MultiGenCreator_Vega在高速列车运行视景仿真系统中的应用
第5卷第24期(2009年8月)MultiGen Creator/Vega 在高速列车运行视景仿真系统中的应用
何敏
（兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州730070）
摘要：随着计算机软、硬件技术的迅速发展，利用三维视景仿真技术动态描述列车运行仿真过程成为一个新的发展方向。简要介绍了开发工具Multigen Creator 和Vega 的特点。研究了利用Creator 和Vega 实现视景仿真的总过程。结合高速列车运行实例说明了利用Multigen Creator 建立铁路三维模型的主要思路和过程，并详细分析了建模过程中的难点问题及相应的办法；还研究了利用Vega 实现实时驱动的步骤和方法。仿真结果表明，基于Multigen Creator 和Vega 的高速列车运行实时视景仿真系统取得了良好的效果。
关键词：视景仿真；Multigen Creator ；Vega ；建模；列车运行仿真
中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2009)24-6973-02
MultiGen Creator/Vega and Their Application in the Driving Simulator of the High-speed Train Transportion System
HE Min
(School of Electrical &Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)
视景仿真(Visual Simulation)是计算机仿真技术的重要分支，是计算机图形图像技术、图形处理与图像生成技术、立体影像和影像技术、信息合成技术、现实技术等诸多高新技术的综合运用，其最重要的目标是真实体验和方便自然的人机交互。它有利于缩短实验和研制周期，提高试验和研制质量，节省试验和研制经费，并已经在许多领域得到了广泛的应用[1]。
目前，列车控制系统（CTCS ）已成为我国铁路列车控制的发展方向。由于该系统得基础设施、闭塞制式、列车运行方式等各方面都非常复杂,因此有必要建立一个仿真系统，为行车组织、基础设施建设、列车安全运行等提供科学的可靠的决策支持。铁路视景仿真技术是仿真动画的高级阶段，应用三维视景仿真技术开发此类系统的显示模块，不但提高效率，缩短研发周期，减少训练时间，不受环境及气候的限制，而且对保证安全、节约开支、提高试验和研制质量、系统设计的灵活性尤其具有突出的功效。
1软件平台
1.1三维建模软件
Multigen Creator 系列软件，由美国Multigen-Paradigm(https://www.360docs.net/doc/0d18934380.html,)公司开发的，是一种实现三维仿真建模工具的软件系列。它性能优越，系统可靠，稳定性好，具有同类建模软件系统无法比拟的优点。它有别于传统的机械建模CAD 等建模软件，可以满足实时性的前提下的面向仿真的、逼真性好的大面积场景。Creator 还提供创建和编辑数据库文件的可视化环境，拥有针对实时应用优化的Open Flight 数据格式、最优化地生成实时三维（RT3D ）数据库。它主要由基本建模环境模块、地形建模模块和特殊用途模块组成。其中基本建模环境模块给建模人员提供一个交互的、可视化建模环境。地形建模模块提供了强大的批处理三维地形、地貌生成工具。特殊用途模块主要包括公路、仪表构建模块等。
1.2实时仿真工具
Vega 用于实时视觉模拟、虚拟现实和普通视觉应用。Vega 将易用的工具和高级仿真功能巧妙地结合起来，从而可使用户简单迅速地创建、编辑、运行复杂的仿真应用。Vega 能显著地提高工作效率，同时大幅度减少源代码开发时间。使用Vega 可以迅速地创建各种实时交互的三维环境，以满足各行各业的需求。
Vega 包括图形用户界面LynX （一种基于X/Motif 技术的点击式图形环境）、Vega 库还包括完整的应用程序接口(API)。图形用户界面Lvnx ，用来定义和预览Vega 应用程序，最后生成用于Vega 程序的.ADF 文件(应用定义文件)。LYNX 实际上是创建、修改和预览.adf 文件的一个编辑器。一个可以独立运行的Vega 程序能通过解释不同的.adf 文件而产生不同的仿真效果。在视窗环境下，Vega 的基本开发环境为VC++，它可以很方便地与C++/OpenGL 相结合。
2总体实现方法
2.1总体创建思路
为实现列车视景的仿真，我们要在三维视景模型建立完成的基础
上，对视景系统进行配置和建立实时驱动程序。所以，我们首先要运用
Multigen Creator 构建出车站、轨道、地形等的三维模型，然后运用Vega
的API 函数实现轨道列车的实时运行。图1为三维实时仿真应用程序的
创建过程。
2.2三维场景建模思路和方法
Creator 采用的是OpenFlight 的数据库格式。Open Flight 数据格式是收稿日期：2009-05-11
作者简介：何敏，女，甘肃兰州市人，在读硕士研究生，兰州交通大学，研究方向：图形图象处理和虚拟现实技术及应用。
图1三维实时仿真应用程序的创建过程ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology
电脑知识与技术Vol.5,No.24,August 2009,pp.6973-6974,6990E-mail:eduf@https://www.360docs.net/doc/0d18934380.html, https://www.360docs.net/doc/0d18934380.html, Tel:+86-551-56909635690964
Creator 的根基，它的逻辑化层次场景的面熟数据库可以通知图像生成器何时、以何种方式渲染实时三维景观。先进的实时功能，如细节层次、多边形删减、逻辑删减、绘制优先级、平面分离等，是Open Flight 成为最受欢迎的实时三维图像格式的几个原因。从模型数据库的储存结构上看，Open Flight 格式是一种树状的层次化结构。采用这种结构不但可以方便地将模型按照几何特性进行有效地组织，并将其转化为能够方便
地进行移动和编辑的节点形式，而且这种树状结构非常适合实时系统进行各种便利操作。
