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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:2
1
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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干线铁路CTCS-2级列控系统融合ATO的方案研究 被引量:21
2
作者 徐效宁 李一楠 +1 位作者 刘磊 刘德超 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2017年第7期78-83,共6页
研究目的:随着珠三角城际铁路的开通,自动驾驶首次在大铁领域得到应用,它能实现列车运行自动控制,提高系统自动化程度和运输效率。由于干线铁路状况更加复杂,如何在干线铁路中应用自动驾驶尚未有明确的技术方案。基于此,本文主要分析干... 研究目的:随着珠三角城际铁路的开通,自动驾驶首次在大铁领域得到应用,它能实现列车运行自动控制,提高系统自动化程度和运输效率。由于干线铁路状况更加复杂,如何在干线铁路中应用自动驾驶尚未有明确的技术方案。基于此,本文主要分析干线铁路的特点和自动驾驶的需求,提出干线铁路CTCS-2级列控系统融合ATO的技术方案。研究结论:(1)干线铁路应用自动驾驶最可行的自动化等级应为GoA 2级,即半自动化驾驶运行模式;(2)干线铁路应实现的自动驾驶功能主要为区间自动驾驶、区间运行自动调整、进站对标停车和车门防护;(3)考虑干线铁路的特点和既有设备的变动要求,干线铁路C2系统融合ATO在工程实施中推荐采用基于司机估值的技术方案;(4)本研究成果可为干线线路列控系统引入自动驾驶提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 干线铁路 列控系统 列车自动驾驶(ato) CTCS2+ato
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ETCS系统应用ATO技术发展综述 被引量:24
3
作者 徐效宁 宋志丹 +2 位作者 易海旺 汪洋 倪一丹 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第8期148-152,共5页
为提高干线铁路的运输效率和能力,欧洲铁路部门开始研究欧洲列控系统(ETCS)应用自动驾驶(ATO)的可行性。通过分析ETCS系统应用自动驾驶(ATO over ETCS)的研究背景和过程,阐述系统架构、工作原理、自动驾驶的功能需求以及系统规范的架构... 为提高干线铁路的运输效率和能力,欧洲铁路部门开始研究欧洲列控系统(ETCS)应用自动驾驶(ATO)的可行性。通过分析ETCS系统应用自动驾驶(ATO over ETCS)的研究背景和过程,阐述系统架构、工作原理、自动驾驶的功能需求以及系统规范的架构体系。同时介绍即将投入运营的ETCS系统应用自动驾驶实例,并分析它们的结构和基本原理。 展开更多
关键词 列车自动驾驶 干线铁路 欧洲列车控制系统 ETCS应用ato 自动化等级
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面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究 被引量:29
4
作者 徐效宁 徐宁 易海旺 《铁道标准设计》 北大核心 2017年第4期153-158,共6页
为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC... 为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC(Full Function Configuration)两个等级。分别对每个等级的系统功能、地面和车载设备配置进行定义,并提出系统分级实施方案。CTCS+ATO列控系统方案综合考虑我国列控系统的现状和发展方向,为我国高速铁路引入自动驾驶提供参考依据。 展开更多
关键词 高速铁路 城际铁路 列控系统 列车自动驾驶 系统分级
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基于参考模型的ATO自适应控制算法研究 被引量:30
5
作者 罗恒钰 徐洪泽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期68-73,共6页
