我国摆式列车开发中若干技术问题的探讨

借鉴国外摆式列车开发的成功经验和根据我国目前机车车辆高新技术含量新产品的开发现状、现就国产摆式列车开发中诸如径向转向架、曲线检测、列车控制网络、倾摆作动器等关键技术的相关问题进行探讨。针对我国既有铁路,特别是广大中西部山区、丘陵地区既有线路条件较差的路情,提出了高技术、低成本开发国产摆式列车的设想以及保证高可靠性、决定性及相对较高舒适性的若干技术措施。     

国外摆式列车发展和运用概况

介绍了国外摆式列车的特点、运用和发展概况,与航空、公路运输相比 ,提高列车运行速度、缩短旅行时间是世界各国铁路亟待解决的问题。高速列车可以提高列车运行速度和运输能力,但修建高速铁路不仅投资高,而且工种周期长,作为一种在既有线路上提高运行速度的补充措施,摆式列车近２０年来在世界上许多国家得到了广泛的运用。运用摆式列车提高运行速度和运输能力的方式是一种在保持原有运输方式的条件下投产少,见效快、行之有效的方法。     

摆式列车及其相关技术研究

提高旅客列车运行速度,缩短旅行时间是世界各国铁路亟待解决的问题,高速列车可以提高列车运行速度和运输能力,但修建高速铁路不仅投资高,而且工程周期长。作为一种在既有线路上提高运行速度的补充措施,摆式列车近20年来在世界上许多国家得到了广泛的运用,运用摆式列车提高运行速度和运输能力的方式是一种在保持原有运输方式的条件下投资少,见效快,行之有效的方法,介绍了摆式列车的特点,运用和发展概况及相关技术的研究。     

内燃摆式列车组的网络通信系统

介绍内燃摆式列车组网络通信系统的作用、功能、列车网络系统的国际标准、内燃摆式列车组通信网络的方案选择等。为使内燃摆式列车组在运行中能正确地倾摆,列车要有网络通信系统,将客车应倾摆的角度,传统列车的第一节客车上,使之倾摆。     

内燃摆式列车组的网络通信系统Q

介绍内燃摆式列车组网络通信系统的作用、功能,列车网络系统的国际标准,内燃摆式列车组通信网络的方案选择等。为使内燃摆式列车组在运行中能正确地倾摆,列车需要有网络通信系统,将客车应倾摆的角度,传到列车的每一节客车上,使之倾摆。     

基于数学平台的摆式列车姿态参数计算方法

在摆式列车的研制中,研究列车未平衡加速度的测量方法是系统的关键技术之一,摆出了基于“数学平台”的摆式列车姿态计算方法,建立了“数学平台”的系统的数学模型,研究了摆式列车姿态求解方法并进行仿真计算。     

龙岩-漳平-厦门铁路线上运行摆式列车的探讨

列车提速是当今中国铁路采取的重大举措。低标准山区铁路的提速是铁路客运亟待解决的问题。本文针对龙岩-漳平-厦门铁路线的现状，分析了线路的技术标准、比较几种提速方式和客运需求，提出了开行摆式列车的提速模式，并就与该模式相关的曲线限制、线路标准、信号控制等因素进行了详细讨论，最后进行了投资收益分析。     

考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先,基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题,即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息,计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用,各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路,本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型,并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明,与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比,本文提出的协同操纵方法可节能3%以上,算法满足实时优化对计算效率的要求.     

考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先,基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题,即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息,计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用,各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路,本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型,并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明,与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比,本文提出的协同操纵方法可节能3%以上,算法满足实时优化对计算效率的要求.     

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为了保障列车行车安全,机车上都配置了列车运行监控记录装置和TAX2型监测装置,实时检测和记录列车运行参数,这些实时的列车运行参数同时也是其它的列车车载系统必需的基础数据条件。介绍了一种通过串口通信,动态获取列车运行参数的接口方案,阐述了相应的硬件连接方式和软件程序设计,其中采用了Windows多线程编程技术,还根据列车运行线路中存在长短链或基本线路变换的情况,设计了一种公里标突变识别并同时进行数据纠错的算法,实时接收数据的误码率为0.02%,实现了列车车载系统与列车现有监控装置之间可靠有效的联接。     

基于RFID技术的列车精确定位系统设计与试验

通过对目前列车定位技术的优缺点分析对比,提出将RFID技术运用于列车定位,同时用C语言开发了RFID（Radio frequency technology）列车定位控制系统,并在模拟实验台上对其进行了试验.试验表明：RFID技术能够独立完成列车的定位,高速阅读器识别电子标签并从中读取信息的速度为20 ms左右,满足高速铁路运输.试验中RFID技术定位精度为5 cm,可以直接定位区分复线中列车所在线路以及道岔处位置.无线射频技术具有一定的抗干扰能力,能适应多沙土和多雨水的恶劣自然环境,同时可以检测列车脱节问题.     