比如利用Creator 创建一个车站三维场景，我们将车站主要分为：站台、监控室、墙壁、各种公告牌、信号机以及轨道等。按照Open Flight 格式的树状层次建模的思想，可以由大到小安排数据库的各种层次：公告牌、站台、轨道、房顶等相互独立的模块放在同一层次，轨道两侧站台属于站台的下一层次，而监控室可以放在比两站台低一级的层次上。
其中轨道的创建使用Creator 中的道路(Road)工具来实现。道路工具主要包括道路构造(Road Construction)工具和道路配置(Road Tessellation)工具。前者用来创建直轨道、曲线轨道、坡度轨道。为了生成更逼真的道路模型，还需使用道路配置工具为其定义各种其它道路特征属性。Creator 提供了5个道路特征属性：路基、车道、LOD 、道路特征、导航数据。针对轨道的具体情况,主要设置了路基、LOD 、道路特征3项。另外，利用Creator 中的地形建模模块可以方便的建立出列车驶过的地形设计。
在建立好模型后，可利用Creator 的简化工具进行优化，达到在保证效果的情况下，提高渲染速度、保证刷新速率。
2.3建模中的关键技术
2.3.1层次细节技术
层次细节（Level of Detail ，简称LOD ）技术是用一组复杂程度不同的实体层次细节模型来描述同一个对象，并在图形绘制中依据视点远近或其他标准在这些细节模型中进行切换，从而能够实时地改变场景的复杂度。当实体远离视点时，选择较粗糙的LOD 模型绘制,如果实体靠近视点则选择高分辨率的LOD 模型进行绘制。毫无疑问LOD 技术既保证了场景的视觉效果，又提高了场景绘制帧速，改善了系统的实时性。
LOD 切换标准有尺寸/距离标准、偏心距标准和运动标准。在MultiGen 中一般采
用尺寸/距离标准来进行LOD 切换,对使用了LOD 的模型需要定义每一级LOD 进行
切换显示的范围值，即切入距离与关闭距离。MultiGen 还支持Morphing 过渡算法,
Morphing 方法是在相邻的LOD 间生成一个过渡区、顺利实现不同级别LOD 的切换和
平滑过渡。如图所示两级LOD 之间的切换、过渡。
在MultiGen 中允许模型的层次结构中存在LOD 节点，并可对节点下的不同模型
细节分别进行修改，以形成不同级别的LOD 模型。简化模型的方法有细分法、采样法、
删减法，实际应用中多采用删减法。2.3.2
纹理映射技术有效使用纹理映射技术，不仅能增加场景的真实感，而且能提高实时性。使用它可以在不增加多边形的前提下，使模型获得照片一样清晰地真是视觉效果。车站广告牌、车站监控室等规则物体和模型都具有数量较大的细节部分。如果过分强调细节，会使工作量和模型复杂度骤然增大，导致整个系统实时运行速度的下降。因此对细致建模一般采用纹理映射的方法，在对应位置的多边形表面贴上纹理图片，用来代替详细的模型。
2.3.3Billboard 技术
MultiGen 提供了Billboard 建模方法，即在二维的Billboard 对象上贴上逼真的纹理并且使之随视点转动便可达到三维的效果。可以应用于某些难于精确建模或模型复杂的对象，例如在大的场景系统中对于远方的物体，用一幅贴图来代替，就能够在满足仿真要求，有效地减少数据量，提高图像绘制、输出时的显示速度。
2.3.4实例化技术
当三维复杂模型中具有多个几何形状相同但是位置不同的物体时，可以采用实例技术。实例化是对数据库中已存在的模型的引用。外观上的效果与复制相同，但实例并不是数据库中真实存在的几何体，而只是指向其父对象的指针，实例就像是一个模型的众多的影子，而实际物体只有一个。其他的通过平移、旋转、缩放之后得到。也就是说在内存中只装入一次，这一点类似于动态链接库文件。因此，可以对某一实例的几何特征、颜色、纹理等属性进行编辑。但这将改变
所有实例的属性，这样可以节省大量的硬盘和内存空间。
2.3.5外部引用技术
外部引用可以让用户直接把其他数据库引用到当前的数据库中，引用的数据库能在当前数据库中重新定位。这样做的好处就像把图片分割以加快下载速度一样。在设计轨道旁边的树木、房屋和电线杆时利用外部引用技术。通过外部引用其他模型数据库，有效降低了模型数据库的规模，节省了内存空房间和存储空间，方便了建模操作，提高了系统资源的利用率。
3Vega 仿真应用———
驱动显示3.1配置和初始化
在建模完成后，为了实现场景漫游需要对视景系统进行配置和初始化。系统主要是使用Vega 提供的带有图形用户界面的工具LynX 进行配置。在不需要编写代码或重新编译的情况下，使用LynX 中的定义窗口、通道、观察者、运动模式、路径、环境、环境特效等，并根据预览效果实时的更改这些参数，以实现其逼真的效果。完成各种设置后，使用动态预览功能观看场景设置的效果。
3.2实时驱动
如图1所示，将.flt 文件中建好的模型在图形用户界面LynX 中配置和初始化得到一个.adf 文件后，就可以在VC++平台中调用Vega 的应用编程接口，对.adf 文件中定义的三维场景进行实时驱动，现实仿真画面。
建立Vega 应用的步骤为：
（下转第6990页）
图2两级LOD 之间的切换、过渡原理图
（上接第6974页）
1)初始化：调用vgInitSys()函数对系统进行初始化。具体工作包括初始化图形形状、创建共享内存区和共享信号区。
2)定义：直接使用相应的Vega API 函数相应的实例。
3)配置：调用VgConfigSys()函数完成系统配置。
设置完Vega 系统后，就开始了应用主循环。主循环的作用是对三维视景进行渲染驱动。首先调用vgSyncFrame()函数实现给定帧速的帧同步。然后调用vgFrame()函数实现当前显示帧的一些必要处理。
在主循环中，视景仿真程序根据从Vega 系统中接收的列车运行参数以及其他参数，完成对当前场景状态的更新，并计算视点及运动物体的位置、状态等。并通过调用API 实现视景的输出。
4仿真结果
图3列车驶出站的仿真效果图4实时中的隧道
5结束语
该文研究了一种基于Multigen Creator 和Vega 的列车运行视景仿真系统，实现了用户和仿真环境的交互，能够很好的模拟列车的实际运行状态，具有很高的逼真度，达到了预期的效果。由于该系统比较庞杂，肯定有许多不足之处，在以后的研究中还需要在列车加、减速的控制和列车运行系统数据的研究等方面进行改进和完善，从而使仿真效果更加真实。
参考文献：
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徐静.基于虚拟现实技术的隧道视景仿真系统研究[D].长安大学,2004.[8]王冬海.三维视景仿真技术在地铁列车运行控制系统仿真中的应用[D].北京交通大学硕士毕业论文,2004.