提高列车自动驾驶ATO(Automatic Train Operation)系统的控制精度是实现全程无人驾驶的关键。本文首先分析列车制动系统的动态性能,然后基于该制动系统的状态空间模型构建一种模型参考自适应控制系统,并在理论上证明该控制算法的渐近稳... 提高列车自动驾驶ATO(Automatic Train Operation)系统的控制精度是实现全程无人驾驶的关键。本文首先分析列车制动系统的动态性能,然后基于该制动系统的状态空间模型构建一种模型参考自适应控制系统,并在理论上证明该控制算法的渐近稳定性,同时指出该类控制算法存在引起控制器震荡的固有弊端。随后,通过在原自适应控制系统中引入合适的辅助系统,构建基于增广误差的自适应控制系统,该算法不仅克服了前一种方法的固有缺陷,而且具有更加严谨的理论结构。最后,数学仿真结果显示本文所提算法能有效补偿列车运行过程中存在的不确定性因素,使列车精确地追踪目标制动曲线,验证了本文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 列车制动模型 自适应控制 ato
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基于模糊自适应PID控制的ATO系统控制算法 被引量:15
6
作者 刘浩 钱存元 施招东 《城市轨道交通研究》 北大核心 2017年第3期40-45,共6页
为了研究ATO系统控制算法的智能性和高效性,在传统PID算法的基础上,充分考虑到列车系统的非线性和复杂性,结合模糊控制理论能进行实时非线性调节的优点,提出了模糊自适应PID控制算法。并在Matlab/Simulink中建立了ATO系统的仿真模型和... 为了研究ATO系统控制算法的智能性和高效性,在传统PID算法的基础上,充分考虑到列车系统的非线性和复杂性,结合模糊控制理论能进行实时非线性调节的优点,提出了模糊自适应PID控制算法。并在Matlab/Simulink中建立了ATO系统的仿真模型和算法控制模块。将两种算法分别运用到ATO系统中,对目标速度曲线进行跟踪,从停车精度、追溯性、准时性、节能性、舒适性五个方面对二者的控制性能进行比较分析。仿真结果表明,将模糊自适应PID算法运用到ATO系统中,列车的控制性能能够很好地满足ATO系统的各个性能指标要求。 展开更多
关键词 列车自动驾驶系统 PID控制算法 模糊自适应PID 目标速度曲线
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基于模糊广义预测控制算法的ATO系统仿真研究 被引量:6
7
作者 顾桂梅 蒲松芝 《城市轨道交通研究》 北大核心 2014年第1期69-73,94,共6页
针对ATO(列车自动运行)系统的特点,设计了基于模糊广义预测控制算法的速度控制器,并结合实际线路建立了线路模型,生成了优化的目标曲线。利用Matlab分别对基于模糊广义预测控制算法和基于隐式广义预测控制算法的速度控制器进行了仿真。... 针对ATO(列车自动运行)系统的特点,设计了基于模糊广义预测控制算法的速度控制器,并结合实际线路建立了线路模型,生成了优化的目标曲线。利用Matlab分别对基于模糊广义预测控制算法和基于隐式广义预测控制算法的速度控制器进行了仿真。仿真结果表明,基于模糊广义预测控制算法的速度控制器不仅能使ATO系统的性能得到优化,而且在一定程度上削弱了坡道对列车运行速度造成的影响,具备良好的可移植性。 展开更多
关键词 列车自动运行 模糊广义预测控制 仿真
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城市轨道交通全自动运行列车跳跃模式研究
8
作者 杨利强 张爱平 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期193-196,202,共5页
[目的]FAO(全自动运行)系统需通过跳跃模式实现未精确停车时的位置修正,因该模式下信号系统接口与列车牵引制动系统接口设置不同存在跳跃失败风险,需对此模式进行研究。[方法]从列车跳跃模式的定义出发,分析其功能需求。结合我国某FAO... [目的]FAO(全自动运行)系统需通过跳跃模式实现未精确停车时的位置修正,因该模式下信号系统接口与列车牵引制动系统接口设置不同存在跳跃失败风险,需对此模式进行研究。[方法]从列车跳跃模式的定义出发,分析其功能需求。结合我国某FAO项目实例,介绍现有跳跃模式方案并提出优化建议。对既有方案与优化方案的安全性和可用性进行对比分析。[结果及结论]优化方案将轻制动力平均分配至每节车辆的第二个转向架上,减少了第一个转向架静摩擦力的影响,从而减少了静摩擦力对整车制动力的影响;同时该方案加大了列车启动牵引级位,从理论计算和实车验证方面充分保证了列车能够在各种条件下跳跃启动,极大增加了FAO系统的可用性。 展开更多
关键词 城市轨道交通 全自动运行 列车 跳跃模式
