2020年 第29卷 第5期
2020, 29(5): 1-5.
摘要
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摘要:
为解决因重车会让轻车导致的油耗增加问题,提出一种面向节能的单线铁路调度方法,建立内燃机车的燃油特性曲线及列车动力学模型,设计节能调度算法,根据列车先到先发的原则生成可行的调度方案,再根据规则优化每一个会让过程。基于大莱龙单线货运铁路实际情况,对该方法进行仿真建模。仿真结果显示,全线列车总节能率为7.26%,表明了该方法的有效性。
为解决因重车会让轻车导致的油耗增加问题,提出一种面向节能的单线铁路调度方法,建立内燃机车的燃油特性曲线及列车动力学模型,设计节能调度算法,根据列车先到先发的原则生成可行的调度方案,再根据规则优化每一个会让过程。基于大莱龙单线货运铁路实际情况,对该方法进行仿真建模。仿真结果显示,全线列车总节能率为7.26%,表明了该方法的有效性。
2020, 29(5): 6-11.
摘要:
列车开行方案是编制列车运行图的基础,合理设计列车停站方案对区段内的客流分配有着直接影响。通过研究现行的列车开行方案,结合客流量等数据,考虑提高线路通过能力和列车能力利用效率,进行本线列车与跨线列车的协同优化研究。结合数据,提出假设条件,建立本线与跨线高速列车开行方案协同优化模型。使用多目标优化的线性加权算法进行目标函数的转化和求解,并以京沪高铁为案例,对模型的参数进行标定,得到本线与跨线列车协同优化开行方案。通过对现行方案与优化方案的车站服务频率、停站次数等的对比分析,验证了模型的有效性和可行性。
列车开行方案是编制列车运行图的基础,合理设计列车停站方案对区段内的客流分配有着直接影响。通过研究现行的列车开行方案,结合客流量等数据,考虑提高线路通过能力和列车能力利用效率,进行本线列车与跨线列车的协同优化研究。结合数据,提出假设条件,建立本线与跨线高速列车开行方案协同优化模型。使用多目标优化的线性加权算法进行目标函数的转化和求解,并以京沪高铁为案例,对模型的参数进行标定,得到本线与跨线列车协同优化开行方案。通过对现行方案与优化方案的车站服务频率、停站次数等的对比分析,验证了模型的有效性和可行性。
2020, 29(5): 12-16.
摘要:
临时限速系统是列控系统的重要组成部分,是符合"故障-安全"准则的安全苛求系统。文章基于临时限速技术规范和时间自动机理论,分析临时限速系统的组成结构,提取其功能和性能约束,利用UPPAAL工具对其信息交互行为进行建模仿真,验证该系统的实时性,为进一步完善临时限速系统的设计与开发提供参考。
临时限速系统是列控系统的重要组成部分,是符合"故障-安全"准则的安全苛求系统。文章基于临时限速技术规范和时间自动机理论,分析临时限速系统的组成结构,提取其功能和性能约束,利用UPPAAL工具对其信息交互行为进行建模仿真,验证该系统的实时性,为进一步完善临时限速系统的设计与开发提供参考。
2020, 29(5): 17-21.
