In view of the current switch equipment monitoring methods is single, and the existing monitoring and detection methods cannot meet the requirements of intelligent and efficient operation and maintenance of equipment in complex environments, a switch working condition monitoring system based on magnetic grid ruler is designed. It monitors the whole process of the key mechanical parts of the turnout, in addition, the big data, machine learning and other technologies are used to diagnose and warn the common diseases of the turnout junction,so as to provide data support for the integrated analysis and regulation of the combination of track and communication ＆ signaling.
针对铁路通信信号隐蔽工程管理缺乏完整性、规范性和实用性等问题,结合隐蔽工程具有内容多、范围广、项目不可见等特点,融合三维GIS和WebGL技术,采用渐进式构建和渲染思想,设计了轻量级、跨平台的铁路通信信号隐蔽工程可视化管理平台.通过创建包含光/电缆、接地、标桩、接续点、电缆井、过轨管等16类要素的三维光/电缆径路图,实现了光/电缆设施设备的三维可视化、智能检索、辅助决策、径路导航、动态档案库等关键功能.目前该平台已在银兰高铁部分线路应用实施,运用效果良好,满足现场实际应用需求,大幅提升了隐蔽工程管理效率和应急处置效率,对保证列车运营安全具有重要意义.
铁路5G-R专网的可靠性、安全性和容灾能力是铁路独特场景下组网的重要需求,基站组网方案的可靠性定量分析是5G-R组网方案设计的重要理论依据,冗余组网对5G-R基站中主要单元设备进行备份是5G-R场景下提高系统可靠性的主要方案.针对射频拉远单元(RRU)与基带处理单元(BBU)组成的基站系统和将BBU拆分为分离的集中式单元(CU)及分布式单元(DU)的基站系统,利用静态分析和动态故障树分析方法建立可靠性分析模型,定量计算2种基站系统的可靠性参数.同时,采用蒙特卡洛仿真法,建立较完备的基站设备管控和故障切换逻辑,模拟基站故障场景,对2种基站组网系统的薄弱环节进行分析.仿真结果和可靠性参数指标表明:冗余组网设计有效地提高了2种基站组网系统的可靠性,且通过交叉连接方式可以有效减小CU和DU分离部署带来的可靠性损失,验证了该冗余组网方案的可行性.
针对地铁信号系统中单侧计轴传感器长期受到温度、湿度、振动、电磁干扰等因素影响,最终导致其参数发生变化而需要维修工远赴现场定期巡检等问题,提出基于电流检测原理的单侧计轴传感器智能校准方案,研制了一款单侧计轴传感器智能校准仪.该校准仪采用单片机、键盘驱动芯片、直流信号隔离转换器、液晶显示模块等设计,在室内防雷分线柜上即可检测计轴传感器回传信号,方便远程检测计轴传感器的工作参数;同时,具有操作便利、测试安全等特点.经模拟测试并与现场实测数据比较,该智能校准仪具有较高的检测精度,能够满足地铁信号系统功能需求.
基于通信的列车运行控制系统(CBTC)是轨道交通的关键核心设备,其相关子系统之间数据交互的及时性和有效性极为重要.针对数据传输或应用逻辑处理可能出现的延迟,对三重时间戳提出3种应用方法,可实现逻辑处理延时判断、网络传输及对端逻辑处理延时判断、处理周期同步判断等功能.以网络传输及对端逻辑处理延时判断为例,进行实验室仿真验证,结果表明:该方法可实现信号车载VOBC与轨旁ZC系统之间数据延时的判断,从而提高系统处理的安全性.
依据铁路综合视频监控系统安全等级保护要求,对内部IT资产进行全方位监控与统一管理是确保其健康运行的关键措施.通过分析视频监控系统的安全管理需求,参考Q/CR 783.4-2021标准规范,提出一种视频安全平台的设计方案.通过研究平台的总体架构、关键技术及现场实际应用效果等,重点解决视频监控系统内各类IT资产管理不规范、风险难判断、威胁检测不足、态势感知不明等问题;运用图表等多维度可视化手段,构建全局安全视图,实现安全状况的全局感知;同时,建立安全防御的动态管理机制,相比传统安全管理机制,提供更全面、更高效的安全监测手段,从根本上提高视频监控系统安全防御的实时性、精准性与有效性.
面对"四网融合"复杂轨道交通路网结构和不同车辆类型,规划建设生产力资源共享型"四网融合"车辆基地十分必要,且亟待研究总体解决方案.以车辆基地行车指挥总体技术方案作为研究对象,对国家铁路和城轨交通车辆基地相应的行车指挥系统应用现状进行具体说明,分别从一体化调度、信息接口和信息安全性等方面进行需求分析;针对"四网融合"资源共享型车辆基地的特殊作业需求和复杂场景,结合新的技术发展要求,从车辆基地行车指挥系统的独立设置、集中部署、系统功能和接口方案标准化4个方面给出应用解决方案;分析得出"四网融合"车辆基地行车指挥系统需独立建设,可为后续形成智能网络、搭建车辆基地生产智能化调度管控体系奠定基础.
