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延误场景下列车速度曲线与动态调度联合优化方法
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作者 林俊亭 李茂林 邱晓辉 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第1期173-187,共15页
为使发生延误的高速列车能够快速恢复正常运营,同时满足停车精度、准时性、节能性及调度实时性等多方面的要求,综合考虑一体化模型在平衡多个目标时面临的多重非线性约束问题,以及非一体化模型需分别求解多个独立模型的局限性,本文提出... 为使发生延误的高速列车能够快速恢复正常运营,同时满足停车精度、准时性、节能性及调度实时性等多方面的要求,综合考虑一体化模型在平衡多个目标时面临的多重非线性约束问题,以及非一体化模型需分别求解多个独立模型的局限性,本文提出一种列车动态调度与速度曲线的联合优化方法。首先,基于参考系统的约束,应用集成内在好奇心模块和优先经验回放机制的双决斗深度强化学习算法(Intrinsic Curiosity Module Prioritized Experience Replay Dueling Double Deep Q-Network,ICM-PER-D3QN)优化列车速度曲线模型,保证列车的停车精度、准时性和节能性,并将此数据用作联合模型训练的基础;其次,采用ICM-PER-D3QN算法求解列车的动态调度模型,缓解列车延误并确保调度的实时性;最后,基于列车在站间区间的运行信息,使用集成长短期记忆网络的卷积神经网络完成列车速度曲线与动态调度的联合。实验环境选择京沪高铁的一段下行线路,设置3组延误场景验证所提方法的有效性。仿真结果表明,在联合优化模型下,列车的平均调度时长为0.92 s,列车动态调度结果与速度曲线的平均匹配度为98.89%,平均匹配时长为0.0014 s。此外,相较于仅基于动态调度模型的未优化速度曲线,平均牵引能耗降低了9%,平均总延误时间降低了6.38%。 展开更多
关键词 铁路运输 联合方法 深度学习 速度曲线 动态调度 强化学习
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基于明度动态感知裁剪和YOLOv8的铁路沿线异常感知检测方法
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作者 林俊亭 陈权 +2 位作者 马赫 彭嘉维 柴金川 《铁路通信信号工程技术》 2025年第1期19-27,共9页
铁路轨道沿线场景具有空旷开阔、占地面积大的特点。由于高清摄像头的普及,导致大部分入侵物体目标在图像中具有占比面积小,像素点数量少,进而降低算法对目标尤其是小目标的检测性能。针对该问题,提出基于明度动态感知裁剪和YOLOv8的铁... 铁路轨道沿线场景具有空旷开阔、占地面积大的特点。由于高清摄像头的普及,导致大部分入侵物体目标在图像中具有占比面积小,像素点数量少,进而降低算法对目标尤其是小目标的检测性能。针对该问题,提出基于明度动态感知裁剪和YOLOv8的铁路沿线异常感知检测方法。首先通过明度动态感知方法感知运动目标区域,再以动态目标为中心裁剪图片输入YOLOv8网络进行检测,防止目标区域图像输入网络时特征信息被压缩,最后在RailD49数据集上验证了该算法的召回率为80.33%,准确率为81.67%,相较于原始YOLOv8m对铁路运动目标的检测能力有所提升。 展开更多
关键词 目标检测 铁路综合视频监控系统 明度动态感知 深度学习 YOLOv8
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基于冲击失效及多阶段退化的动车组部件预防性维护决策研究
3
作者 皇甫兰兰 苏宏升 +1 位作者 林俊亭 赵小娟 《铁道学报》 北大核心 2025年第6期29-43,共15页