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城市轨道交通ATO的节能优化研究 被引量:33
9
作者 宿帅 唐涛 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期50-55,共6页
自动列车驾驶系统ATO通过对列车的速度调节实现列车在站间的自动运行,列车在站间的控制策略决定其运行的能耗。传统的ATO可以根据线路情况、列车当前速度、位置、牵引制动特性以及停车点的位置计算相应的速度曲线,通过一定的控制算法实... 自动列车驾驶系统ATO通过对列车的速度调节实现列车在站间的自动运行,列车在站间的控制策略决定其运行的能耗。传统的ATO可以根据线路情况、列车当前速度、位置、牵引制动特性以及停车点的位置计算相应的速度曲线,通过一定的控制算法实现对列车速度的精确追踪,保证列车准点并精确地到达停车点。但是该过程使得列车在站间运行时反复实施牵引力和制动力的转换,能耗较大。本文在传统ATO控制策略的基础上,分析一种基于驾驶策略的ATO控制方法,给出一种ATO节能驾驶策略的求解算法。该算法在保证列车到站时间误差在一定范围的前提下,通过延长列车的惰行距离,减少列车在站间运行的能耗。 展开更多
关键词 自动列车驾驶系统 驾驶策略 节能运行
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ATO系统速度控制的BP-FIPID算法 被引量:3
10
作者 楚彭子 虞翊 +2 位作者 林辉 袁建军 姜西 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第22期224-229,共6页
针对列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)系统控制算法的稳定性与智能性需求,以及比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制算法的拓展优化,结合BP(Back Propagation)神经网络算法和模糊免疫PID(Fuzzy Im... 针对列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)系统控制算法的稳定性与智能性需求,以及比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制算法的拓展优化,结合BP(Back Propagation)神经网络算法和模糊免疫PID(Fuzzy Immune PID,FIPID)控制算法,提出一种基于BP神经网络的免疫控制参数自适应调整的模糊免疫PID控制算法(BP-FIPID)。以列车运行控制模型为控制对象,分别采用阶跃信号和列车运行目标速度曲线对传统FIPID以及BP-FIPID进行仿真检验。测试结果显示,与FIPID算法相比,BP-FIPID算法具有更好的阶跃响应和抗干扰性能,针对复杂工况的速度-时间曲线同样体现出理想的追溯性。免疫控制参数的自适应调整有助于改进FIPID的性能,两种算法均可作为实践参考。 展开更多
关键词 列车运行控制 ato系统 BP-FIPID 模糊免疫PID(FIPID) BP神经网络
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基于模糊预测控制策略的ATO仿真 被引量:3
11
作者 孙晓炜 陈永生 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2002年第5期214-217,共4页
该文首先介绍了ATO系统的结构、工作原理,并利用预测控制和模糊逻辑相结合的控制策略,来实现列车自动运行仿真,针对列车运行过程的复杂性和不确定性,采用两套控制规则,一套采用预测数据库,另一套采用实时控制,然后对控制结果进行比较、... 该文首先介绍了ATO系统的结构、工作原理,并利用预测控制和模糊逻辑相结合的控制策略,来实现列车自动运行仿真,针对列车运行过程的复杂性和不确定性,采用两套控制规则,一套采用预测数据库,另一套采用实时控制,然后对控制结果进行比较、择优,从而得到比较理想的控制效果。仿真结果表明预测控制和模糊逻辑相结合:控制策略能更有效地完成列车运行控制。 展开更多
关键词 ato系统 模糊预测控制策略 仿真 列车运行
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高速铁路ATO系统控车舒适度技术研究 被引量:26
12
作者 张友兵 陈志强 +1 位作者 王建敏 吴培栋 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第3期67-71,共5页