摘要:
智能服务机器人已成为当前国内外机器人领域的研究热点,其研究成果在人工智能技术的推动下逐步进入人们的日常生活。自主移动作为智能服务机器人重要的智能特征,是保证智能服务机器人实用化的关键。以机器人操作系统(ROS)为基础,对自主移动机器人的架构展开研究,提出自主移动机器人的硬件、软件架构,以该硬件、软件架构为导向,研究基于即时定位与地图构建(SLAM)的地图构建、定位、导航技术,设计了导航系统框架,提出改进型A*路径搜索算法用于导航路径规划,并在车站对算法进行验证,结果表明比传统A*路径搜索算法提高约30%的效率,降低了算法搜索时间及复杂度,提高了路径寻优效率,能够满足铁路客运车站内移动机器人定位、导航及路径规划的需求。
智能服务机器人已成为当前国内外机器人领域的研究热点,其研究成果在人工智能技术的推动下逐步进入人们的日常生活。自主移动作为智能服务机器人重要的智能特征,是保证智能服务机器人实用化的关键。以机器人操作系统(ROS)为基础,对自主移动机器人的架构展开研究,提出自主移动机器人的硬件、软件架构,以该硬件、软件架构为导向,研究基于即时定位与地图构建(SLAM)的地图构建、定位、导航技术,设计了导航系统框架,提出改进型A*路径搜索算法用于导航路径规划,并在车站对算法进行验证,结果表明比传统A*路径搜索算法提高约30%的效率,降低了算法搜索时间及复杂度,提高了路径寻优效率,能够满足铁路客运车站内移动机器人定位、导航及路径规划的需求。
2020, 29(5): 22-26.
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摘要:
进入大数据时代，数据分析成为铁路企业提质增效的重要决策依据。以中国铁路哈尔滨局集团有限公司数据分析中心前期建设经验为背景，阐述铁路企业数据分析能力体系的典型模式和构成要素，对铁路局集团公司在建设数据分析能力体系的重点及所需的保障条件进行探讨，形成较为可行的铁路企业数据分析能力体系建设思路。遵循理论与实际相结合的原则，介绍了两例已经开展的数据分析和建模实践过程。相关研究对类似企业建设数据分析体系、培育数据分析能力具有借鉴意义。
进入大数据时代，数据分析成为铁路企业提质增效的重要决策依据。以中国铁路哈尔滨局集团有限公司数据分析中心前期建设经验为背景，阐述铁路企业数据分析能力体系的典型模式和构成要素，对铁路局集团公司在建设数据分析能力体系的重点及所需的保障条件进行探讨，形成较为可行的铁路企业数据分析能力体系建设思路。遵循理论与实际相结合的原则，介绍了两例已经开展的数据分析和建模实践过程。相关研究对类似企业建设数据分析体系、培育数据分析能力具有借鉴意义。
2020, 29(5): 27-32.
摘要:
针对机载激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）铁路电力线点云特性，尤其是水平投影近似重叠的情况，提出一种电力线自动提取的方法。结合直线拟合法、成分分析法和Hough变换法计算电力线在XOY平面走向；利用空间距离聚类方法将水平投影近似重叠的2股点云分离开来；采用Davis-Bouldin指标的最佳聚类数判定方法，自动计算电力线条数；利用K-means聚类方法将单根电力线点云提取出来；并基于二次多项式的最小二乘拟合方法确定电力线模型参数，进行三维重建。实验证明，该方法能够达到较高的拟合精度，尤其对水平投影近似重叠且有中断的点云，拟合效果较好。
针对机载激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）铁路电力线点云特性，尤其是水平投影近似重叠的情况，提出一种电力线自动提取的方法。结合直线拟合法、成分分析法和Hough变换法计算电力线在XOY平面走向；利用空间距离聚类方法将水平投影近似重叠的2股点云分离开来；采用Davis-Bouldin指标的最佳聚类数判定方法，自动计算电力线条数；利用K-means聚类方法将单根电力线点云提取出来；并基于二次多项式的最小二乘拟合方法确定电力线模型参数，进行三维重建。实验证明，该方法能够达到较高的拟合精度，尤其对水平投影近似重叠且有中断的点云，拟合效果较好。
2020, 29(5): 33-37.