5结束语
在本篇论文中，结合了之前所做过的图像纹理方面的工作，得到了图像的若干纹理
特征。在之前的工作中，其道路分类一直是采用神经网络来进行，但有时的结果不令人
满意。当使用决策树后，发现之前认定的5个特征系数不完全都是有用的，这是非常有
意义的。可以注意到，在今后的工作中如果需要提取特征的话，可以先使用决策树来得
到对结果影响比较大的因子，并能大约得到每个维上影响决策的程度。
但也要注意到，决策树也是一种对训练集很敏感的分类方法，在实验中我也发现，如
果使用的道路图像上有车辆等信息会干扰特征的提取以至于分类的结果。在这里，滤波
是一定不能使用的了，因为会影响整个数据的信息量，不过可以考虑使用小波等方式，在
小波的基础上提取特征。
参考文献：
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列车运行控制系统期末试题及参考答案
北京交通大学考试参考答案（A卷） 课程名称：列车运行控制系统学年学期：2013—2014学年第1学期 课程编号：50L274Q开课学院：交通运输出题教师：课程组 一、名词解释（共3小题，每题3分，共9分） 1．虚拟闭塞:是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。 2．准移动闭塞:基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。这种闭塞方式称为准移动闭塞。 3．最限制速度:综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。 二、填空题（共12题，每空1分，共25分） 1．列车运行控制系统根据前方行车条件为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。车载设备实施速度监控，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，防止列车超速颠覆或与前方追尾，保证行车安全。 2.铁路信号安全的广义概念是指铁路信号设备或系统具有维护铁路列车（车列）安全运行的能力。狭义概念是指设备(或系统)应满足故障-安全设计原则的要求，当出现故障或误操作时，能远离危及行车安全的事故，或减少事故损失。 3.当轨道电路完整并空闲时,轨道电路的工作状态为调整,当轨道电路区段有车占用时,轨道电路的工作状态为分路（开路）。 4.目标距离控制方式根据列车制动模型，直接由目标距离、目标速度、线路参数及列车制动参数等信息生成列车的速度—距离模式曲线，并以此实时监控列车和运行速度保证列车运行安全。 5.列车安全位置是在高精度定位方法得出列车估计位置的基础上增加一定的安全包络得到，分车头（或列车前端）和车尾安全位置两部分。 级列控系统基于GSM-R实现车---地信息双向传输，RBC生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器提供列车定位基准，并具备CTCS-2（或c-2）作为后备。7．CTCS-1级列控系统用于160km/h及以下的区段，由主体机车信号加上安全型运行监控记录装置组成。 8．在CTCS-3级列控系统中，RBC根据从联锁系统获得的进路信息，从车载设备获得的列车位置信息、以及接收到的股道占用、临时限速等信息生成列车控制命令。
列车运行控制系统毕业设计
列车运行控制系统 铁路通信信号系统是铁路运输的基础设施，是实现铁路统一指挥调度，保证列车运行安全、提高运输效率和质量的关键技术设备，也是铁路信息化技术的重要技术领域。 现代信息类技术的迅速发展。对铁路信号、通信产品和服务产生了重要影响。铁路通信和信号技术，以及现代铁路信息化系统之间的关系和作用变得密不可分。车站、区间和列车控制的一体化，铁路通信信号技术的相互融合，以及行车调度指挥自动化等技术，冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路通信信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。 在列车运行控制技术方面，计算机、通信、控制技术与信号技术集成为一个自动化水平很高的列车运行自动控制系统（简称列控系统）。列控系统不仅在行车安全方面提供了根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，提供了完善的功能，并向着运输综合自动化的方向发展。列控系统技术是现代化铁路的重要标志之一。 随着列车速度的提高，列车的运行安全除了以进路保证外，还必须以专用的安全设备，监督、强迫列车(司机)执行。这些安全设备从初级的列车自动停车装置、自动告警装置、列车速度自动监督系统(或列车速度自动检查装置)发展到列车速度自动控制系统。 列车自动控制系统(A TC)—般指系统设备（包括地面设备和车载设备），同时也是一种闭塞方式，主要包括： 1．以调度集中系统CTC为核心，综合集成为调度指挥控制中心。 2．以车站计算机联锁系统为核心，综合集成为车站控制中心。 3．以列车速度防护与控制为核心，综合集成为列车（车载）运行控制系统。 4、以移动通信（例如GSM-R）平台，构建通信信号一体化的总成系统（例如CTCS）。 列车自动控制系统(A TC)的主要功能有四项： ·检查列车在线路上的位置(列车检测)。 ·形成速度信号(调整列车间隔)。 ·向列车发送速度信号或目标距离信号(信号传输)。 ·按速度或目标距离信号控制列车制动(制动控制)。 上述一至三项功能由地面没备完成，第四项功能由车载设备完成。 本章主要内容为200km/h动车组司机驾驶所需要的列控ATP技术和GSM-R系统中的无线列调功能。 第一节列控ATP系统技术原理 一．列控ATP系统的组成与功能 列控ATP是列车超速防护和机车信号系统的一体化系统，列控ATP系统主要由车载设备及地面设备两大部分组成，地面设备与车载设备一起才能完成列车运行控制的功能。 图7.1.1是列车运行控制系统地面设备原理框图。
高速铁路安全常识
高速铁路安全常识 铁路线上的路外安全，与社会公众密切相关。很多事实证明，发生路外伤亡事故，主要原因是行人在铁路线路上行走、坐卧、横过线路、穿越铁路站场、爬车、钻车、跳车，行人、机动车辆抢过铁路道口以及自杀等。铁路有明文规定，铁路桥梁和铁路隧道是禁止一切行人通过的。 在享受高速铁路给我们带来出行更方便、更快捷、更实惠的同时，更要关注高速铁路的安全。因为高速铁路列车速度快，因此我们在铁路周边生活或经过铁路时必须严格遵守相关安全规定，避免给铁路运输和我们自身人身安全带来严重的后果，我们应该做到以下几个严禁： 一、严禁行走、坐卧或在铁路线上跨越 速度快是动车组列车的一大特点，动车组列车运行时，每秒达到70 米。由于惯性作用，刹车之后还要滑行1200 米。而人如果行走在铁路中间的道心上，需要离开道心到道肩这一简单的动作，从反应到完成要2-3 秒的时间；如果横穿、跨越一条单线铁路要3-4 秒的时间，况且现在高速铁路均为双线双向铁路。因此，行走、跨越铁路时即便在200-300 米人的视线范围内发现火车也难于幸免，更不用说有时会听不到火车的声音，铁路弯道、路树遮挡等原因，看不见行驶的火车。另外火车经过时，会掀起8-10 级翰旋大风，行人在铁路边2-3 米的范围内可能被风吹倒吸入车轮。根据已通车的高速铁路有关数据显示，行走、跨越铁路发生人身伤亡事故的概率高达92.3%。在通过铁路道口时，行人和车辆违反有关通行规定，撞、钻、爬、越道口栏杆（栏门），也是发生人身伤亡事故的重要因素。 二、严禁在铁路上置放障碍物 众所周知火车是在两根平行的钢轨上行驶，列车的向心力是保证列车运行的速度和平稳的关键要素之一。
列车运行控制有答案