针对动车组部件在运行过程中的维修费用高、实际维修不完美、失效因素考虑不全面等问题,提出一种基于冲击失效及多阶段退化的预防性维修决策模型。分析由随机干扰和致命冲击引起的部件失效,利用广义随机微分方程和泊松过程分别对两种失... 针对动车组部件在运行过程中的维修费用高、实际维修不完美、失效因素考虑不全面等问题,提出一种基于冲击失效及多阶段退化的预防性维修决策模型。分析由随机干扰和致命冲击引起的部件失效,利用广义随机微分方程和泊松过程分别对两种失效过程进行描述,考虑部件的不完全维修,建立部件的竞争失效模型以及可靠度函数;根据建立的竞争失效模型,利用概率论知识推导部件在预防性维修和修复性维修概率的数学表达式。利用推导的表达式,计算得出不同阶段退化预防性阈值和检测周期的最优组合,达到最小运行费用率的决策目标。采用蒙特卡洛算法对目标进行求解,通过算例分析,验证所提模型的有效性。 展开更多
关键词 动车组部件 多阶段退化 广义随机微分方程 致命冲击 不完全维修 蒙特卡洛算法
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具有未知时变参数城轨列车的精准停车鲁棒控制
4
作者 李茂青 朱胜杰 +2 位作者 林俊亭 高云波 岳丽丽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期65-72,共8页
列车运行情况复杂多变,使得列车质量、基本运行阻力及线路状况等参数难以精确获得且随着列车运行存在明显的时变特性。列车模型参数的不确定性和时变特性会对列车的精准停车性能产生重要的影响。在动车组多质点动力学模型的基础上,根据L... 列车运行情况复杂多变,使得列车质量、基本运行阻力及线路状况等参数难以精确获得且随着列车运行存在明显的时变特性。列车模型参数的不确定性和时变特性会对列车的精准停车性能产生重要的影响。在动车组多质点动力学模型的基础上,根据Lyapunov再设计方法设计了一种非线性列车鲁棒控制器。该控制器将系统中的不确定性因素视为等价干扰,并设计相应的鲁棒补偿项。根据参数的先验区间,设计的鲁棒补偿项能够抑制模型估计误差,使得列车的位置和速度跟踪误差快速收敛,最终实现精准停车的控制目标;同时,也证明了系统的最终一致有界稳定性。最后,选取城市轨道交通场景进行仿真验证,仿真结果表明:本文提出的控制方法在列车模型参数未知且时变情景下也能实现对期望停车曲线的快速、精确追踪,表现出较强的鲁棒特性。 展开更多
关键词 列车自动运行 多质点模型 精准停车 鲁棒控制 未知时变参数 最终一致稳定性
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基于Wiener退化过程的动车组部件状态-机会维修模型分析与研究 被引量:3
5
作者 皇甫兰兰 苏宏升 林俊亭 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-44,共9页
针对动车组多部件存在运行维修成本高、欠维修或过维修的现象以及故障影响范围大等问题,提出一种基于Wiener退化过程的部件状态-机会维修优化模型。该模型利用Wiener过程描述部件在运行过程中的劣化程度,通过基于指数分布的随机几何过... 针对动车组多部件存在运行维修成本高、欠维修或过维修的现象以及故障影响范围大等问题,提出一种基于Wiener退化过程的部件状态-机会维修优化模型。该模型利用Wiener过程描述部件在运行过程中的劣化程度,通过基于指数分布的随机几何过程反映不完全维修后部件的劣化损伤,同时利用定期检测获取部件的实际劣化值。从随机过程和拓扑的角度,分析不同类型维修策略之间的区别与联系。结合单部件状态维修优化策略,求得各部件的最优状态阈值和维修检测周期。引入机会阈值与状态阈值的比值,结合部件退化过程与状态阈值、机会阈值之间的关系,推导部件状态、机会维修次数期望值的数学表达式,建立状态-机会维修策略模型,采用蒙特卡洛算法进行模拟,确定各部件的最佳机会阈值,达到优化维修费用率的目标。以某型号动车组牵引供电系统为例,通过仿真验证,表明采取状态-机会维修模型,可以有效减少停机次数,降低维修费用率。 展开更多
关键词 动车组 机会阈值 状态-机会维修 Wiener退化过程 随机几何过程 蒙特卡洛算法
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改进麻雀算法在列车ATO多目标优化中的应用 被引量:1
6
