控制与信息技术 /oa 一种基于实时网络数据的列车蓄电池故障预警方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210200001 蓄电池是列车降弓状态或紧急情况下的直接动力来源,对列车安全运行起着至关重要的作用。为防止因蓄电池故障导致机破及相关设备无法启动等现象的发生,文章基于列车蓄电池的工作原理及供电特性,提出一种监测数据与专家规则相结合应用的车载蓄电池在线故障预警方法。其在不额外增加传感器的前提下,通过分析既有列车多功能车辆总线(MVB)数据中与蓄电池工作状态相关的信号量随时间的演化特性,进行故障征兆特征提取与专家规则模型构建,实现蓄电池工作状态的实时评估与失效预警。目前该方法已被批量应用于某地铁车辆,现场验证结果表明,该方法能够有效预警蓄电池故障,应用期间未发现漏报及误报现象。 2021年04月05 00:00 2021年02期 1 1601315 徐 勇,刘 勇,戴计生,张士强 &nbsp;Lambda 架构在轨道交通车辆智能运维系统中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210200002 &nbsp;针对轨道交通车辆智能运维系统中海量车载数据处理需求,为解决单点数据处理模式下海量数据在接收、处理、存储、查询、分析等各环节的性能瓶颈问题,文章提出一种基于Lambda 架构原理搭建的数据处理架构方案,其以分布式服务器集群作为底层硬件支撑,采用分布式处理框架,大幅提高了运维系统的数据并发处理能力。实验结果证明,该方案相对于单点数据处理模式,在各环节的处理性能都大幅提升。在多个车辆智能运维项目的实践也证明,基于该方案的轨道交通智能运维系统能有效满足车辆下发的海量数据的快速处理需求。 2021年04月05 00:00 2021年02期 1 1262243 &nbsp;胡卫民 &nbsp;一种面向森林火情监测的四旋翼无人机系统 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210200003 &nbsp;森林作为火灾高发环境,尤其是在高温干燥的夏秋季节,森林火灾破坏性大,处置与控制难度高且实施救助困难。针对森林火情的预警和监测等任务需求,文章设计了一种新型四旋翼无人机系统,其使用GPS-BD模块为无人机定位,利用无人机的高机动性实现对预警区域的全覆盖;采用机载可见光相机及中波红外相机从空中实时监测火情,其中可见光相机用于白天监测火情,中波红外相机用于对明火及在夜间对高温热累积区域进行精准探测;烟雾探测模块所探测的空气质量参数通过数据传输模块回传至地面站,机载“树莓派”将上述3种传感器信息进行有效融合。文中提出一种基于火焰静态和动态特征频率及烟雾特征的目标检测算法并进行对比实验,实验结果表明,该算法能克服传统防火方式漏报率高、难度大和耗时长等缺点,达到在复杂森林环境中对火情进行高效、精准、及时监测和预警的目标。 2021年04月05 00:00 2021年02期 1 8774772 &nbsp;黄 晶<sup>1,2</sup>,敖子航<sup>3</sup>,张友民<sup>4</sup> ,穆凌霞<sup>1</sup>,郑 锴<sup>1</sup> &nbsp;轨道交通车载设备通用信息交互协议的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210200004 随着轨道交通装备信息化、智能化的发展,车载设备的访问需要一套安全、可靠、统一、高效的数据交互协议,以防范数据丢失、被窃取和利用的风险。为此,文章提出一套设备通用信息交互协议(universal information exchange protocol, UXP)。该协议由一系列基本服务组成,严格定义了接入权限管理机制,并对传输数据进行动态加密;同时,协议提供断点续传、压缩传输等高效文件传输模式,并引入滑动窗口和动态重传机制来提升协议的传输效率。UXP 通信与FTP 通信性能比较实验、UXP 通信添加效率优化机制前后的性能比较实验结果显示,文中所提UXP 不仅能使数据在不同网络环境中保持高效传输,而且还能保证数据安全、可信。 