为提高城轨全自动运行系统测试的全面性,结合时间自动机建模方法和组合测试理论,提出全自动运行系统组合测试用例生成方法.首先,以全自动运行系统运营场景为测试建模对象,基于时间自动机建模方法,描述全自动运行系统的运营场景,利用Yggdrasil生成100%满足运营场景时间自动机模型节点覆盖和边覆盖的测试路径;其次,采用输入域建模理论,提取测试路径反映的系统工况作为组合测试的输入参数,利用组合测试算法生成全自动运行系统的组合测试用例;最后,以全自动运行系统中的唤醒场景为例,采用UPPAAL从ATP、ATO、TCMS、AOM和车辆5个方面建立唤醒场景的时间自动机模型,以向前跳跃失败为例,采用2-维组合覆盖生成组合测试用例.结果表明,测试用例100%覆盖测试模型所有的边和节点,以及测试模型任意2个输入之间的组合,提升了全自动运行系统测试的完备性.
ATP车载设备日常检修是保证动车组安全高效运行的必要技术手段.为解决既有检修模式效率低下、过程控制缺失、检修数据准确度不高等问题,搭建了ATP车载设备智能检修管理系统.通过分析现场日常检修作业需求,设计基于"支撑层+应用层"的智能检修管理技术架构,建立从检修计划至失修漏检预警的全流程卡控模型;阐述系统采用的设备唯一编码、作业过程闭环控制、数据安全传输和存储、检修多媒体数据压缩等关键技术.该系统在郑州局、上海局集团公司等现场实际部署运用,结果表明:相比于既有检修模式,作业效率提升约46.9%,可推广应用于全路ATP车载设备的日常检修和管理.
针对目前大型动车段/所出入段司机配置数量多且劳动强度较大等问题,探讨空载动车组采用自动驾驶模式出入动车段/所的技术方案.借鉴城市轨道交通全自动运行技术路线,在CTCS2+ATO的基础上,提出自动驾驶出入动车段/所的基本功能需求;对比分析全自动运行和人工辅助自动驾驶方案,建议采用人工辅助自动驾驶方案;阐述信号系统需新增及修改的功能和配置,例如列车需新增前视和后视摄像机、障碍物检测功能等,以及ATP、ATO、TCC、CTC、CCS等需进行软件升级,以实现空载动车组自动驾驶出入动车段/所基本功能.
为加强铁路数据安全管理,提高数据安全防护能力,通过对数据安全相关法律法规、标准规范以及实践推进态势等进行研究,发现部分标准存在关键定义内涵模糊,安全要求宏观性强、可操作性弱等问题.基于各行业对同类数据的保护要求具有一致性,研究建议铁路部门在制定数据分类分级安全保护方案时,在遵从国家法律法规、标准规范的基础上,可参考各行业对同类数据的共性要求,并结合自身实际增加个性化特点,使企业能够兼顾自身权益、数据使用和流通效率,平衡好数据安全保护与开放共享的关系.
针对轨道车司机现场作业过程中操作繁琐,时间长且易出错,难以获取行车过程中的重要项点等问题,开展铁路GYK智能辅助系统研究.通过梳理整合轨道车运行径路中的GYK操作信息、开车对标点、GYK关键项点等数据,应用北斗定位技术,确定轨道车当前位置,及时提示运行径路中的相关信息,实现行车途中所需数据的高效查询、实时提示及预警,以及运行径路导航等功能,缩短GYK操作时间,降低错误概率,确保轨道车的运用安全.从设计原则、系统架构及功能实现等几方面,对GYK智能辅助系统进行详细介绍,并通过现场实际运用,验证其在运行过程中径路导航的准确性和有效性.
针对当前在提速道岔转换过程中不能方便获取转辙机动作杆动程、尖轨位移的问题,提出采用激光传感器和磁致伸缩位移传感器获取数据,并形成道岔转换曲线.利用该转换曲线,既可计算动作杆动程、密贴量/开程量、空动距离、锁闭量/解锁量等参数,还可分析道岔转换过程中动作杆、尖轨、锁闭装置动作的平顺性和同步性,有助于发现道岔隐藏故障.经与人工测量值对比,进一步验证转换曲线的正确性,可为道岔调整提供数据支撑.