三、主观题(共12道小题) 10.列车运行控制系统，按照车地信息传输方式，分为（）、（）和（）三类；按照速度控制方式，分为（）和（）两类。 参考答案：连续式列控系统；点式列控系统；点一连式列车运行控制系统；阶梯控制方式；目标—距离模式曲线控制方式。 11.简述列车运行控制系统的各种分类方式。 参考答案： （1）按照地车信息传输方式分类：连续式列控系统、点式列控系统、点一连式列车运行控制系统。 （2）控制模式分，分为两种类型：阶梯控制方式（包括出口速度检查方式、入口速度检查方式）和速度—距离模式曲线控制方式。 （3）按照人机关系来分类，分为两种类型：设备优先控制的方式、司机优先控制方式。（4）按照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞。 （5）按照功能、人机分工和自动化程度： ATS（列车自动停车）、ATP（列车超速防护）、A TC（又称列车自动减速系统）、ATO（又称列车自动驾驶系统）。 12.轨道电路一般由（）、（）、（）和（）四部分组成。 参考答案：送电端受电端钢轨线路钢轨绝缘。 13.查询-应答器，按其信息来源分类，可以分为（）和（）两种。 参考答案：有源无源 14.简述轨道电路的工作原理。 参考答案： 列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流流过轨道继电器线圈，使继电器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。 当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过机车车辆轮对和轨道继电器线圈。由于轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小的多，送向两根钢轨间的电压降低。为此流经轨道电路继电器线圈的电流减小到继电器的落下值，使轨道继电器释放衔铁，用继电器的后接点接通信号机的红灯电路，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该轨道电路区段内运行的安全。 15.简述查询应答器的工作原理。 参考答案：查询-应答器工作原理较简单，它是靠两者之间通过短距离无线电波传递信息来完成功能。对于无源查询-应答器，则由于应答器平时无能源，它要靠查询器来传递给它足够能源，以便后者有能力发送数据的无线电波。有源查询应答器其工作原理与无源完全相同，地面应答器有固定电源，不再需要从车载查询器送来的载频能源。 16.阐述轨道电路的各种分类方式。
高速铁路概论
. 一、绪论+高速铁路线路 高速铁路的定义：最高行驶速度在200km/h以上、旅行速度超过150km/h的铁路系统。 高速列车：以最高速度200km／h以上运行的列车。它不但包括轮轨式列车，还应包括磁悬浮列车等。 高速铁路运营特征：概括为高速度、高舒适性、高安全性、节能环保和高密度。 要求高速线路具有高平顺性、高稳定性、高可靠性及一定的耐久性。 高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路的平顺性为主。 高速铁路线路平面标准：包括超高（欠超高,过超高）、最小曲线半径、缓和曲线长度等。 线路纵断面标准：包括最大坡度值和竖曲线等。 外轨超高：为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度。 轨距加宽：为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小半径曲线的轨距要适当加宽，以使机车车辆能顺利通过曲线，减少轮轨间的磨耗。 欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度； 欠超高、过超高都会使钢轨承受列车的偏压而内外轨磨耗不均。限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的高平顺性和高舒适度。保证高速列车的旅客乘坐舒适度，因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。高、低速列车共线允许时欠、过超高之和的允许值[hq+hg]。 最小曲线半径与运输组织模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关。 最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否达到要求的精度。 缓和曲线：为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。 缓和曲线长度由车辆脱轨加速度、未被平衡横向离心加速度时变率和车体倾斜角速度确定，即主要是由超高时变率和欠超高时变率两项因素确定缓和曲线的长度。 线路的最大坡度：应根据地形条件、动车组功率、运输组织模式、设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量等，经过牵引计算验算并经技术经济比选分析后确定。 相邻坡段的坡度差：允许的最大值，主要由保证运行列车不断钩这一安全条件确定，常规铁路相邻坡段的坡度差主要受货物列车制约。 相邻坡段的坡度差大于1‰时，应采用圆曲线形竖曲线连接。 高速铁路的基本组成：由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。 高速铁路（分为有砟和无砟轨道） 钢轨的作用：钢轨是轨道的主要结构之一，用于支承并引导机车车辆的车轮，直接承受来自车轮和其他方面的力并传递给轨枕，同时为车轮的滚动提供阻力最小的表面。 钢轨的要求： （1）高稳定的轨道结构； （2）平顺的运行表面； （3）良好的轨道弹性； （4）可靠的轨道部件； （5）便利的养护与维修。
我国高速铁路发展概况及发展趋势
动车组概论二〇一三年十二月
我国高速铁路发展概况及发展趋势 摘要：铁路运输一直以来都是一项重要的运输方式，而我国人口众多，物资量巨大，因此对铁路的需求更大。而中国铁路曾经面临的主要问题是客运速度慢、运输能力严重不足，“一票难求、一车难求”的现象十分突出，铁路已经成为制约经济社会发展的“瓶颈”，由于高速铁路相对具有运载能力大、运行速度快、运输效率高等特点，因此高速铁路越来越受到重视。 关键字：铁路；高速；经济 1.中国高速铁路发展背景 为了提高列车运行速度，使铁路适应社会发展，从20世纪初至50年代，德国、法国、日本等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。铁路作为陆上运输的主力军，在长达一个多世纪的时间里居于垄断地位。但是自20世纪以来，随着汽车、航空和管道运输的迅速发展，铁路不断受到新的浪潮的冲击。 中国内陆面积宽广，人口众多，幅员辽阔，经济发展与联系的跨度大，需要有一种强而有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。铁路作为重要的基础设施，国民经济的大动脉和大众化的交通工具，最显著的特点是运载量大、运行成本低、耗能少，在大流量长距离的客货运输有着绝对优势，也在大流量、高密度的城际中短途旅客运输中具有强大的竞争力。 我国自1876年出现第一条铁路以来已经120多年了。遗憾的是百余年来，我国的铁路事业无论从横向上还是从纵向上来讲，都是远远落后的。同其他国家
相比，我国的铁路在运营里程、运输效率、技术水准、装备质量等方面相差极远，令人堪忧。我国国民经济的大动脉，在我国交通运输体系中居于主导的骨干地位。但我国铁路的现状是路网不发达，技术装备较落后，运能与运量的矛盾比较突出，一些主要干线的能力利用程度已经趋于饱和，铁路负荷水平居世界首位。 兴建高速铁路的建议早在20世纪80年代中期就被提出，十多年来，国家有关部门组织了数以百计的专家学者从各个方面对高速铁路项目进行了详细的考察、分析和论证。经过多次的反复和论争，各方面的意见已经大致趋同：高速铁路技术可行、经济合理、社会效益良好、国力能够承受，因此应该建，而且应该及早建。1998年3月，全国人代会在“十五”计划纲要草案中提出建设高速铁路。 2.我国高速铁路发展的历程 2004年1月——国务院常务会议讨论并原则通过历史上第一个《中长期铁路网规划》，以大气魄绘就了超过1.2万公里“四纵四横”快速客运专线网。同年，中国在广深铁路首次开行时速达160公里的国产快速旅客列车。广深铁路被誉为中国高速铁路成长、成熟的“试验田”。2004年至2005年——中国北车长春客车股份、唐山客车公司、南车青岛四方、先后从加拿大庞巴迪、日本川崎重工、法国阿尔斯通和德国西门子引进技术，联合设计生产高速动车组。2007年4月18日——全国铁路实施第六次大提速和新的列车运行图。繁忙干线提速区段达到时速200至250公里。这是世界铁路既有线提速最高值。同时，“和谐号”动车组从此驶入了百姓的生活中。2008年2月26日——原铁道部和科技部签署计划，共同研发运营时速380公里的新一代高速列车。2008年8月1日——中国
国内外高速铁路列车运行图编制管理及主要问题分析