2021年04月05 00:00 2021年02期 1 1415085 &nbsp;王 磊,郝 波,黄 铖,曾高平,毕文一 一种面向森林火情监测的四旋翼无人机系统 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020001 森林作为火灾高发环境,尤其是在高温干燥的夏秋季节,森林火灾破坏性大,处置与控制难度高且实施救助困难。针对森林火情的预警和监测等任务需求,文章设计了一种新型四旋翼无人机系统,其使用GPS-BD模块为无人机定位,利用无人机的高机动性实现对预警区域的全覆盖;采用机载可见光相机及中波红外相机从空中实时监测火情,其中可见光相机用于白天监测火情,中波红外相机用于对明火及在夜间对高温热累积区域进行精准探测;烟雾探测模块所探测的空气质量参数通过数据传输模块回传至地面站,机载“树莓派”将上述3种传感器信息进行有效融合。文中提出一种基于火焰静态和动态特征频率及烟雾特征的目标检测算法并进行对比实验,实验结果表明,该算法能克服传统防火方式漏报率高、难度大和耗时长等缺点,达到在复杂森林环境中对火情进行高效、精准、及时监测和预警的目的。 2021年04月05 00:00 2021年02期 1 7 737693 黄 晶<sup>1,2</sup>,敖子航<sup>3</sup>,张友民<sup>4 </sup>,穆凌霞<sup>1</sup>,郑 锴<sup>1</sup> 基于多质点模型的重载列车平稳操纵仿真研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020002 随着重载列车长度和重量的增加,列车内部纵向冲击也越来越大。为了保障重载列车自动驾驶的平稳性和安全性,文章对不同工况下重载列车的动力学性能展开了研究。首先建立了多质点重载列车纵向动力学模型,并将其在起车工况和通常运行工况下所计算的结果与列车真实运行数据进行对比,结果显示二者数据吻合度较好。接着对“3+0”牵引108辆编组重载货运列车的工况及牵引力变化对列车冲动的影响进行了仿真研究,结果表明,起车工况下,匀速率加载起车时列车平稳效果最好;在“鱼背”形变坡道牵引转换电制动和空气制动工况下,列车前1/3处于下降坡道时转换成电制动,则列车冲动最小、平稳操纵效果最好(即应该尽可能地在列车1/3~2/3通过坡顶时施加电制动力),而当列车前2/3处于下降坡道时转换成空气制动,平稳操纵效果最好(即应该尽可能地在列车前2/3通过坡顶后施加空气制动力)。 2021年04月05 00:00 2021年02期 8 17 1078585 周黄标,杜凯冰,罗 源,张征方,郭 维,李 程 多编组智轨电车高速工况下的稳定性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020003 多编组智轨电车车身长,在行驶过程中,特别是高速工况下若不加以控制,极易发生横摆失稳、垂向侧翻等问题,影响车辆的稳定性和安全性。为寻找高速工况下智轨电车动力学状态量的变化规律,文章基于车辆动力学与控制理论,在动力学软件Simpack中搭建三编组智轨电车整车动力学模型,并在Simulink中集成智轨电车的牵引、制动、自动循迹及轨迹跟随控制系统,通过对集成控制系统和车辆动力学模型的联合仿真,参照标准SAE J2179 A test for evaluating the rearward amplification of multi-articulated vehicle设计智轨电车高速行驶工况,研究分析智轨电车在不同速度下各节编组车辆的铰接转角、车身侧倾角、横摆角速度和侧向加速度等动力学状态量的变化趋势与极值。仿真结果表明,智轨电车在高速运行工况下,动态过程中的各项指标数值都较小,整车动态稳定性较好。 2021年04月05 00:00 2021年02期 18 22 510314 钟汉文<sup>1</sup>,肖 磊<sup>1</sup>,杨 勇<sup>2</sup>,张陈林<sup>1</sup>,周 胜<sup>1</sup>,付建朝<sup>2</sup>,刘 彪<sup>2</sup> 基于统一诊断服务协议的电动汽车集成控制器检测平台设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020004 为提高电动汽车电驱动集成控制器出厂检测的效率和通用性,文章构建了一种基于统一诊断服务(UDS)协议的自动化通用检测平台。