目前在已开通运营的城轨交通线路中,采用传统计算机联锁技术的信号系统仍占主流,由继电器电路构成的转辙机控制电路组合部件繁多、结构复杂、动作相对频繁,任何一处出现问题,都将发生道岔故障报警,不可避免地对地铁正常运营秩序造成影响.为此提出对缺乏冗余功能的道岔继电电路进行冗余设计:通过在车站额外配置一套备用道岔控制组合,实现与全站所有道岔控制组合间切换;采用研发的道岔电气冗余操作系统,利用"软件驱动+硬件执行"的方式,为全站所有道岔电气部分提供N+1冷备冗余,通过远程操作对道岔电气故障部件进行整体隔离;同时,启用备用组合维持道岔的正常功能,提升道岔电气控制电路可用性.
制动性能作为评价车辆减速器的重要指标,通常需在驼峰编组站通过实际测量的雷达测速曲线获得.为进一步优化减速器制动性能的获取方式,提出采用虚拟样机仿真的方法对车辆减速器建模并进行动力学分析.首先,基于车辆减速器的工作原理,结合车辆减速器的结构参数和运行状态,构建"车辆-钢轨-减速器"的刚柔耦合动力学模型;其次,以21 t轴重、走行速度5 m/s(18 km/h)的车辆为例,利用仿真模型分析减速器的制动能力.结果表明:该模型的分析结果与减速器制动性能的理论值和实测结果相吻合,可为后续减速器的设计和改进提供参考.
信号联锁关系是铁路运输的生命线.针对当前信号设计在施工图阶段存在的某些问题,结合具体铁路工程建设项目,从设备管理角度,深入探讨和分析信号联锁设计对信号维护工作的影响,提出严格执行各类设计规范,优化设计结构,减少系统间的设备接口;完善设计的过程控制;研制或补充完善配线图自动生成系统;规范施工图纸设计,提升图纸细部标准;增加工程开通后的图纸验收环节;优化施工方案,减少开通压力;加强联锁专业人才队伍建设等7条解决对策,为今后的信号设计及铁路信号管理工作提供借鉴.
为评估铁路高架桥场景下无线通信系统性能,需建立能准确描述该系统小尺度和大尺度特性的信道模型.首先,建立高架桥场景下椭圆单环模型;其次,将莱斯K因子建模为与高架桥高度有关的函数,两者结合得到一种多跳随机信道模型,并对其进行非平稳性验证;然后,为扩大无线通信覆盖范围,采用在基站侧交错部署多个射频远端单元、在列车上部署多个车载移动中继的方式,形成大规模分布式多输入多输出(MIMO),在此架构下分析天线系统、射频远端单元、车载移动中继站的分布以及高架桥高度对信道容量的影响;最后,对该信道模型进行仿真测试.仿真结果验证了大规模分布式MIMO和车载移动中继系统具有的优势,并显著提高了信道容量.
针对既有继电半自动闭塞系统存在的传输电缆老化、可维护性差等问题,提出计算机半自动闭塞系统技术升级方案.该系统采用2乘2取2安全计算机平台架构,实现主、备系间的安全切换;采用安全计算机技术替代既有继电器电路,实现闭塞区间办理功能;采用光纤通信替代以电平信号传输的站间闭塞信息,并通过RSSP-Ⅰ铁路信号安全通信协议保证站间交互数据的安全传输;系统具备维护机功能,可有效缩短故障延时.该系统已通过各项安全性检测,并在实际站场应用,具有良好的稳定性和可维护性.
针对西安地铁16号线建设方与运营方分离,且运营方介入系统建设较晚的特殊情况,在全面描述全自动运行系统组成基础上,阐述"一致性协调方"除了承担与其他线路相同的设计咨询服务外,还组织编写地铁16号线全自动运行系统运营场景及功能分配,并进一步完善全自动运行系统运营规章制度等,扩充了"一致性协调方"建设管理咨询服务模式的内涵.同时,初步探讨16号线全自动运行系统远程调度设计、就地级调度设计和运营组织管理架构设计等.较为全面地论述全自动运行系统设计要点,以期对全自动运行系统设计、建设管理等提供有意义的启示.
基于对重载铁路机车同步操控业务的分析,首先提出5G-R承载机车同步操控业务的网络架构,以及核心网、无线接入网等冗余组网方式.其次从数据路由、会话和服务连续模式、IP地址分配等方面,研究机车同步操控业务在5G-R网络中的实现方式;其中数据路由可采用归属地路由方式,会话和服务连续模式建议采用SSC模式1,对于不同核心网架构给出3种IP地址分配实现方案.最后对既有重载铁路建设5G-R网络进行方案探讨,包括以大秦铁路为例,提出5G-R网络建设方案,以及机车同步操控系统地面设备和车载设备的改造方案;以朔黄线为例,提出与既有业务运用相适应的5G-R网络双网冗余组网且业务负荷分担方案.通过对5G-R系统承载重载铁路机车同步操控业务的网络架构、工程应用等研究和分析,为未来5G-R系统应用于重载铁路提供一些参考.