国内外高速铁路列车运行图编制管理及主要问题分析列车运行图是所有与铁路行车组织有关部门工作的综合性技术文件,是铁路行车组织工作的基础, 是铁路运输产品结构、运力资源配置、企业劳动组织的综合体现。由于各种交通运输方式竞争日趋激烈和铁路改革的不断深入，列车运行图已由传统的两年编制一次，发展成根据客货运量、营销需要和市场变化频繁编制和调整.。因此各国在列车运行图编制、管理等方面投入了巨大的人力物力财力，确保列车能够在安全、有序的情况下满足社会发展的需求。 1 国外高速铁路列车运行图编制管理现状 1.1 法国高速铁路运行图编制管理现状 1.1.1 管理机构 客运部。拥有高速列车产权，对高速列车运输需求、开行方案、高速列车运用计划实施集中管理；负责高速列车的日常运用；制定高速列车购置计划，动车运用计划并以合同方式委托动车段养护维修。 运营基础部。受路网公司委托对路网基础设施进行维修和管理，主要负责制定安全规程与安全监督；负责列车运行调度指挥；受路网公司委托编制列车运行图；负责高速线等养护维修以及工程设计等。 运输生产部。定制高速列车养护维修规章制度，组织制定长期保有量计划，监督协调调度中心工作，对动车段进行业务管理，协调法铁各部门运输需求，向路网公司购买运行线。 1.1.2 法铁编图机构 在法国，法铁总部运营基础部内设有运行图编制办公室，分东北、东南和大西洋三个区，分别编制三个大区的长途客货运行图，23个铁路局中设运行图办公室，
负责各自管内运行图编制，另外法铁150个车站（到发线超过4股）参加编图工作，同步编制车站股道占用计划。运行图办公室中下设：组织与管理联络部，负责对外沟通与联络工作，统一发布信息，对各运输企业保持中立；工作方法指导部，负责协调总部和铁路局两级编图办公室工作，对直通列车和区域列车编图工作进行指导，提出具体要求；编图软件办公室，负责计算机编图软件使用与历史运行图数据维护工作，发表运行图的编程版本，向运输企业公布运行图资源。 1.1.3 法铁运行图编制手段及步骤 采用THOR软件作为编制列车运行图的辅助工具，将线路的技术资料，如平纵断面数据、限速要求、车站位置、高速动车组牵引与制动特性、列车长度与重量等输入THOR数据库内，将申请的列车开行计划如始发终到站地点、中间停站地点与时间等同样输入到THOR软件，THOR综合起来进行列车牵引计算，随即生成该条运行线的始发终到时间、地点、中间停站时间、地点和整个列车旅行时间等。 (1) 法铁运输生产部向路网公司提出开车方案申请和基础设施维修时间需求申请； (2) 路网公司委托法铁运营基础部运行图办公室编制运行图； (3) 运行图办公室参照历年运行图，根据运输需求分阶段编制运行图，重点处理好运营与维修的关系，最终完成的运行图经路网公司审核批准后通告运输企业。 (4) 路网公司每年组织编制新的列车运行图，运行图编制分为三个阶段：申请与研究、编制与滞后申请和滞后申请处理与完成，整个编图工作历时将近21个月。 1.2 日本高速铁路运行图编制管理现状 1.2.1 新干线列车运行图的编制及与既有线的运行管理 日本对列车运行图的管理体系十分明确，均是由公司本部（总社）编制，并根据市场变化和需要修订，交给调度执行。对公司之间的跨线运行列车，由两公司间协商确定。目前，JR东日本公司新干线与既有线实现了直通运行，其突出特点是，
城市轨道交通列车自动控制系统简介-精选文档
城市轨道交通列车自动控制系统简介 、前言 随着城市现代化的发展，城市规模的不断扩大，城市轨道交通的发展已成为解决现代城市交通拥挤的有效手段，其最大特点是运营密度大、列车行车间隔时间短、安全正点。城市轨道交通列车自动控制系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。 二、列车自动控制系统的组成 列车自动控制（ATC系统由列车自动防护系统（ATP、列车自动驾驶系统（ATO和列车自动监控系统（ATS三个子系统组成。 一列车自动防护( ATP-Automatic Train Protection 系统 列车自动控制系统中的ATP的子系统通过列车检测、列车间 隔控制和联锁（联锁设备可以是独立的，有的生产厂商的系统也可以包含在ATP系统中）控制等实现对列车相撞、超速和其他危险行为的防护。 二列车自动驾驶系统 ( AT0?CAutomatic Train Operation 列车自动驾驶子系统（ATO与ATP系统相互配合，负责车 站之间的列车自动运行和自动停车，实现列车的自动牵引、制动 等功能。ATP轨旁设备负责列车间隔控制和报文生成；通过轨道
电路或者无线通信向列车传输速度控制信息。ATP与ATO车载系 统负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。 三）自动监控（ATS-Automatic Train Super -vision ）系统 列车自动监控子系统负责监督列车、自动调整列车运行以保证时刻表的准确，提供调整服务的数据以尽可能减小列车未正点运行造成的不便。自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥， 并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC 控制中心）内的设备实现。 三、列车自动控制系统原理 一）列车自动防护（ATP） ATP是整个ATC系统的基础。列车自动防护系统（ATP亦 称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定的运行速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。 ATP通过轨道电路或者无线GPS系统检测列车实际运行位 置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。防止列车超速和越过禁止信号机等功能。 按工作原理不同，ATP子系统可分为“车上实时计算允许速
城轨列车运行自动控制系统第3次作业
一、判断题(判断正误，共10道小题) 1. CBTC系统中的控制信息流是开环的，即发送者只管发送，并不能确切知道接收者是否真正接收到所需信息，这并不能保证行车安全。而TBTC的信息流是闭环传递的。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 2. A TP车载设备具有常用制动和紧急制动两级速度防护控制的能力，通常在常用制动失效后，可实施紧急制动。（） 正确答案：说法正确 解答参考： 3. 列车常用制动时所产生的制动力，是列车的制动系统所能提供的最大制动力。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 4. 在同一时间一个系统可以处于多种A TC控制模式。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 5. 列车自动控制系统由列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）和列车自动监控（A TS）三个子系统组成，简称“3A”子系统。（） 正确答案：说法正确 解答参考： 6. 超速防护自动闭塞法是指将区间划分为若干个闭塞区段，借助列车自动防护系统和列车运行自动完成闭塞功能的行车组织方式。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 7. 在同一时间一个系统可以处于多种A TC控制模式。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 8. 车载ATO设备为主备冗余，当主ATO单元发生故障，自动从主ATO单元切换到备用ATO。（） 正确答案：说法正确 解答参考： 9. 由于ATO的功能需要考虑故障-安全，因此A TO车载单元是故障-安全的配置。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 10. ATO的基本控制功能是自动驾驶、自动折返和车门打开，这三个控制功能相互之间独立地