其采用检测模型数据标识(DID)的纯数字表示方式,并以该模型的集合作为检测配置文件实现检测平台通用性;对检测项目按类别依次分解设计,统一分配DID,并结合检测模型设计了被测产品的诊断协议,以实现对集成控制器检测的灵活控制和数据读取,减少了传统检测方式中刷写检测程序的环节。实际应用结果表明,该测试台能满足集成控制器通用化的需求,较传统测试台精简了测试流程,提升测试效率近31%。 2021年04月05 00:00 2021年02期 23 29 829021 熊 刚,王文明,谢勇波,冯 拔 中高速磁浮列车两步法定子段换步控制技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020005 中高速磁浮列车在定子段换步过程中因供电区段的切换将会造成供电电流在定子段上的功率损失并降低乘客乘坐舒适度。为了减小换步过程定子段上的功率损失,文章在对定子段换步进行深入分析的基础上,对两步法定子段换步控制流程进行了详细设计,提出了列车理想换步距离公式并给出了软件实现方法。结合列车运行冲击率指标,在满足乘客乘坐舒适性要求的前提下,推导出换步时间最短的定子段电流变化速率限值公式。采用本文所提方法和相关计算结果在中高速磁浮列车半实物仿真试验台上进行试验,实现了对两步法定子段换步过程的控制,且列车运行冲击率满足乘客乘坐舒适性要求,实验结果证明了本文所提方法的可行性。 2021年04月05 00:00 2021年02期 30 36 733022 李 俊,肖 健,徐 娟,许义景,袁贤珍 一种基于ResNet的车钩状态识别方法及其应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020006 针对传统视觉方法在车钩状态识别方面存在的应用场景单一、实时性差、准确率低的问题,文章提出一种基于ResNet的车钩状态识别方法,其通过在原图上增加高斯噪声和修改曝光率、饱和度、角度等图像参数的方法进行数据增强,使车钩状态识别准确率在测试集上达到97%;利用开源加速库TensorRT 6.0将ResNet50模型部署到边缘计算平台,所测得的图片推理时间可满足机车自动驾驶中对车钩状态实时监控的要求。 2021年04月05 00:00 2021年02期 37 40 408942 郑亚平<sup>1</sup>,苏 震<sup>2</sup> 磁悬浮轴承开关功率放大器及其电流控制策略优化研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020007 为优化磁悬浮轴承系统的响应速度及系统稳定性,文章通过分析磁悬浮轴承开关功率放大器性能特点,提出了一种五轴共桥臂拓扑结构,其具有器件少、损耗小等应用优势;同时在分析磁浮轴承控制系统传递函数的基础上,推导出了使系统稳定的电流环带宽、系统阻尼与系统刚度的限制条件,并设计了一种基于模型预测的电流控制策略,其能显著提高电流环的响应速度,进而改善系统的总体性能。经仿真与实验证实,采用五轴共桥臂拓扑结构能够降低50%的系统损耗,且基于模型预测的电流策略能显著提升系统响应速度并保证系统的稳定性。 2021年04月05 00:00 2021年02期 41 48 905535 贺 西,何亚屏,李 嘉 一种基于阻抗重构的城市轨道交通牵引系统直流侧振荡抑制方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020008 由于主电路参数失配以及逆变器-电机系统在特定工况下存在的负阻抗特性,城市轨道交通牵引系统容易发生直流侧母线电压振荡的现象。为解决此问题,文章建立了牵引系统的特征方程模型,分析了直流侧滤波参数对系统稳定性的影响。针对逆变器-电机驱动系统,提出了一种基于阻抗重构的振荡抑制方法。其通过补偿控制器输出的d轴和q轴参考电压信号,改善了逆变器-电机系统的负阻抗特性,从而使系统稳定运行。仿真与硬件在环实验结果表明,采用该抑制策略可有效抑制直流侧母线电压振荡,从而提高系统的稳定性。 2021年04月05 00:00 2021年02期 49 55 747352 李婷婷<sup>1</sup>,孙伟鑫<sup>2</sup>,刘 川<sup>1</sup>,蒲俊楷<sup>1</sup>,葛兴来<sup>2</sup> 基于电压一致性的能源互联微网无功功率分配 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020009 为了更高效地利用能源,文章提出一种能够独立运行的区域性能源互联微网结构,其针对微网内交流线路阻抗不一致导致的微源输出电压偏差问题,采用分布式平均电压一致性算法提高无功功率分配精度;通过对并网逆变器下垂控制电压给定值进行二次调节,使各微源无功功率按容量比例分配且输出电压趋向一致。