摘要:
钢轨伸缩调节器所在地段是线路的薄弱环节。为实时掌握钢轨伸缩调节器的运营状态,结合高速铁路运营需求,设计了高速铁路大跨度桥梁钢轨伸缩调节器区轨道结构健康监测系统。系统以钢轨伸缩调节器区轨道结构为监测对象,利用光纤光栅传感和视觉测量技术,采用B/S模式,实现轨道结构监测的数据可视化、报表生成、评估分析和分级预警。目前,研究成果已在宁安铁路安庆长江大桥、合福高铁铜陵长江大桥中部署应用,为铁路工务部门养护维修提供依据。
钢轨伸缩调节器所在地段是线路的薄弱环节。为实时掌握钢轨伸缩调节器的运营状态,结合高速铁路运营需求,设计了高速铁路大跨度桥梁钢轨伸缩调节器区轨道结构健康监测系统。系统以钢轨伸缩调节器区轨道结构为监测对象,利用光纤光栅传感和视觉测量技术,采用B/S模式,实现轨道结构监测的数据可视化、报表生成、评估分析和分级预警。目前,研究成果已在宁安铁路安庆长江大桥、合福高铁铜陵长江大桥中部署应用,为铁路工务部门养护维修提供依据。
2020, 29(5): 38-43.
摘要:
为解决铁路线路设计过程中手工操作繁琐、设计效率较低等问题,提出铁路线路平纵横实时联动设计的整体流程,研究基于AutoCAD平台和ObjectARX2010开发包的数字地面模型、平面交互式选线、纵断面横断面自动化设计、平纵横实时联动编辑优化等二次开发关键技术,实现了平纵横多视口设计、纵断面坡度自动化设计及坡度约束处理、纵断面高程控制点自动设置、平纵实体的多夹点式驱动编辑、平纵横多视口按里程同步显示等多项设计功能。应用实例表明,此方法可简化操作流程,提高线路方案设计及优化效率,为进一步提高选线设计的自动化、智能化水平提供辅助支持。
为解决铁路线路设计过程中手工操作繁琐、设计效率较低等问题,提出铁路线路平纵横实时联动设计的整体流程,研究基于AutoCAD平台和ObjectARX2010开发包的数字地面模型、平面交互式选线、纵断面横断面自动化设计、平纵横实时联动编辑优化等二次开发关键技术,实现了平纵横多视口设计、纵断面坡度自动化设计及坡度约束处理、纵断面高程控制点自动设置、平纵实体的多夹点式驱动编辑、平纵横多视口按里程同步显示等多项设计功能。应用实例表明,此方法可简化操作流程,提高线路方案设计及优化效率,为进一步提高选线设计的自动化、智能化水平提供辅助支持。
2020, 29(5): 44-48.
摘要:
铁路工程建设物资设备管理信息系统采用"信息系统+管理办法"的模式,研究铁路建设期间各参建单位对于物资供应进度、物资供应质量、现场验收情况、物资使用追溯等方面的信息化监管问题。通过大数据智能算法,实现计划提报和物资供应的智能预警;应用移动手持终端、GPS定位技术和影像资料文件上传功能,加强现场物资验收检测质量管理。系统上线运行的结果表明,物资设备管理信息系统中大数据、移动办公和GPS定位技术等信息化手段的应用,能提高计划编制的合理性及准确性,降低施工现场的管理难度,有效监管现场人员到场情况,提高物资的验收质量。
铁路工程建设物资设备管理信息系统采用"信息系统+管理办法"的模式,研究铁路建设期间各参建单位对于物资供应进度、物资供应质量、现场验收情况、物资使用追溯等方面的信息化监管问题。通过大数据智能算法,实现计划提报和物资供应的智能预警;应用移动手持终端、GPS定位技术和影像资料文件上传功能,加强现场物资验收检测质量管理。系统上线运行的结果表明,物资设备管理信息系统中大数据、移动办公和GPS定位技术等信息化手段的应用,能提高计划编制的合理性及准确性,降低施工现场的管理难度,有效监管现场人员到场情况,提高物资的验收质量。
2020, 29(5): 49-52.