运行。（） 正确答案：说法错误 解答参考： -------------------------------------------------------------------------------- （注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。) 二、主观题(共10道小题) 11. 简述CBTC系统与TBTC冗系统相比有什么优点。 参考答案：答：与TBTC系统相比，CBTC系统具备的优点主要有以下几点。 ①更加安全。CBTC系统中充分利用通信传输手段，实时或定时地进行列车与地面间的双向通信，后续列车可以及时了解前方列车运行情况；同时，地面可以及时向车载控制设备传递车辆运行前方线路限速情况，指导列车按线路限制条件运行，大大提高了列车运行安全性。 ②更加高效。CBTC系统实现了移动闭塞，控制列车按移动闭塞模式运行，由此可以减少列车间隔时间，实现单线上动态列车会车、超车、阻塞等的运行管理，以及确保列车运行与按一定规则制定的运行计划保持一致。其结果不仅是大幅度地提髙线路能力和列车平均运行速度，而且提高了列车运行的可靠性和设备运用率。 ③更加灵活。CBTC系统支持双向运行，不会因为列车的反方向运行而降低系统的性能和安全。系统在运营时，可以根据需要，使用不同的调度策略，并且可以同时运行不同编组长度、不同性能的列车。 12. 根据车-地之间通信方式CBTC可以分为哪几类？ 参考答案：答：（1）从闭塞分区的实现来分类：基于通信的固定自动闭塞运行控制系统；移动自动闭塞运行控制。 （2）根据CBTC车-地之间通信方式可分为：采用全程移动无线通信方式；采用轨道交叉电缆方式；采用漏泄电缆或漏泄波导方式；采用査询应答器方式；采用卫星通信系统。（3）根据应用区间闭塞方式来分：CBTC-半自动闭塞方式；CBTC-自动站间闭塞方式；CBTC-电子路签闭塞方式。 （4）根据CBTC应用控制技术水平的高低可以进行分类：采用无线数据电台进行车-地之间双向通信构成的低级系统一CBTC-半自动闭塞系统。采用应用技术水平较高的CBTC系统，例如，CBTC-MAS系统等。 13. 简述CBTC典型的结构和每个子系统的功能。 参考答案：答：一般典型的CBTC系统应当包括：列车自动监控系统（ATS）、数据库存储单元（DSU）、区域控制器（ZC）、计算机联锁（CI）、轨旁设备（WE）、车载控制器（VOBC）和数据通信系统（DCS，包括骨干网、网络交换机、无线接人点及车载移动无线设备等）。其中区域控制中心包括ZC和CI两部分。整个系统可以划分为CBTC地面设备和CBTC车载设备两大部分，地面设备和车载设备通过数据通信网络连接起来，构成系统的核心。 子系统的功能为：
列车运行调整的优化与仿真
０引言 系统仿真是利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。基于安全性和经济性的考虑，系统仿真可在不破坏真实系统环境的情况下，构造模型代替实际系统进行实验，并根据仿真结果推断、估计、评价真实系统的性能［１］。作为一种行之有效的认知方法，系统仿真技术已在铁路运输、航空航天、经济管理、决策优化、军事演习、安全软件测试评估等诸多领域得到了广泛的应用。我国从２０世纪８０年代开始进行铁路运输计算机仿真的研究，近些年来有了较大进展。计算机仿真技术在铁路运输领域的应用包括列车运行、调度指挥、牵引操纵、铁路基建、站场作业、列车动力学、信号系统等方面［２－７］。如刘海东［４］等在介绍了城市轨道交通不同信号闭塞方式及其追踪列车间隔时间的计算方法的基础上建立了不同信号闭塞方式多列车追踪运行的仿真系统； 程瑞琪［７］等在探讨了区间列车运行分布式仿真系统的构建方法及区间列车的运行动态基础上，提出区间列车运行仿真系统分布式结构和模型等。 列车运行调整是对列车运行图阶段计划的优化，即根据本调度台管辖范围内列车运行图、列车实时运行情况以及相邻调度台预报的列车到达情况，规划３￣４小时时间段的运行调整计划，达到提高列车正点率、提高列车运行速度等综合目标。列车运行调整涉及因素众多，它不仅与各国采用的行车组织方式有关，还关系到列车密度、速度、线路通过能力等因素，属于非确定多项式（Ｎｏｎ－ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃＰｏｌｙｎｏｍｉａｌ，ＮＰ）难解的组合优化问题。仿真技术是进行列车运行调整模型与算法研究的重要技术手段，国内学者已进行了大量的研究工作，包括列车运行调整模型与算法的仿真实验和仿真计算等，实现各种优化模型和调整算法［８－１０，１２－１４］；张莉 收稿日期：２００７－０５－２４ 作者简介：金炜东，成都市二环路北一段１１１号西南交通大学电气工程学院，教授，主要从事优化与系统仿真、智能信息处理、控制与检 测技术等领域的研究；Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｄｊｉｎ＠ｈｏｍｅ．ｓｗｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 列车运行调整的优化与仿真 金炜东１，章优仕１，高四维２ １．西南交通大学电气工程学院，成都６１００３１ ２．西南交通大学峨嵋校区交通运输系，四川峨嵋６１４２０２ ［摘要］列车运行调整是一类高度复杂的组合优化问题，仿真技术是列车运行调整研究的重要技术手段。在建立了基于满意优化的列 车运行调整智能化决策支持系统模型基础上，介绍了仿真技术在列车运行调整优化中的应用，以及用于铁路列车调度员技能培训的仿真系统。 ［关键词］仿真技术；列车运行调整；满意优化；仿真培训系统［中图分类号］ＴＰ３９１．９，Ｕ２９２．４２［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００－７８５７（２００７）１２－００１８－０５ ＴｈｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＲａｉｌｗａｙＲｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ＪＩＮＷｅｉｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｏｕｓｈｉ，ＧＡＯＳｉｗｅｉ １．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＥｍｅｉＣａｍｐｕｓＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｅｍｅｉ６１４２０２，ＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒａｉｌｗａｙｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｉｓａｖｅｒｙｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒａｉｌｗａｙｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇａｎｄｕｓｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｒａｉｌｗａｙｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｒａｉｎｉｎｇｒａｉｌｗａｙｄｉｓｐａｔｃｈｅｒｓ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｒａｉｌｗａｙｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍＣＬＣＮｕｍｂｅｒｓ：ＴＰ３９１．９，Ｕ２９２．４２ＤｏｃｕｍｅｎｔＣｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１０００－７８５７（２００７）１２－００１８－０５ １８
第二章 高速铁路与高速列车