相比于集中式控制,分布式控制不使用中央控制器,可提高系统的协调性和可靠性。通过建立Matlab/Simulink仿真模型对能源互联微网运行性能进行验证,结果证明了该分布式控制策略的有效性。 2021年04月05 00:00 2021年02期 56 60 488612 丁惜瀛,毕明涛,宫晶赢 SiC-MOSFET 开关模块RC缓冲吸收电路的参数优化设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020010 针对SiC-MOSFET开关模块开关速度快、开关电压尖峰高、缓冲吸收电路参数难以确定的问题,文章提出一种RC缓冲吸收电路参数快速优化设计方法。该方法基于包含寄生参数的电路分析模型并利用双脉冲电路,通过不同的缓冲吸收电路参数曲线来确定电路参数的优化区间并选取最优的缓冲吸收电路参数。仿真和实验结果表明,采用该方法能够针对SiC-MOSFET开关模块关断尖峰电压和缓冲吸收电路总损耗快速设计出满足要求的电路参数,使关断尖峰电压和缓冲吸收电路损耗处于系统优化的最佳区间。 2021年04月05 00:00 2021年02期 61 66 515858 施洪亮,罗德伟,王佳佳,谭 渺,杨 奎,周 帅,饶沛南 Lambda架构在轨道交通车辆智能运维系统中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020011 针对轨道交通车辆智能运维系统中海量车载数据处理需求,为解决单点数据处理模式下海量数据在接收、处理、存储、查询、分析等各环节的性能瓶颈问题,文章提出一种基于Lambda 架构原理搭建的数据处理架构方案。其以分布式服务器集群作为底层硬件支撑,采用分布式处理框架,大幅提高了运维系统的数据并发处理能力。实验结果证明,该方案相对于单点数据处理模式,在各环节的处理性能都大幅提升。在多个车辆智能运维项目的实践也证明,基于该方案的轨道交通智能运维系统能有效满足车辆下发的海量数据的快速处理需求。 2021年04月05 00:00 2021年02期 67 71 445139 胡卫民 车车通信CBTC系统驾驶模式转换研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020012 基于车车通信的全自动无人驾驶CBTC系统是下一代城市轨道交通列控系统的主要发展方向,该系统提供了多种驾驶模式。根据系统条件和运营场景的不同,车车通信CBTC系统需要具备驾驶模式的建立及转换能力,这直接影响着城轨交通系统的运营安全及效率。文章在阐述基于车车通信的全自动无人驾驶CBTC系统架构基础上,对其驾驶模式及部分关键场景下的模式转换进行分析研究,提出了相应的驾驶模式转换设计方案。该方案在符合“故障-安全”原则的基本前提下,充分考虑了方案实施后的运营效率,为车车通信CBTC系统的工程应用提供了借鉴。 2021年04月05 00:00 2021年02期 72 75 402441 郑 艺,沈 涛,孙 野,孙 可 一种基于铁路调车防护系统的列车运行监控装置自动开车对标的方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020013 在CTCS-0区段始发站发车时,司机通过列车运行监控装置(简称“LKJ”)设定参数后,若提前或滞后操作开车对标,会导致LKJ显示距离与实际距离存在误差,使列车存在信号冒进、运行超速等风险,严重影响列车运行的安全。为此,文章提出一种基于铁路调车防护系统的自动连锁对标方法,其利用预先存储的站场图数据并结合站场实时联锁状态和机车位置信息来实现LKJ自动开车对标。仿真和现场试验结果表明,采用该方法后,对标误差控制在±2‰以内,不仅可有效消除手动对标带来的安全风险,同时还降低了司机的劳动强度。 2021年04月05 00:00 2021年02期 76 79 503026 翁建辉<sup>1</sup>,耿联兵<sup>1</sup>,陈 欣<sup>2</sup>,董潭洲<sup>2</sup> 智能轨道快运系统用综合无线通信系统的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020014 综合无线通信系统主要负责轨道车辆与地面系统的通信、数据传输及语音通话功能。