作者 王一栋 肖宝弟 +2 位作者 岳丽丽 李茂青 林俊亭 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第7期192-199,共8页
针对列车自动驾驶(ATO)运行过程多目标优化问题,以列车运行安全性、列车动力学模型等因素为约束条件,考虑列车准时性、能耗、舒适性等指标,使用模糊隶属度法建立多目标优化模型。利用罚函数处理约束条件,将停车误差与限速作为惩罚项并... 针对列车自动驾驶(ATO)运行过程多目标优化问题,以列车运行安全性、列车动力学模型等因素为约束条件,考虑列车准时性、能耗、舒适性等指标,使用模糊隶属度法建立多目标优化模型。利用罚函数处理约束条件,将停车误差与限速作为惩罚项并构造出适当的惩罚函数加入到目标函数中,从而得到增广目标函数,提出基于改进麻雀算法(ISSA)的求解策略。为提高麻雀算法(SSA)的全局寻优能力,避免收敛于局部最优,引入Logistic映射、自适应超参数、变异算子对传统麻雀算法进行改进,通过测试函数对算法性能进行验证,表明ISSA算法的收敛速度、寻优精度比传统SSA算法好。以工况转换点为决策变量,通过ISSA算法对工况转换点的位置及速度进行寻优,进而获得目标速度-距离曲线。最后选取城轨车辆参数与线路数据进行仿真验证,仿真结果表明:所提优化策略相较于未优化前,舒适性提高了21.22%,能耗降低了22.41%,准时性与停车误差满足要求;与PSO优化方法相比,收敛速度更快,运行时间几乎一样的情况下能耗降低了12.74%,节能效果更佳;停车误差降低了20.45%,舒适性保持在舒适范围之内;对于速度-距离曲线,巡航距离更长、惰行距离变短、最高运行速度降低。由此可见,达到了综合优化ATO的目的,验证了ISSA优化策略的有效性。 展开更多
关键词 城市轨道交通 列车自动驾驶 多目标优化 目标速度曲线 改进麻雀算法 模糊隶属度 罚函数
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基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制
7
作者 魏文景 肖宝弟 +2 位作者 岳丽丽 李茂青 林俊亭 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第12期75-80,共6页
[目的]为了提高铁路线路的运输能力,使列车在区间内形成稳定的虚拟编组列车,减少整个编组过程中的通信压力,有必要对基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制进行研究。[方法]介绍了虚拟编组列车控制系统,提出一种基于事件触发机制的虚... [目的]为了提高铁路线路的运输能力,使列车在区间内形成稳定的虚拟编组列车,减少整个编组过程中的通信压力,有必要对基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制进行研究。[方法]介绍了虚拟编组列车控制系统,提出一种基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制方法。通过分析虚拟编组列车的基本概念,建立区间内存在扰动的虚拟编组列车动力学模型,并基于事件触发思想,根据列车运行过程中的状态误差,设置事件触发条件,并设计了跟随列车的分布式控制器。基于Lyapunov稳定性理论对该控制系统进行稳定性分析,并通过MATLAB仿真软件验证该算法应用于虚拟编组的有效性。[结果及结论]所设计的事件触发函数能够使虚拟编组系统渐进稳定,且该系统已避免了Zeno行为。跟随列车在控制器的作用下,在4 s内就与领航列车的速度保持了一致,在减少通信压力的同时,整个虚拟编组列车队形内部也能保持稳定的追踪间距。 展开更多
关键词 列车虚拟编组 事件触发机制 协同控制
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城市轨道交通列车碰撞防护系统设计与研究 被引量:13
8
作者 林俊亭 王晓明 +1 位作者 党垚 曹岩 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期407-413,共7页