高速铁路与高速列车 2.1 高速铁路的发展 自 20 世纪 40 年代开始，铁路受到了公路和航空的竞争。随着高速公路的发展，铁路的优势逐渐减小，长距离上更不能同航空竞争，因此不少人认为铁路已是一个夕阳企业，在某些国家铁路甚至处于萎缩状态。 1964年日本东海道新干线的运营，在铁路的发展史上，无疑是一个新的里程碑。它的成功吹响了铁道技术革命的号角。日本第一列0系列高速列车以 210 km/h的成功运行，成为高速列车研制的典范。日本新干线的成功，不单显示其运量大、投资省、污染小的优点，更充分地发挥了高速又不失安全的特点。 从运输的角度看，人们关心的不单是速度，更关注的是从出发到目的地的时间，即所谓门对门的时间。因此一个运输工具不单注意本身速度提高、节约旅途时间，还应千方百计缩短其辅助时间。例如旅客到车站的时间、候车的时间等。 为了缩短旅途时间，必须提高运输工具的速度。 随着铁路技术的发展，运输需求的提高，铁路在不断地提高运行速度，因此高速的概念也随着不断地更新。以往把运行速度在 200 km/h 以上的铁路称之谓高速铁路。而《欧洲高速铁路联网高速列车技术条件》中，对公共交通的高速要领规定为：对新建线路为 300 km/h，对旧线（可能经现代化改造）为 220 km/h，在这种速度时一列在平直线上行驶的动车组的后备加速度为 0.05 m/s2。 从这一规定看到，在高速铁路的概念中，不单规定了速度，还规定了高速列车在最高速运行时必需的加速能力。 日本新干线的成功，推动了高速铁路技术的发展。1981年法国的 TGV 东南线投入运行，最高运行速度为270 km/h，1989年 TGV 大西洋线将速度提高到 300 km/h。德国的ICE（Intercity Express）特快列车于 1991 年 6 月投入使用，运营速度达到 250 km/h。至今开行 200 km/h 以上高速列车的国家已有日本、法国、德国、英国、意大利、瑞典、俄罗斯、瑞士、奥地利、比利时、西班牙、丹麦等国。近40年的运行经验证明，它在高速、大运量、安全、经济等方面与公路、航空的竞争中，取
列车运行控制系统
列车运行控制系统
列车运行控制系统 -03-25 14:52:17| 分类：铁路基础知识 | 标签： |字号大中小订阅 根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。系统包括地面与车载两部分，地面设备产生出列车控制所需要的全部基础数据，例如列车的运行速度、间隔时分等；车载设备经过媒体将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行。系统改变了传统的信号控制方式，能够连续、实时地监督列车的运行速度，自动控制列车的制动系统，实现列车的超速防护。列车控制方式能够由人工驾驶，也可由设备实行自动控制，使列车根据其本身性能条件自动调整追踪间隔，提高线路的经过能力。 新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。它的作用是保证行车安全、提高运输效率、节省能源、改进员工劳动条件。 发展中的列车控制系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。
列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。 进入20世纪90年代，世界上已有许多国家开发了各自的列车运行控制系统，其中，在技术上具有代表性且已投入使用的主要有：德国的LZB系统，法国的VM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统等。这些系统的共同特点是：能够实现自动连续监督列车运行速度，可靠地防止人为错误操作所造成的恶性事故的发生，保证列车的高速安全运行。它们之间的主要区别体现在控制方式、制动模式及信息传输等形式方面。 中国近几年来，对国外列车控制系统进行了较深入的研究，对列车控制模式、轨道电路信息传输、轨道电缆信息传输等方面都已取得不少的成果。在开发过程中，还可借鉴欧洲列车控制系统“功能叠加”、“滚动衔接”的经验，从保证基本安全着手，分步完成并真正达到安全、高效、舒适的目标。 中国列车运行控制系统（CTCS）介绍 CTCS CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。ＣＴＣＳ概述
高速铁路的主要技术特征
高速铁路的主要技术特征 高速铁路在激烈的客运市场竞争中以其突出的优势，不但在其发祥地日、法、德等国家已占据了城际干线地面交通的主导地位，并在世界诸多经济发达的国家和地区迅速扩展。时至今日，高速铁路新线总长已逾5000 km。由于高速铁路与既有干线固有的兼容性，高速列车通过既有线服务的里程已扩展至20 000km以上。高速铁路在不长的时期内之所以能取得如此的发展势头，根本原因是基于轮轨系的高速技术充分发挥了既先进又实用的特点，特别是在中长距离的交通中的独特优势。实践表明，高速铁路已是当代科学技术进步与经济发展的象征。高速铁路虽然源于传统铁路，但借助于多项高新技术已全面突破了常规铁路的概念，已形成一种能与既有路网兼容的新型交通系统。高速铁路在运营过程中更新换代，其技术还在不断发展与完善。为了深刻认识高速铁路特点，本节将从总体角度出发剖析其主要技术特征。 一、高速铁路是当代高新技术的集成 在世界上，高速铁路的诞生是继航天行业之后，最庞大复杂的现代化系统工程。它所涉及的学科之多、专业之广已充分反映了系统的综合性。20世纪后期科学技术蓬勃发展，迅速转化为生产力的三大技术有：计算机及其应用；微电子技术、电力电子器件的实用化与遥控自控技术的成熟；新材料、复合材料的推广。高速铁路绝非依靠单一先进技术所能成功，它正是建立在这些相关领域高新技术基础之上，综合协调，集成创新的成果。因此，高速铁路实现了由高质量及高稳定的铁路基础设施、性能优越的高速列车、先进可靠的列车运行控制系统、高效的运输组织与运营管理体系等综合集成，如图1.2.1所示。系统协调的科学性，则是根据铁路行业总的要求，各子系统均围绕整体统一的经营管理目标，彼此相容，完整结合。 高速铁路在实施中，从规划设计开始就把各项基础设施、运载装备、通信信号、运输组织及经营管理等子系统纳入整个大系统工程之中统筹运作。为实现总体目标，采用了多项关键技术。虽然这些新技术分别隶属于各有关的子系统，但其主要技术指标、性能参数是相互依存、相互制约的，均须经详细研究、反复论证与修订，才能保证实现大系统综合集成特性的要求，达到整个系统的合理与优化。 二、高速度是高速铁路高新技术的核心 不言而喻，高速铁路的速度目标值是由常规铁路发展到高速铁路最主要的区别。按照铁道部现行的规定，列车速度的级别划分见表1.2.1。 表1.2.1列车速度级别划分表 序号列车最高运行速度km/.h 列车级别 1 ≤120普速列车 2 120< ≤200快速列车 3 >200高速列车
(完整版)列车运行控制系统期末考试重点总结
m d i n 列控定义：列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统，可以根据列车在线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整。 列控作用：（1）保障行车安全。识别、消除或减弱危及安全的因素。发现时，向列车发出停车或降速命令(2）保证运输效率。列控系统确定列车最小安全制动距离，最大限度提高线路通过能力。 列控原理：地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速(允许速度）后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。列控功能：1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。2.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。3.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。4.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。 分级特点：1.CTCS-0干线铁路装备的既有铁路信号设备；地面设备：国产轨道电路构建三显示/四显示自动闭塞，轨道电路实现；车载设备：通用机车信号，列车运行监控记录装置LKJ ；固定闭塞 2.CTCS-1由主体机车信号+安全型运行监控装置组成，面向160km/h 及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。 3.CTCS-2提速干线、高速铁路；应答器、ZPW-2000A 轨道电路共同完成车地通信；配置车站列控中心TCC ，根据地面信号系统计算列车移动授权凭证；车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车；可下线在CTCS1/0线路；准移动闭塞，地面可不设区间通过信号机 4.CTCS-3主要面向高速铁路；车载配置ATP ，凭车载信号行车；RBC 基于地面信号系统计算列车移动授权；无线通信（GSM-R ）传输车地信息；轨道电路检查列车占用，应答器为列车定标；地面可不设区间通过信号机；可下线在CTCS2线路；准移动闭塞；等同于ETCS-2 5.CTCS-4面向高速铁路；CTCS 车载设备ATP ，凭车载信号行车；车载设备发送列车参数，无线闭塞中心RBC 跟踪；列车位置并计算列车移动授权；取消区间轨道电路和通过信号机（移动闭塞）；无线通信（例如：GSM-R 、LTE-R 等）；列车完整性检查由地面RBC 和列车完整性验证系统完成； 等同于ETCS-3 加速牵引：C=F-W 匀速惰行：C=-W 减速制动：C=-(B+W) F 牵引力，B 制动力，W 阻力 牵引力分析：轮轨间的纵向水平作用力超过最大静摩擦力时，轮轨接触点将发生相对滑动，机车动轮在强大力矩的作用下快速转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其数值比最大静摩擦力小很多，而列车运行速度很低，这种状态称为“空转”。 空转的危害：局部与车轮接触的钢轨将受到严重摩擦，造成严重耗损钢轨，甚至导致车轮陷入钢轨磨损产生的深坑内。该状态下牵引力反而大幅降低，钢轨和车轮都将遭受剧烈磨损。