摘要:
采用信息、人员、设备协同联动技术,基于4G专网(站车交互网)和铁路综合信息网,研究了移动互联条件下的站车无线交互技术。基于该技术,铁路行包信息系统具备与铁路客运信息系统进行网络互联、数据合理对接和基础设施共享的条件。依托国铁集团安全平台,与客票发售与预订系统共享站车交互网络,提出铁路行包信息系统无线交互的网络架构,明确了数据的交互内容及频次,可为数据接口规范、交互标准及安全交互策略的制定提供参考。通过对京沪线部分车次和行包办理点进行行包系统业务数据交互实验,验证基于4G专网进行站车无线交互的可行性。
采用信息、人员、设备协同联动技术,基于4G专网(站车交互网)和铁路综合信息网,研究了移动互联条件下的站车无线交互技术。基于该技术,铁路行包信息系统具备与铁路客运信息系统进行网络互联、数据合理对接和基础设施共享的条件。依托国铁集团安全平台,与客票发售与预订系统共享站车交互网络,提出铁路行包信息系统无线交互的网络架构,明确了数据的交互内容及频次,可为数据接口规范、交互标准及安全交互策略的制定提供参考。通过对京沪线部分车次和行包办理点进行行包系统业务数据交互实验,验证基于4G专网进行站车无线交互的可行性。
2020, 29(5): 53-56.
摘要:
铁路货物装载加固作为货运重要工作内容,目前,主要采用人工绘图、手动计算等传统方式,直观性差、效率低。文章利用WebGL、3DMax、Rhino等可视化仿真建模技术,结合装载加固业务理论知识,实现装载加固方案匹配以及生成的自动化处理。在提供直观的装载加固方案展示基础上,满足业务人员对展示方案进行交互操作的需求,使业务人员对装载方案有了更为直观的认知。对提高货运作业效率,推动铁路货运生产作业无纸化、智能化发展有着重要意义。
铁路货物装载加固作为货运重要工作内容,目前,主要采用人工绘图、手动计算等传统方式,直观性差、效率低。文章利用WebGL、3DMax、Rhino等可视化仿真建模技术,结合装载加固业务理论知识,实现装载加固方案匹配以及生成的自动化处理。在提供直观的装载加固方案展示基础上,满足业务人员对展示方案进行交互操作的需求,使业务人员对装载方案有了更为直观的认知。对提高货运作业效率,推动铁路货运生产作业无纸化、智能化发展有着重要意义。
2020, 29(5): 57-61.
摘要:
为建立铁路行业场景下的金融支付产品,并提高旅客在中国铁路12306互联网售票系统网站购票过程中的支付体验,减少支付耗时,在铁路电子支付体系中引入电子钱包产品是十分必要的。铁路电子钱包使用Vue、Springboot、Mybatis和Redis等开源框架组合,建立了自己的系统架构,整个应用采用了前后台分离技术实现,各个模块以面向服务的方式对外提供满足Restful API规范的接口服务,通过使用Https协议和第三方系统进行同步和异步的信息交互。通过分析铁路电子钱包原型使用方式及测试数据,发现其能降低支付耗时,提升支付体验,同时也能解决当前铁路行业没有自己的电子钱包类产品的问题。
为建立铁路行业场景下的金融支付产品,并提高旅客在中国铁路12306互联网售票系统网站购票过程中的支付体验,减少支付耗时,在铁路电子支付体系中引入电子钱包产品是十分必要的。铁路电子钱包使用Vue、Springboot、Mybatis和Redis等开源框架组合,建立了自己的系统架构,整个应用采用了前后台分离技术实现,各个模块以面向服务的方式对外提供满足Restful API规范的接口服务,通过使用Https协议和第三方系统进行同步和异步的信息交互。通过分析铁路电子钱包原型使用方式及测试数据,发现其能降低支付耗时,提升支付体验,同时也能解决当前铁路行业没有自己的电子钱包类产品的问题。
2020, 29(5): 62-66.
