新一代列车运行控制系统研究

0 引言

随着高速铁路的快速发展，高速动车组速度不断提升，安全问题也日益突出.其中列控系统的安全保障显得尤其重要.由于列控系统地面设备错综复杂，日常维护工作也更加频繁.因此，研究新一代列控系统[1-2]，不断缩减列车运行间隔时间和追踪间距，提高运输效率；减少地面轨旁设备，降低维护成本，成为目前急需解决的问题.

任何一个语言学理论的创立都是基于某一语言观，而某一语言观则是基于某一哲学观。结构主义语言学的语言观基于英美分析哲学(主要是唯物主义经验论和逻辑实证主义)，转换生成语言学的语言观基于笛卡儿哲学(主要是二元论、天赋论)和形式主义哲学，认知语言学的语言观基于经验现实主义即体验哲学。英美分析哲学、笛卡儿哲学和形式主义哲学都把主体和客体相分离，这与体验哲学注重“体验”、注重“主、客体相结合”完全不同。哲学观上的对立自然反映在了语言观上。

国外列控系统主要有：1) 法国U/T系统.从功能上看，属于ATP系统.控制方式为：滞后阶梯式速度监控；分级速度曲线控制模式的速度监控.2) 日本新干线数字ATC. 采用超前阶梯式速度监控，制动方式为设备优先.车载设备根据轨道电路速度信息，对列车进行减速控制，无滞后控制所需的保护区段，提高了线路能力.3) ETCS系统(欧洲).ERTMS/ETCS是一个先进的列车自动防护系统和机车信号技术规范.

本文通过分析对比欧美国家和日本铁路列控系统的发展现状，结合我国铁路现有的CTCS-3级列控系统[3]技术，提出新的控制技术.

1 新一代列车运行控制系统

我国高速铁路发展日新月异，客流量不断增多，行车密度加大，高铁速度不断攀升，高铁运营维护成本也随之增加.为了能够更好地解决我国高速铁路凸显的问题，我国新一代列控系统技术主要有：

1) 移动闭塞技术.移动闭塞技术能够大幅缩短列车追踪运行间距，并提高运行效率，从技术发展及性能上更加符合新的列控系统需求.

在MIDAS/GTS NX模型后处理结果中，提供了Von Mises应力，Von Mises应力表示在一定的变形条件下，当材料的单位体积形状改变的弹性位能(又称弹性形变能)达到某一数值时，材料就屈服；换言之，当单元体的形状改变比能达到一定程度，材料开始屈服。使用该准则来评价竖井初期支护的受力情况是比较适合的[12-13]。

2) 轨旁地面设备，减少地面设备，可以降低设备通信之间产生的延时及故障率，并且降低建设和维护成本.

3) 升级地车无线通信.加快GSM-R向LTE-R地车无线通信方式[4-5]的转变，从而提高无线通信系统的抗干扰能力及稳定性.

4) 基于北斗卫星的列车定位[6].升级地面定位系统设备，发展北斗卫星定位与地面新型定位设备结合的方式，从而对列车进行实时精准定位.

2 新一代列控系统关键技术改进

S间

2.1 移动闭塞技术

移动闭塞在控制列车安全间隔上比传统固定闭塞和移动闭塞更具优势[7].通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大；可告知后续列车继续前行的距离，后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，提高线路利用效率.追踪间隔如图2所示.

  

图1 新一代列控系统技术框架

  

图2 列车追踪间隔

据此计算，可得列车追踪间隔计算模型[8]为

S间=S后LMA+S安v前，v后+L车，

(1)

式中，S安为安全距离；S防为防护距离；vmax为追踪列车最大运行时速.

S后

(2)

式中，S固(v前，v后)是固定的安全行车间距(即瞬时速度下),同时考虑最大可能行驶的安全距离，有

4颗卫星伪距，方程为

(3)

在1个MA周期内，追踪列车制动的末速度为

1) 移动闭塞模型.

算法的分辨率表征了算法对相邻谱峰的分辨检测能力.本实验分别仿真了信噪比为0dB和10dB场景下，来波方向为43°和45°时三种算法的分辨性能，仿真结果如图 7所示.

S间

这样的对话就不是简单的一刀切“不要和陌生人说话”，而是运用各种各样的生活情景让孩子明白界限在哪里，什么是可以，什么是不可以的。

L车+tLMA·vmax.

(4)

2) 间隔相对距离闭塞模型.

加快文物旅游人才引进和培养，建设一支高素质的文物旅游人才队伍，是四川提升文物旅游层次的必然要求.文物旅游专业性强，对旅游服务人才的要求高.一方面，旅游管理部门要重点引进一批既精通文物知识,又懂旅游管理的人才；另一方面，要加强同有关高校的合作力度，共同制定人才计划，不断扩大四川文物旅游专门人才的培养规模，从而构建一支既具有较高文物理论修养，又懂文物旅游经营管理的人才队伍；要加强文物专业导游人员的培养力度，建设一支综合素养高,服务服务能力强，适应文物旅游发展要求的新型导游队伍.