高速铁路列车运行图缓冲时间影响因素分析
高速铁路列车运行图缓冲时间影响因素分析 摘要：随着高速铁路的开通运营，铁路运输能力得到了较大的提高，缓解了运能与需求之间的矛盾，同时，旅客对铁路运输服务质量提出了更高要求，特别是旅行的准时性。为了保证高速铁路的旅行准时性，就需要高质量的列车运行图，缓冲时间则是决定列车运行图质量的重要因素。本文对列车运行图缓冲时间进行理论研究，分析了列车运行线的时空分布、通过能力利用率和旅客服务质量对缓冲时间的影响。 关键字：高速铁路；列车运行图；缓冲时间 Analysis on influencing factors of high-speed railway train diagram buffer time Zhao Wanjun Hankou station, Wuhan Railway Bureay, Wuhan Hubei 430000 Abstract：With the opening of the high-speed railway operation, railway transportation ability has been greatly improved, alleviated the contradiction between the capacity and demand. At the same time, passengers put forward higher requirements on the railway transport service quality, especially the punctuality of rail travel. In order to ensure the high-speed rail travel punctuality, improving the quality of train diagram is needed, and the setting of buffer time is an important factor in determining the quality of train diagram. This paper study on the theory of train diagram, and summarizes influence of Time and space distribution of train paths, utility ratio of the carrying capacity and railway’s service quality on buffer time. Key word：High-speed railway；train diagram；buffer time 高速铁路作为铁路的新型产品，其服务水平要远高于既有线。准时性和可靠性是关乎高速铁路服务水平的两个关键性因素，也是旅客选择高铁的重要因素。高速铁路的安全正点运行是铁路较其他运输方式的优势所在，同时也关系到铁路的声誉和形象，当务之急就是需要更好的运输组织。列车运行图作为运输组织当中的重要部分，对高速铁路的准时性、便捷性和可靠性等服务水平的提高有重要作用。缓冲时间是高速铁路列车运行图研究当中的关键内容，缓冲时间的设置对缓解列车晚点，提高运行图抗干扰能力具有重要的意义，对其进行理论研究能为提升高速铁路服务质量提供突破口。 1 列车运行图缓冲时间分析 1.1 缓冲时间的定义与分类
地铁列车自动驾驶系统分析与设计
文章编号:100021506(2002)0320036204 地铁列车自动驾驶系统分析与设计 黄良骥,唐 涛 (北方交通大学电子信息工程学院,北京100044) 摘 要:对地铁列车自动驾驶系统进行分析,并对列车自动驾驶系统的车载设备进行设计. 关键词:列车自动控制系统;列车自动驾驶系统;自动控制 中图分类号:U284.48 文献标识码:B System Analysis and Design of Autom atic T rain Operation on Metro HUA N G L iang-ji ,TA N G Tao (College of Electronics and Information Engineering ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China ) Abstract :In this paper ,the existing metro Automatic Train Operation (A TO )systems have been analyzed in China and the design of an onboard A TO system is proposed. K ey w ords :Automatic Train Control (A TC );Automatic Train Operation (A TO );Automatic Con 2 trol 对于城市轨道交通系统高效率高密度的要求来说,列车自动控制系统(A TC )是必不可少的.A TC 系统包括:列车超速防护子系统(A TP :Automatic Train Protection )、列车自动驾驶子系统(A TO :Automatic Train Operation )、列车自动监控子系统(A TS :Automatic Train Supervision ). A TS 子系统可以实现对列车运行的监督和控制,辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.A TP 子系统则根据地面传递的信息计算出列车运行的允许安全速度,保证列车间隔,实现超速防护.A TO 子系统根据A TS 提供的信息,在A TP 正常工作的基础上,实现最优驾驶,提高舒适度、降低能耗、减少磨损. 国外已研制了适用于高密度城市轨道交通的列车自动驾驶系统,并在城市轨道交通系统中广泛应用.我国在此项技术上研究较少,20世纪80年代以来,北京地铁、上海地铁、广州地铁均以巨额代价引进了国外的设备,近年来,为缓解市内交通紧张、减少空气污染发挥巨大作用.地铁的发展建设受到国家及各大中城市的普遍重视,许多城市的地铁正在设计建设,为降低地铁投资,迫切需要国内研究具有自主产权的适于城市轨道交通的列车自动驾驶设备. 1 ATO 系统分析 1.1 AT O 工作原理[1,2] A TO 子系统能保证运行时间与定点停车,还能提高运行效率,提高舒适度,减少能耗.但作为A TC 的一个子系统,它的功能是要依靠A TC 各子系统协调工作共同完成的,缺少A TP 与A TS 子系统,A TO 将无法正常工作. 从运行中所起作用来说,A TO 主要实现驾驶列车的功能,能进行车速的正常调整,给旅客传送信息,进行车门的开关作业,但这只是执行操作命令,不能确保安全,这就需要A TP 来进行防护.A TP 起监督功 收稿日期:2001209218作者简介:黄良骥(1978— ),男,广东普宁人,硕士生.em ail :hliangji @https://www.360docs.net/doc/0d18934380.html, 第26卷第3期2002年6月 北 方 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Vol.26No.3J un.2002