城市轨道交通作为一个复杂系统,由基于车-地双向通信的列车运行自动控制系统来保证运营安全。为了弥补普遍应用的列车控制系统过度依赖地面控制中心和车-地通道的不足,提出一种新型的城市轨道交通碰撞防护系统(CASUMT),该系统叠加于既... 城市轨道交通作为一个复杂系统,由基于车-地双向通信的列车运行自动控制系统来保证运营安全。为了弥补普遍应用的列车控制系统过度依赖地面控制中心和车-地通道的不足,提出一种新型的城市轨道交通碰撞防护系统(CASUMT),该系统叠加于既有列车运行控制系统之上,基于"车-车通信"技术实现列车碰撞防护。设计列车碰撞防护系统总体结构和工作原理,并详细研究系统的关键技术;通过合理简化,并对系统的可靠性与安全性进行建模分析对比,研究结果表明:增加碰撞防护系统的城市轨道交通列车运行控制系统可有效提高运营效率,保障运营安全。 展开更多
关键词 城市轨道交通 列车运行控制系统 车-车通信 碰撞防护 可靠性与安全性
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GSM-R无线冗余覆盖及可靠性建模分析 被引量:7
9
作者 林俊亭 李翠然 王晓明 《兰州交通大学学报》 CAS 2010年第3期119-122,共4页
作为车地之间安全数据传输的双向通道,具备安全可靠无线网络覆盖的GSM-R系统是安全行车的保障.探讨了同站址双网和交织站址单网无线网络冗余覆盖方案,利用可靠性理论对两种方案进行抽象建模,并推导出两种网络模型的可靠度结果.通过对比... 作为车地之间安全数据传输的双向通道,具备安全可靠无线网络覆盖的GSM-R系统是安全行车的保障.探讨了同站址双网和交织站址单网无线网络冗余覆盖方案,利用可靠性理论对两种方案进行抽象建模,并推导出两种网络模型的可靠度结果.通过对比分析,认为交织站址单网覆盖比同站址双网覆盖更能满足中国列车运行控制系统对于GSM-R无线网络覆盖的需求. 展开更多
关键词 GSM-R 冗余覆盖 可靠性模型 同站址双网 交织站址单网
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碰撞防护系统分析及铁路应用设计 被引量:4
10
作者 林俊亭 党建武 +1 位作者 曹岩 董德存 《电子技术应用》 北大核心 2012年第4期63-66,共4页
在分析既有碰撞防护系统的基础上,首次提出适用于轨道交通领域的列车碰撞防护系统概念,设计了列车碰撞系统的功能架构并定义了各子系统的功能,对比分析了列车碰撞防护系统的两种工作模式。作为列车控制系统的安全叠加系统,列车碰撞防护... 在分析既有碰撞防护系统的基础上,首次提出适用于轨道交通领域的列车碰撞防护系统概念,设计了列车碰撞系统的功能架构并定义了各子系统的功能,对比分析了列车碰撞防护系统的两种工作模式。作为列车控制系统的安全叠加系统,列车碰撞防护系统可有效提升铁路运输安全性能。 展开更多
关键词 列车碰撞防护系统 列车控制系统 安全叠加 基础设施
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数据会议在多机车同步操控中的应用研究 被引量:4
11
作者 林俊亭 蒋文怡 《兰州交通大学学报》 CAS 2008年第6期134-136,共3页
实现长大编组列车的安全运行,需要多机车共同牵引并保持同步.以大秦铁路2万吨重载列车最新编组模式(1+1+可控列尾)为例,研究了数据会议在多机车同步操控系统的应用,细致阐述了基于数据会议思想实现的应用节点系统对机车与机车、机车与... 实现长大编组列车的安全运行,需要多机车共同牵引并保持同步.以大秦铁路2万吨重载列车最新编组模式(1+1+可控列尾)为例,研究了数据会议在多机车同步操控系统的应用,细致阐述了基于数据会议思想实现的应用节点系统对机车与机车、机车与可控列尾间通信的处理流程.应用节点的投入使用,提升了线路运量,提高了重载单元列车的运行安全性. 展开更多
关键词 数据会议 多机车同步操控 应用节点 可控列尾
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基于扩张状态观测器的虚拟编组触发模型预测控制 被引量:6
12
作者 林俊亭 倪铭君 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期134-146,共13页