研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保... 研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保证行车安全,由ATO实现自动驾驶,实现安全和效率的有机结合。如何提高旅客乘车舒适度,是高铁自动驾驶系统的主要性能指标和研究热点之一。本文研究和给出了不同场景下提高ATO控车舒适度的方法。研究结论:(1)给出了提高启动、巡航、停车三个不同控速阶段控车舒适度的方法;(2)给出了提高过分相区舒适度的方法;(3)给出了提高舒适度的一般方法;(4)给出了舒适度的评价方法;(5)本研究成果可用于提高高速铁路ATO系统的控车舒适度。 展开更多
关键词 高速铁路 列车自动驾驶 车载设备 舒适度
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高速铁路CTCS3+ATO系统优化方案研究 被引量:4
13
作者 何志彬 程林芳 +1 位作者 易海旺 汪洋 《铁道运输与经济》 北大核心 2021年第4期80-85,共6页
随着我国高速铁路网逐年扩大,对于自动驾驶的需求不断增加,为满足高速铁路高速度、高密度跨线运营需求,实现装备智能化,阐述高速铁路CTCS3+ATO系统结构及设备功能,分析高速铁路CTCS3+ATO系统需求,考虑到城际铁路CTCS2+ATO系统及高速铁路... 随着我国高速铁路网逐年扩大,对于自动驾驶的需求不断增加,为满足高速铁路高速度、高密度跨线运营需求,实现装备智能化,阐述高速铁路CTCS3+ATO系统结构及设备功能,分析高速铁路CTCS3+ATO系统需求,考虑到城际铁路CTCS2+ATO系统及高速铁路CTCS3+ATO系统实际运用情况,结合CTCS3+ATO系统技术特点,提出升级列车定位技术、改变区间闭塞制式、立即折返作业自动化、实现全自动无人驾驶等高速铁路CTCS3+ATO系统优化方案。该方案的实施及应用有助于在保障列车运行安全的前提下,提高自动化运行程度及运输效率。 展开更多
关键词 高速铁路 CTCS3+ato 列车自动驾驶 系统优化 自动驾驶等级
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京张高铁CTCS-3+ATO系统工程设计方案研究 被引量:14
14
作者 王东方 李红侠 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第5期162-167,共6页
为了实现高速铁路ATO功能,需对既有信号系统总体结构及功能进行修改,结合京张高铁CTCS-3+ATO工程设计方案,详细说明增加ATO功能后,车载设备、临时限速服务器、CTC、列控中心等信号设备新增的功能以及设备修改情况;阐明不同站场设置情况... 为了实现高速铁路ATO功能,需对既有信号系统总体结构及功能进行修改,结合京张高铁CTCS-3+ATO工程设计方案,详细说明增加ATO功能后,车载设备、临时限速服务器、CTC、列控中心等信号设备新增的功能以及设备修改情况;阐明不同站场设置情况下精确定位应答器组以及ATO呼叫应答器组[AC]的设置原则;从系统结构、计算机联锁设备接口以及系统应用前景等方面,对京张高铁CTCS-3+ATO系统与珠三角莞惠等城际铁路CTCS-2+ATO系统的主要区别进行分析。京张高铁CTCS-3+ATO系统在确保列车运行安全的前提下减轻了动车组司机的劳动强度、改善了旅客的乘车体验、降低了牵引能耗,同时充分利用既有信号系统设备,节省了工程投资。京张高铁CTCS-3+ATO系统技术方案的成功实施,验证了设计方案的可靠性和安全性。 展开更多
关键词 京张高铁 自动驾驶 CTCS-3+ato 设计方案 精确定位 站台门
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高速铁路CTCS3+ATO列控系统技术研究 被引量:16
15
作者 程剑锋 冯凯 李科 《中国铁路》 2019年第1期74-77,共4页
CTCS-3级列控系统包括列车自动防护(ATP)系统和无线闭塞中心(RBC),是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统,结合列车自动驾驶(ATO)技术能够实现列车准时并高效到达的功能,可进一步提高高铁的竞争力并使其成为未来最高效的交通工具... CTCS-3级列控系统包括列车自动防护(ATP)系统和无线闭塞中心(RBC),是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统,结合列车自动驾驶(ATO)技术能够实现列车准时并高效到达的功能,可进一步提高高铁的竞争力并使其成为未来最高效的交通工具之一。对国内外高速列车ATO技术现状进行深入研究,着重阐述我国CTCS3+ATO系统技术特点与试验情况,并对我国高铁自动驾驶技术的下一步发展与演进进行展望,对我国智能铁路的发展具有重要参考意义。 展开更多
