面向应急场景的列车主动测距防护系统建模验证与性能优化研究
结题报告
批准号:
61903021
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
宋海锋
依托单位:
学科分类:
F0302.控制系统与应用
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
在信号系统出现故障的应急场景下,保证城市轨道交通列车行车安全,降低对运营效率的影响成为亟需解决并充满挑战的难题。本项目引入车车通信打破列车防护信息获取壁垒,研究适用多场景的列车主动测距防护技术。在此基础上采用基于形式化建模仿真与实际数据参数相结合的方法,来验证优化列车主动测距防护系统。首先,研究用形式化语言将实际系统框架转换为计算机可处理模型,分析系统功能和逻辑的安全性,研究安全模型向代码框架生成。随后,以列车安全高效运行为优化目标,研究应急情况下基于通信延迟和测距误差的实时动态联合优化防护。最后,将安全代码框架与性能优化算法相结合,搭建应急情况下列车主动测距防护系统半实物仿真平台,探索应急情况下基于车车通信的列车测距防护控制系统安全与性能指标。本研究对于开发应急情况下的列车通信与防护控制系统具有重要的理论与实际价值,为车车通信在下一代列车运行控制系统中的应用和性能分析提供理论与实验依据。
英文摘要
It is an urgent and challenging issue to ensure the safety and efficiency of train operation when trains are under emergency scenarios. This project proposes to involve the train-to-train communication to carry out the distance data acquisition, and study the ranging technology for train protection in various scenarios. The formal method based modeling and simulation and actual experimental data are used to verify and optimize the train active ranging protection system. Firstly, based on the formal method, the actual system structure is transferred into computerized formalization. The system function and logical safety are analyzed. After the formal models are validated, a safe software code framework can be generated from the model structure. Afterward, with the objective of the optimal and efficient operation, the system safety is defined as the dynamic joint optimization of communication delay and distance measurement error. Finally, combined with the code framework, the performance optimization algorithm is used to assemble the semi-physical simulation platform. The safety and performance indicators of train ranging protection control system based on train-to-train communication in emergencies are studied. This project has significant theoretical and practical contributions for the development of train communication and control systems under emergency conditions; it provides some essential theoretical and practical pre-data for the application and performance analysis of train-to-train communication in the next-generation train operation control system.
在信号系统出现故障的应急场景下,列车运行的安全防护尤为重要。本项目围绕系统通信参数-控车逻辑一体化建模与安全验证方法,列车主动测距防护实时抗扰动态联合优化机理两个科学问题,重点揭示了基于车车通信的列车主动测距防护机制,构建了通信与防护控车一体化模型,形成了考虑通信延迟与测距误差的抗扰动态优化防护方法。围绕应急情况下列车主动测距防护这一核心问题,建立了基于车车通信列车主动测距方法,提出了基于动态时间规整算法的列车位置信息获取方法;针对基于车车通信的测距防护系统存在通信协议参数与控车决策逻辑融合特征,提出了基于复合扩频序列的扩频码生产方法,建立了基于逻辑一体化建模的防护系统分析模型,提出了基于马尔可夫决策的通信参数自适应调整算法;综合考虑复杂快速多变、信息交互、实时强扰动的轨道交通列车运行环境,建立了适用于通信异常场景下的列车融合定位模型,提出了车车通信下基于贝叶斯博弈的列车防护方法;搭建了列车主动测距防护系统性能半实物仿真平台和原型机,实现了应急场景下的列车测距防护信息获取与验证,能够为车车通信在下一代列车运行控制系统中的应用和性能分析提供理论与实验依据。
期刊论文列表
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专利列表
Fuzzy adaptive automatic train operation control with protection constraints: A residual nonlinearity approximation-based approach
具有保护约束的模糊自适应自动列车运行控制:一种基于残余非线性近似的方法
DOI:10.1016/j.engappai.2020.103986
发表时间:2020-11-01
期刊:ENGINEERING APPLICATIONS OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE
影响因子:8
作者:Gao, Shigen;Wei, Jin;Hu, Xiaoming
通讯作者:Hu, Xiaoming
DOI:10.16383/j.aas.c210109
发表时间:2022
期刊:自动化学报
影响因子:--
作者:林鹏;田宇;袁志明;张琦;董海荣;宋海锋;阳春华
通讯作者:阳春华
DOI:10.11908/j.issn.0253-374x.21441
发表时间:2022
期刊:同济大学学报. 自然科学版
影响因子:--
作者:宋海锋;张敏杰;曾小清;应沛然;何乔;冯栋梁
通讯作者:冯栋梁
Energy-effificient train operation with steep track and speed limits:A novel Pontryagin’s maximum principle-based approach for adjoint variable discontinuity cases
具有陡峭轨道和速度限制的节能列车运行:一种新颖的庞特里亚金基于最大原理的伴随变量不连续情况的方法
DOI:10.1049/itr2.12093
发表时间:2021
期刊:IET Intelligent Transport Systems
影响因子:2.7
作者:Peiran Ying Te;Xiaoqing Zeng;Haifeng Song;Tuo Shen;Tengfei Yuan
通讯作者:Tengfei Yuan
Multiple Dynamic Graph Based Traffic Speed Prediction Method
基于多动态图的交通速度预测方法
DOI:10.1016/j.neucom.2021.07.052
发表时间:2021
期刊:Neurocomputing
影响因子:6
作者:Zikai Zhang;Yidong Li;Haifeng Song;Hairong Dong
通讯作者:Hairong Dong
高速列车紧追踪下防护信息感知与协同控制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    宋海锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金