术研究所山西太原030013

近年来随着重载铁路运输的快速发展,列车的能耗问题日益突出。目前大多通过改造列车设备来达到节能的效果,但列车驾驶人员操作的差异性所产生能耗却常被忽视,特别是重载货运列车的高载重、列车长、惯性大等因素导致驾驶操纵不易,造成列... 详细信息

近年来随着重载铁路运输的快速发展,列车的能耗问题日益突出。目前大多通过改造列车设备来达到节能的效果,但列车驾驶人员操作的差异性所产生能耗却常被忽视,特别是重载货运列车的高载重、列车长、惯性大等因素导致驾驶操纵不易,造成列车运行能耗差异更大。因此,研究重载列车辅助驾驶节能技术变得至关重要。对此,通过分析重载电力机车牵引列车的运行能耗与驾驶操纵的关系,在当前列车驾驶操纵控制的基础上研究了辅助智能驾驶节能控制方法,提出列车辅助驾驶系统,通过优化列车运行曲线并通过模型预测控制自适应调整列车的运行工况序列来实现。系统结合线路条件、运行环境、列车控制、LKJ安全监控防护以及地面指挥调度,基于列车运行曲线实时跟随预测、协同智能控制基础上融合模型预测控制,自适应调整列车控制牵引/制动特性,进行滚动寻优控制,优化列车操纵运行速度曲线,精准控制重载机车的牵引/制动力的发挥,从而优化车-环境-线路中列车协同运行的能耗控制。最后,以模拟京广线路区段的部分线路进行仿真对比实验。结果表明,采用模型预测的重载列车辅助驾驶可降低列车运行能耗约12.4%,验证了本文提出的列车辅助驾驶控制方法的有效性,助力了重载列车的节能、绿色、安全操纵运行。

关键词：重载列车辅助驾驶节能优化模型预测控制自适应控制

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基于神经网络的自动空气制动系统仿真研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1591-1601页

作者：成庶周昕怡于天剑林磊王佳中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001

通过分析空气制动试验数据研究10 000 t重载列车空气制动系统的空气传递特性,提取影响空气制动系统关键部件(列车管、副风缸和制动缸)的神经网络特征,建立一种基于神经网络的自动空气制动系统仿真模型。将模型作为制动激励输入纵向动力... 详细信息

通过分析空气制动试验数据研究10 000 t重载列车空气制动系统的空气传递特性,提取影响空气制动系统关键部件(列车管、副风缸和制动缸)的神经网络特征,建立一种基于神经网络的自动空气制动系统仿真模型。将模型作为制动激励输入纵向动力学模型,并将纵向动力学模型的预测结果与浩吉西峡东站—襄州北站铁路10 000 t重载列车的实际运行结果进行对比验证。研究结果表明:10 000 t重载列车的制动和缓解信号从机车向远端车辆传递,随着传递距离增加,传递速度几乎不变,但传递强度有所衰减;基于神经网络的制动系统仿真模型能预测10 000 t重载列车常用制动减压50 kPa工况的列车管、副风缸和制动缸风压变化,预测精度高达99.9%,在相同计算步长下,计算效率较传统的流体力学仿真模型提升了2 938倍,具有广阔的工程应用前景。

关键词：重载列车制动系统机器学习神经网络数值仿真

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解决株洲北下行自动化驼峰开通前的几个问题

铁道通信信号 2002年第11期38卷 18-31页

作者：阴福峥向淑荣长沙铁路总公司株洲电务段

株洲北下行驼峰自动化改造,是铁道部'十五计划'重点工程,采用TW-2系统.由于该套设备在设计上存在一些与现场实际情况不完全一致的地方,为此,根据株洲北下行驼峰的特点,从改善系统运行环境、优化系统结构入手,开展QC攻关.

关键词：株洲北下行自动化驼峰铁路改造软件减速器控制

基于放电过程的机车牵引变流器电容故障预警方法及应用

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中国新技术新产品 2024年第4期 49-51页

作者：郑宇中国铁路广州局集团有限公司株洲机务段湖南株洲412001

直流侧支撑电容是牵引变流器的关键部件之一,等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)的大小是判断支撑电容是否失效的重要标准。本文提出一种基于中间回路放电过程的电容ESR辨识方法,通过获取支撑电容的电压电流信号实现ESR辨... 详细信息

直流侧支撑电容是牵引变流器的关键部件之一,等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)的大小是判断支撑电容是否失效的重要标准。本文提出一种基于中间回路放电过程的电容ESR辨识方法,通过获取支撑电容的电压电流信号实现ESR辨识,采用K-means算法进行工况划分,自适应获取放电过程的工况数据范围。采用支持向量回归进行ESR辨识,现场电容预警准确率可达91%,验证了该辨识方法的有效性,能够有效实现电容的故障预警。

关键词：牵引变流器电容器故障预警 K-means 支持向量回归

隧道热害环境下电力机车蓄冷式冷却塔散热性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1551-1559页

作者：曹小林易柯罗开宝饶政华凌晨彭村越中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 重载快捷大功率电力机车国家重点实验室中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

针对西部某铁路所处的高原隧道热害环境,提出一种电力机车蓄冷式冷却塔结构及其运行方案,通过对蓄冷及释冷过程进行仿真,分析换热器的冷却性能并对其结构进行优化。研究结果表明:当换热器蓄冷运行时,相对于壳体两侧无翅片结构,采用壳体... 详细信息

针对西部某铁路所处的高原隧道热害环境,提出一种电力机车蓄冷式冷却塔结构及其运行方案,通过对蓄冷及释冷过程进行仿真,分析换热器的冷却性能并对其结构进行优化。研究结果表明:当换热器蓄冷运行时,相对于壳体两侧无翅片结构,采用壳体空气侧加翅片和壳体双侧加翅片,相变蓄冷时间从113 min分别缩短至80 min和47 min;当换热器释冷运行时,乙二醇水溶液经相变蓄冷换热器冷却,传热管道添加间距为8 mm的翅片,有效冷却时间(冷却介质出口温度低于55℃)从无翅片结构的1.5 min延长至16 min,超过设计要求的14 min,有效解决了机车冷却塔的散热难题。

关键词：隧道热害散热相变蓄冷仿真

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