关键词 ato CTCS-3 GOA 列控系统 自动驾驶
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地铁列车自动运行(ATO)系统与列车控制系统(TMS)的接口 被引量:3
16
作者 傅国欣 《城市轨道交通研究》 北大核心 2014年第1期117-121,共5页
介绍了地铁列车自动运行(ATO)系统的构成及功能。以成都地铁1号线为例,阐述了地铁ATO系统与列车控制系统(TMS)接口的硬件构成、软件协议,以及冗余配置、异常机制和初上电机制。
关键词 地铁 列车自动运行系统 列车控制系统 接口
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PSOGSA在高速铁路ATO系统中的应用
17
作者 朱翼梁 米根锁 王瑞峰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第10期156-160,共5页
针对传统的高速列车自动驾驶(ATO)控制策略优化时,存在线路参数简化、采用单质点模型进行牵引计算、工况切换频繁及能耗较大等问题,在结合列车牵引动力学、线路坡道及区间限速的情况下,建立动车组多质点模型,以能耗、准点、舒适度、停... 针对传统的高速列车自动驾驶(ATO)控制策略优化时,存在线路参数简化、采用单质点模型进行牵引计算、工况切换频繁及能耗较大等问题,在结合列车牵引动力学、线路坡道及区间限速的情况下,建立动车组多质点模型,以能耗、准点、舒适度、停车精准为指标建立高速铁路ATO控制策略多目标优化模型。因各评价指标存在内部矛盾,利用粒子群优化引力搜索算法(PSOGSA)对ATO多目标优化控制策略进行优化。以兰新高铁某段实际线路数据为例,MATLAB仿真测试验证:PSOGSA算法相较传统PSO优化算法有更好的性能,从而向高速铁路ATO系统提供性能指标更好的目标速度曲线。 展开更多
关键词 粒子群优化引力搜索算法 高速铁路 自动驾驶控制策略
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ATO模式下连挂列车对标不准故障原因分析及对策
18
作者 张小虎 龙广钱 《城市轨道交通研究》 北大核心 2014年第B07期62-64,共3页
广州地铁3号线共有2种列车编组模式:2列3节编组列车连挂模式和6节车辆固定编组模式。2列3节编组列车连挂运营以来,连挂列车在ATO(列车自动运行)模式下频频发生对标不准的故障。目前,共有20列连挂车在线运营。频繁发生的对标不准故障... 广州地铁3号线共有2种列车编组模式:2列3节编组列车连挂模式和6节车辆固定编组模式。2列3节编组列车连挂运营以来,连挂列车在ATO(列车自动运行)模式下频频发生对标不准的故障。目前,共有20列连挂车在线运营。频繁发生的对标不准故障给3号线运营带来了一定影响,降低了服务质量,需要采取有效措施解决。分析了ATO模式下列车对标不准的故障原因,并从信号系统及其他方面提出了具体解决措施。 展开更多
关键词 地铁列车 列车自动运行 停车对标
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城市轨道交通实现双向ATO运行的关键技术分析
19
作者 王炜 《城市轨道交通研究》 北大核心 2015年第A02期57-60,共4页
近年来,城市轨道交通列车自动驾驶(ATO)系统在技术上日臻完善,已成为轨道交通的一个重要环节.单方向的ATO运营已不能满足用户的需求,研究双向ATO运营是大势所趋.通过介绍双向及单向ATO运营的系统原 理,对这两种方式进行了比较分析.
关键词 列车自动驾驶 双向运营 移动授权
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高速铁路ATO系统人机界面的新特征 被引量:4
20
作者 张友兵 陈志强 +1 位作者 王建敏 吴培栋 《中国铁路》 2019年第6期13-17,共5页
高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Mach... 高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Machine Interface,DMI)设备的显示和操作也随之发生变化。在介绍高速铁路ATO系统的基础上,阐述增加ATO功能后,DMI设备在图标显示、文本提示和控车提示3方面发生的变化,并对每种信息的含义及使用方法进行详细解读。 展开更多
关键词 高速铁路 车载设备 列车自动驾驶(ato) 人机界面
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