文章根据智能轨道快运系统的运营需求,进行定制化的系统方案和功能设计,其利用4G公网或自建专网模式,实现了智能轨道快运系统的车地数据传输、语音呼叫、数据安全管理等功能。实际项目验证表明,本方案可有效承载列车运行、生产运营、乘客服务等相关业务。 2021年04月05 00:00 2021年02期 80 85 550471 李 缘,胡云卿,张 恒,陈 杨,张 楠 轨道交通车载设备通用信息交互协议的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020015 随着轨道交通装备信息化、智能化的发展,车载设备的访问需要一套安全、可靠、统一、高效的数据交互协议,以防范数据丢失、被窃取和利用的风险。为此,文章提出一套设备通用信息交互协议(universal information exchange protocol, UXP)。该协议由一系列基本服务组成,严格定义了接入权限管理机制,并对传输数据进行动态加密;同时,协议提供断点续传、压缩传输等高效文件传输模式,并引入滑动窗口和动态重传机制来提升协议的传输效率。通过UXP通信与FTP通信性能比较实验、UXP通信添加效率优化机制前后的性能比较实验,结果显示,文中所提UXP不仅能使数据在不同网络环境中保持高效传输,而且还能保证数据安全、可信。 2021年04月05 00:00 2021年02期 86 91 576789 王 磊,郝 波,黄 铖,曾高平,毕文一 交流-直流机车混编重载组合列车互联互通系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020016 为了实现重载列车中交、直流机车的混编互联,文章提出一种基于图形化语言的分布式组合列车互联互通系统,其克服了交、直流机车在动力性能匹配上存在差异的困难,解决了交、直流机车不同牵引特性、不同控制指令、不同状态显示3大互联互通难题,实现了交流机车和直流机车编组同步操纵功能。此方法已被应用于朔黄铁路1.6万t重载组合列车,静态和动态试验结果显示,各项试验参数均在安全范围内,有效保障了列车的正常运行。 2021年04月05 00:00 2021年02期 92 99 778363 沈红平,徐富宏,罗皓中,伍子逸,胡国宏,燕富超 基于机车环境的实时动态定位测试与分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020017 近年来,随着全球导航卫星系统(GNSS)定位技术的广泛应用,在铁路行业列车定位技术由传统的粗略定位逐步向高精准实时动态(RTK)定位发展。传统的GNSS产品在进行RTK定位时,存在固定解比例低、固定解不稳定且不支持长基线距离等缺陷,造成机车控制成功率低。为此,文章提出了针对机车环境进行GNSS产品定制优化设计、提高RTK固定解比例和稳定性、增加基线距离到100 km的观点,并制定了一套测试和分析方案,实际测试检验了优化效果。自2019年以来,通过本文测试筛选的GNSS产品被成功应用于LKJ-15C系统,并在数十台电力机车上完成了稳定可靠的运行,实现了机车智能驾驶、开车自动对标、自动调车防护等高精准定位应用。 2021年04月05 00:00 2021年02期 100 105 692720 张 虎,肖立志 一种基于实时网络数据的列车蓄电池故障预警方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2021020018 蓄电池是列车降弓状态或紧急情况下的直接动力来源,对列车安全运行起着至关重要的作用。为防止因蓄电池故障导致机破及相关设备无法启动等现象的发生,文章基于列车蓄电池的工作原理及供电特性,提出一种监测数据与专家规则相结合应用的车载蓄电池在线故障预警方法。其在不额外增加传感器的前提下,通过分析既有列车多功能车辆总线(MVB)数据中与蓄电池工作状态相关的信号量随时间的演化特性,进行故障征兆特征提取与专家规则模型构建,实现蓄电池工作状态的实时评估与失效预警。目前该方法已被批量应用于某地铁线路车辆上,现场验证结果表明,该方法能够有效预警蓄电池故障,应用期间未发现漏报及误报现象。 2021年04月05 00:00 2021年02期 107 111 529036 徐 勇,刘 勇,戴计生,张士强