为研究实际线路环境下的虚拟编组列车编队控制问题,综合考虑系统的实时性和抗扰性,本文提出一种基于扩张状态观测器的触发模型预测控制方法。首先,基于虚拟编组列车动力学方程搭建多车追踪模型,并设计终端函数,确保系统的稳定性;其次,... 为研究实际线路环境下的虚拟编组列车编队控制问题,综合考虑系统的实时性和抗扰性,本文提出一种基于扩张状态观测器的触发模型预测控制方法。首先,基于虚拟编组列车动力学方程搭建多车追踪模型,并设计终端函数,确保系统的稳定性;其次,针对模型预测控制中存在计算效率低和资源浪费的问题,引入事件触发机制,在求解优化问题时增加判断条件,以提高系统的实时性;再次,在前馈通路上加入扩张状态观测器,对环境中存在的扰动实时估计并补偿,减少干扰造成模型不准确的现象,提高模型的抗扰动能力;最后,基于MATLAB和Simulink仿真平台设计4列列车追踪的运行场景,并与传统模型预测控制方法进行对比,从控制精度和计算时间两方面验证所提方法的有效性。仿真结果表明:相较于传统模型预测控制方法,本文所提出的事件触发机制中3个阈值τ为0.001,0.010,0.100的计算效率分别提高了47%,64%,73%;在面对外部扰动时,本文所提算法在抗扰性上提高了33%。 展开更多
关键词 铁路运输 列车编队控制 模型预测控制 虚拟编组列车组 事件触发机制 扩张状态观测器
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旅客列车在途信息管理中车载子系统的设计与实现 被引量:1
13
作者 林俊亭 郑云水 王晓明 《兰州交通大学学报》 CAS 2009年第4期131-134,共4页
中国铁路客运在途列车与地面管理信息中心之间实时信息交互不畅的问题亟待解决.为便于客运管理中心实时生产指挥决策及当日客运在途信息统计、分析和评估,提高客运管理部门对运行列车的安全管理和监控效率,提出了旅客列车在途信息管理... 中国铁路客运在途列车与地面管理信息中心之间实时信息交互不畅的问题亟待解决.为便于客运管理中心实时生产指挥决策及当日客运在途信息统计、分析和评估,提高客运管理部门对运行列车的安全管理和监控效率,提出了旅客列车在途信息管理系统的整体解决方案,给出了车载子系统的硬件结构设计,开发完成了车载子系统巡检信息采集软件和车载客户端软件. 展开更多
关键词 旅客列车 在途信息 管理系统
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基于定性微分对策的列车碰撞防护方法 被引量:3
14
作者 林俊亭 王海斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期97-103,共7页
为满足轨道交通运营中列车与列车安全间隔控制及碰撞防护的需求,利用定性微分对策理论分析了两列车的侧面冲突和追尾碰撞问题,建立了对应的数学模型。将前行列车和后续列车分别定义为逃方和追方,利用微分对策理论推导出追逃列车双方为... 为满足轨道交通运营中列车与列车安全间隔控制及碰撞防护的需求,利用定性微分对策理论分析了两列车的侧面冲突和追尾碰撞问题,建立了对应的数学模型。将前行列车和后续列车分别定义为逃方和追方,利用微分对策理论推导出追逃列车双方为了达到各自目的所应采取的最优控制策略和界栅图,确定了对策状态空间的捕获区和躲避区。通过计算捕获面积对各影响因素的梯度值,进一步分析了追逃列车双方速度及距离等因素对捕获区面积的影响。结合实例,基于微分对策理论分析,定性地给出了保证列车安全运行、避免故障发生所应采取的措施和方法。本研究方法可为分析不同情况和不同环境下的列车碰撞防护问题提供借鉴。 展开更多
关键词 轨道交通 微分对策 界栅理论 碰撞防护 防护策略
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轨道交通信号与控制专业实训基地建设策略研究 被引量:2
15
作者 林俊亭 孙凤茹 齐现委 《中国建材科技》 2014年第6期102-104,共3页
在分析轨道交通信号与控制专业对实训基地迫切需求及实训基地建设中面临的问题的基础上,提出既满足学校教学意愿又满足企业生产需求的校企合作实训基地的建设对策,同时给出了基于虚拟仿真技术建设实训基地的新策略。
关键词 轨道交通信号与控制 实训基地 校企合作 虚拟仿真实训