摘要:
研究适用于高铁经营的扫码点餐系统,解决在高铁运营和列车经营的复杂场景下难以开展扫码点餐服务的问题。基于铁路12306互联网订餐平台,分析高铁列车扫码点餐的难点,给出相应的解决方案,设计并实现了高铁列车扫码点餐系统。该系统已在多个铁路局集团有限公司担当的部分高铁列车上运用。运用结果表明,系统符合高铁列车经营实际,有利于提高经营效益和服务质量,提升铁路出行用户体验。
研究适用于高铁经营的扫码点餐系统,解决在高铁运营和列车经营的复杂场景下难以开展扫码点餐服务的问题。基于铁路12306互联网订餐平台,分析高铁列车扫码点餐的难点,给出相应的解决方案,设计并实现了高铁列车扫码点餐系统。该系统已在多个铁路局集团有限公司担当的部分高铁列车上运用。运用结果表明,系统符合高铁列车经营实际,有利于提高经营效益和服务质量,提升铁路出行用户体验。
2020, 29(5): 67-71.
摘要:
虚拟化是云计算领域的一项关键技术,它将信息资源重新进行了定义和划分,解决了信息资源在调度、分配、隔离等各方面的问题,很大程度提高了信息资源的利用率。不同的虚拟化技术由于实现方式的不同,各自在性能损耗方面会有些差异。从架构和功能两方面详细介绍基于内核的虚拟机(KVM,Kernel-based Virtual Machine)和VMware两种虚拟化技术。通过几款流行的性能测试工具分别对物理机、KVM及VMware进行了性能测试,测试项包括CPU、内存、磁盘和网络。通过测试结果对比,发现两种虚拟机在硬盘驱动器(HDD,Hard Disk Driver)随机读时,会有10%的性能损耗;VMware虚拟机在作为传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)客户端时,会有10%的带宽损耗;KVM在作为用户数据报协议(UDP,User Datagram Protocol)服务器时会有60%的带宽损耗;在作为UDP客户端时,会有20%的带宽损耗。基于测试结果,在实际应用中,可以根据侧重,选择合适的虚拟化技术。
虚拟化是云计算领域的一项关键技术,它将信息资源重新进行了定义和划分,解决了信息资源在调度、分配、隔离等各方面的问题,很大程度提高了信息资源的利用率。不同的虚拟化技术由于实现方式的不同,各自在性能损耗方面会有些差异。从架构和功能两方面详细介绍基于内核的虚拟机(KVM,Kernel-based Virtual Machine)和VMware两种虚拟化技术。通过几款流行的性能测试工具分别对物理机、KVM及VMware进行了性能测试,测试项包括CPU、内存、磁盘和网络。通过测试结果对比,发现两种虚拟机在硬盘驱动器(HDD,Hard Disk Driver)随机读时,会有10%的性能损耗;VMware虚拟机在作为传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)客户端时,会有10%的带宽损耗;KVM在作为用户数据报协议(UDP,User Datagram Protocol)服务器时会有60%的带宽损耗;在作为UDP客户端时,会有20%的带宽损耗。基于测试结果,在实际应用中,可以根据侧重,选择合适的虚拟化技术。
2020, 29(5): 72-77.
摘要:
针对铁路信号领域嵌入式系统下位机的架构,梳理了嵌入式系统下位机的相关故障分类,并根据不同种类的故障,有针对性地给出相应的故障定位及分析方案,详述了每种故障定位及分析设计的原理和实现方法,最后提出了一种下位机故障定位及分析的综合方案,并将该综合方案用于铁路信号领域iBase22-TSP型轨旁安全平台的下位机故障定位中,改善了TSP平台的下位机故障定位和诊断维护功能。
针对铁路信号领域嵌入式系统下位机的架构,梳理了嵌入式系统下位机的相关故障分类,并根据不同种类的故障,有针对性地给出相应的故障定位及分析方案,详述了每种故障定位及分析设计的原理和实现方法,最后提出了一种下位机故障定位及分析的综合方案,并将该综合方案用于铁路信号领域iBase22-TSP型轨旁安全平台的下位机故障定位中,改善了TSP平台的下位机故障定位和诊断维护功能。
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