(5)

式中，S后L是后车和1个MA周期内行驶的最大距离，计算模型为

式中，a减常规为常规制动减速度；a减紧急为紧急制动减速度；L车为前行列车长度；tLMA为更新时间；v前为前车瞬时速度，v后为后车瞬时速度.

vLMA=v前-a前减·T-v预-a后·T，

(6)

式中，a前减为前车制动减速度；a后为后车牵引加速度；T为后车周期发送MA的时间间隔；v预为预留的安全速度量.据此得到3种模型，并优化得

有的是“微指挥”。一些领导机关和领导干部，建起各种各样的APP，然后坐在办公室里，利用电脑或手机发布“微指令”，下达“微通知”。将上级的要求，原封不动地复制粘贴到微信群里，就算万事大吉。

采用SPSS分析数据，计量资料以表示，采用t检验；计数资料以%表示，采用χ2检验。相关性分析用Pearson检验，P<0.05时差异有统计学意义。

新一级列控系统需要改进的方面如图1所示.

(7)

S间

tLMA·vmax，

From the potency data,the non-linear equation was regressed with GraphPad Prism 5 in the same orthogonal coordination,y=-0.0525+0.9452/[1+10(30.4870-10.52x)]in CFA group(n=7,r=0.9727),or y=0.1026+0.8780/[1+10(27.1425-8.565x)]in SLP group(n=7,r=0.9595).

(8)

S间

(9)

由第1种模型仿真实验得出的后续列车最大运行速度与列车追踪间隔时间关系如图3所示，该方案可减少列车追踪间隔时间.

  

图3 运行速度与列车追踪间隔时间关系

2.2 列车完整性检查方案

新一代列控系统节约了铁路建设和运营维护成本，并使用北斗差分技术实时监控列车，实现完整性检查[9].完整性检查如图4所示.

选取2018年1月～10月南宁市第一人民医院神经内科所收治的脑卒中后认知障碍患者36例作为研究对象，采用抽签法将其分为实验组与参照组，各18例。其中，实验组男10例，女8例，年龄47～85周岁，平均年龄（62.57±8.16）周岁，有脑梗死16例、脑出血2例；参照组男9例，女9例，年龄46～84周岁，平均年龄（62.53±8.18）周岁，有脑梗死15例、脑出血3例。两组患者年龄、性别、卒中类型等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

  

图4 基于北斗列车的完整性检查

运用北斗定位列车行驶坐标，得出车身长度.由于卫星定位通讯信号容易被相邻车体遮挡，单个卫星的定位精度难以保证，列车完整性检查的要求也就达不到.

本文主要介绍2种情况：4星及以上定位、单星定位.由卫星传输的各种参数，计算列车三维坐标参数.伪距计算公式为

li=c·ti，

(10)

式中，li为第i颗卫星的伪距；c为光速；ti为卫星和列车之间传输时间，i=1～4表示卫星个数.则接收机与卫星之间的距离为

 

(11)

S固(v前，v后

 

(12)

式中，θ表示卫星时钟与标准时间的偏差；fl表示距离偏差；ftr表示延时距离偏差；j的取值为1～4.

单星定位：通过己知列车实时地图信息，得到列车位置坐标.仿真结果如图5(a)所示.由图5(b)可以看出：4星及以上情况定位精度较为稳定，满足列车完整性检查需求.

  

图5 列车完整性检查(车长200 m)

2.3 列车精确定位

新一代列控系统中，北斗定位不但精度准确，并且辅助组合定位方式[10]，从而可以满足列车精准定位要求.

定位状态预测

OLED，即有机发光二极管，正因为OLED具有自发光，其具有对比度比较高，显示效果比一般的液晶屏好许多；此次用的是SPI接口，如图6所示。

 

(13)

定位状态估计

 

(14)

Zk=HkXk+Yk.

党的十九大报告将“乡村振兴”“生态环保”“食品安全”摆在重中之重的位置，此次人事机构改革是在原有农村办、安管办的基础上成立了农村环境整治办、食安办，体现了以上核心职能。十八大以来随着二孩政策的全面放开，计划生育职能日趋减弱，卫生和计划生育办公室也就在此次改革中更名为卫生和计划生育综合监督执法所，不断强化服务职能。

(15)

定位系统滤波增益

 

(16)

定位预测均方误差

 

(17)

定位估计均方误差

Mk=(1-KkHk)-Pk,k-1.

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计学处理。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验，计数资料以频数及百分率表示，组间比较采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

(18)

式中，为系统状态的最优估计；Zk为k时刻的测量值；Yk为测量的噪声；Φk,k-1为系统的n维状态转移矩阵且秩不为零；Hk为m×n维观测矩阵；Nk为系统噪音序列方差；Sk为观测信息；Mk为时间更新；Kk为特定滤波增益.

列车瞬时模型状态方程为

2.3 血清神经递质及微量元素与儿童多动症的关系分析 Logistic分析处理显示，上述血清神经递质(5-HT、NE及DA)及微量元素(Zn、Mg、Fe及Pb)指标均与儿童多动症有密切的关系，见表5。

 

(19)

式中，分别为距离，速度，加速度；λ为频率为加速度均值；n(t)状态噪声.

2.4 新一代铁路移动通信系统

LTE-R与既有的GSM-R相较有如下优势：带宽和峰值更高，费用和运行维护成本更低，降低了端口之间的延时，避免了单点故障，容错性更高，提高了网路传输稳定性.LTE-R系统技术指标体系[11-12]如图6所示.

  

图6 LTE-R系统技术指标体系

3 结语

本文提出有关新一代列控系统技术发展的新思路. 由仿真结果说明，可有效减少列车追踪时间；基于北斗定位列车完整性检查均方误差范围更小，满足列车完整性检查需求；采用列车组合定位技术，使定位误差更小；新一代铁路移动通信系统：LTE-R车地无线通信技术在性能、成本和安全性等方面均具有明显优势.因此，新一代列控系统将更进一步保障列车节能减耗，安全平稳运行.

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