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工科毕业设计过程检查与评价体系研究 被引量:1
16
作者 林俊亭 《中国建材科技》 2014年第1期103-105,共3页
毕业设计作为教学中最重要的环节之一,也是培养合格工程技术人才的重要途径。介绍了毕业设计(论文)工作中存在的主要问题,并针对毕业设计选题质量、教师指导过程、设计答辩和文档管理的检查和评价体系进行研究和试用。试行结果表明,通... 毕业设计作为教学中最重要的环节之一,也是培养合格工程技术人才的重要途径。介绍了毕业设计(论文)工作中存在的主要问题,并针对毕业设计选题质量、教师指导过程、设计答辩和文档管理的检查和评价体系进行研究和试用。试行结果表明,通过合理的过程检查和评价,本科毕业设计(论文)的质量提高效果明显。 展开更多
关键词 毕业设计 质量 过程检查 评价体系
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自适应神经网络在列车避碰问题中的应用
17
作者 林俊亭 闵晓琴 +1 位作者 王海斌 梁化典 《兰州交通大学学报》 CAS 2022年第5期28-33,共6页
针对使用微分对策进行列车避碰分析时所存在的复杂计算问题,提出基于自适应神经网络的微分对策求解方法,分析列车运行过程中存在的冲突问题,进而避免列车碰撞事件的发生.将微分对策求解时遇到的双边极值问题转化为神经网络的学习问题,... 针对使用微分对策进行列车避碰分析时所存在的复杂计算问题,提出基于自适应神经网络的微分对策求解方法,分析列车运行过程中存在的冲突问题,进而避免列车碰撞事件的发生.将微分对策求解时遇到的双边极值问题转化为神经网络的学习问题,利用微分对策理论建立两追踪列车之间的追逃对策模型,并在Simulink中搭建仿真环境,对不同情况下列车追踪运行情况进行仿真验证分析.仿真结果表明:自适应神经网络能有效解决微分对策在分析列车避碰时的双边极值问题,为不同情况下快速合理地分析列车碰撞防护提供了一定的理论支撑. 展开更多
关键词 微分对策理论 列车碰撞防护 自适应神经网络控制器 双边极值
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卷染机新型控制系统设计及再生能量的利用
18
作者 林俊亭 樊维发 《西北纺织工学院学报》 1996年第1期44-46,共3页
介绍在旧机改造中卷染机控制系统设计及卷染机运行时退绕辊电机再生能量的循环利用技术,同时分析了卷染机运行中的两个重要指标匀线速和恒张力的控制原理.
关键词 再生能量 卷染机 控制系统 设计
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随机逻辑控制系统的PC程序设计
19
作者 林俊亭 《西北纺织工学院学报》 1994年第3期302-305,共4页
用可编程序控制器(P)控制随机系统.PC的每个输出继电器有确定的开启条件、关断条件及其约束条件.根据这些条件可以写出每个输出继电器的逻辑方程,再由方程画出PC的梯形图程序.
关键词 随机系统 方程 梯形图 逻辑控制系统 程序设计
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ZPW-2000A移频自动闭塞设备可靠性分析 被引量:7
20
作者 陈永刚 王晓明 +1 位作者 林俊亭 肖蒙 《兰州交通大学学报》 CAS 2005年第1期26-28,共3页
可靠性分析是保障设备安全可靠运行的理论依据.从可靠性理论出发,详细分析并计算了 ZPW 2000A移频自动闭塞系统发送设备N+1热备、接收设备成对双机并联热备方式的可靠性指标,给出了系统可靠不停机运行的N值.结论证明,系统可靠性指标完... 可靠性分析是保障设备安全可靠运行的理论依据.从可靠性理论出发,详细分析并计算了 ZPW 2000A移频自动闭塞系统发送设备N+1热备、接收设备成对双机并联热备方式的可靠性指标,给出了系统可靠不停机运行的N值.结论证明,系统可靠性指标完全满足铁路信号设备的要求. 展开更多
关键词 移频自动闭塞 N+1热备 可靠性
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