轨道衡超偏载检测系统设计与实现

设计了轨道衡超偏载检测系统。利用列车车号识别系统自动识别车辆信息，车辆上衡后通过定位系统将其准确定位在衡器的中间位置上，在装车过程中实时显示车辆偏载信息，便于及时采取措施纠正偏载问题。详细描述了轨道衡超偏载检测系统的设计方案、主要功能模块及软件系统开发中的几个关键技术。     

基于LonWorks技术的摆式列车倾摆测控网络试验研究

就ＬonWorks技术的摆式列车倾摆测控网络系统中的应用进行了研究,试验表明采用ＬonWorks技术构成的摆式列车倾摆测网络系统具有高的可靠性和好的实时性,该研究为ＬonWorks技术在摆式列车倾摆测控系统中的最终成功应用提供了理论和试验依据。     

基于DenseNet结构的轨道暗光环境实时增强算法

车载视觉系统是未来城市轨道交通安全运行的重要保障，列车在封闭环境或夜间运行时所处的弱光照环境会严重影响车载视觉系统的检测效果. 为此，提出了一种针对铁路封闭环境或夜间行车环境下低照度图像的实时视觉增强算法. 该算法以密集连接网络（densely connected network，DenseNet）结构为骨干网建立特征尺寸不变网络，提取图像光照、颜色等信息输出光照增强率图，并基于非线性映射函数调整每个像素的光照强度，通过分级结构将低照度输入图像的曝光率由低层到高层不断增强. 建立的深度学习网络模型采用自监督的方式训练网络参数，利用低照度图像自身特征和先验知识构建损失函数，其由曝光损失、色彩恒定损失及光照平滑度损失3个分量组成. 多种场景下的低照度增强实验结果显示:本文算法能够对输入图像曝光值进行自适应，对低曝光以及高曝光区域动态调整曝光率从而改善低照度图像的可视化效果，处理速度能够达到160帧/s，满足实时性处理的要求；通过在低照度增强前后的轨道分割及行人检测算法性能对比实验证明:所提出的算法能够大大提高暗光环境下的视觉检测效果，在RSDS （railroad segmentation dataset）数据集中轨道分割F值提高5%以上，在轨道场景下行人检测误检率及漏检率均有效降低.      

城市轨道交通小交路计划与客流控制协同优化策略

高峰时段的大客流需求易造成城市轨道站台乘客大量聚集,从而给城市轨道交通系统带来安全隐患,降低乘客乘车的舒适度;同时,客流空间分布的不均衡性导致供需能力不匹配,降低 了列车资源的利用率。针对该现象,本文结合大小交路开行方案与客流控制策略研究城市轨道交通列车时刻表协同优化问题。考虑到城市轨道交通客流的不确定性,将乘客到达率设置为不确定变量,而后基于客流演化与列车运行的动态关系,建立以最小化滞留乘客数、客流控制人数、 列车运行时间,以及最大化列车资源利用率衡量值为目标的优化模型,并设计一种基于机会约束 的随机场景优化算法进行模型求解。以北京市某轨道线路为例进行数值实验验证模型的有效性。结果表明,相较于常规运营策略,本文提出的协同优化策略在期望滞留人数和列车运行时间方面有了较大改善,更好地实现了乘客成本和企业运营成本之间的均衡。     

基于CTCS3级的高速铁路通过能力分析

针对GSM-R（GSM for railway）通信中断给高速铁路运输组织带来的问题,分3种影响模式,利用扣除系数法及直接计算法来分析列车通过能力,得出GSM-R通信中断对列车运行速度和运输组织造成一定的影响,GSM-R通信中断的时间（一定时间）测算列车通过能力的明显下降区域及下限值,说明高速铁路运输组织往往不是按照最佳运输方案进行的结论.     

铁道车辆蛇行稳定性主动控制综述

为了抑制蛇行运动,提高列车临界速度,针对铁道车辆特殊的轮轨自激振动系统综述了蛇行稳定性主动控制的总体结构形式、控制目标、控制算法、测量系统、作动系统、试验验证等关键环节的研究进展;概括了稳定性控制的典型结构形式及其各自的特点;根据不同运用场景,归纳了稳定性主动控制的主要目标,梳理了稳定性控制的主要算法以及优缺点;分析了不同反馈量测量方法的可行性和可靠性,研究了作动器动态特性对控制效果的影响;给出了稳定性控制的试验研究方法,展望了未来蛇行稳定性主动控制在算法设计、失效安全等方面的研究重点。研究结果表明:在蛇行稳定性主动控制研究中,控制方式和算法的选取要同时考虑控制目标的不同;除了高轮轨匹配等效锥度下的二次蛇行稳定性控制之外,控制目标应同时考虑低轮轨匹配等效锥度下的一次蛇行稳定性控制;控制方式应尽量简单、可靠、易于实施,且对测量系统的要求要小;测量系统也应尽量简单可测,以减小随机扰动和噪声对测量结果可靠性的影响;作动器响应时间及其时滞补偿方法共同决定了蛇行稳定性主动控制的实用效能;控制系统失效不能影响列车的运行安全,这是决定主动控制能否推广应用的关键。      

匈牙利方法在铁路列车乘务组分派问题中的应用

阐述了匈牙利法的基本思想和基本原理,并与铁路列车运行实际情况相结合,根据铁路列车乘务组分派的基本特点建立数学模型,并用匈牙利法对其进行求解.此方法比一般的单纯形法及表上作业法更为简便.     

客运专线动车组运用优化研究

结合国内对客运专线动车组运用优化的已有研究,分析了动车组运用的核心问题.结合动车组运用计划的编制原则,建立了列车运行图已知、列车成对运行、动车组不固定区段使用模式、动车组检修地点和时间已知、动车组均使用同一型号和编组条件下,动车组运用计划编制的数学模型.将这些条件下的动车组接续运行视为一个具有多目标和多约束条件的TSP...     

基于GNSS移动基线的列车完整性监测

为满足下一代列控系统(NGTC)采用车载设备实现列车完整性监测，尽量减少地面设备的要求，本文提出基于全球卫星导航系统(GNSS)移动基线的列车完整性监测方法.列车头部和尾部分别安装列首、列尾天线，通过星间及两天线的站间载波相位差分消除传播路径和钟差等误差的影响；实时解算移动基线长度，并将其与参考车长比较，实现列车的完整性监测.为评估所提算法性能，在京沈高铁进行实验.实验结果显示，基于移动基线的最大车长误差在0.5 m以内，相较于单点定位的最大1.3 m误差有明显提升.