ATP车载设备与动车组接口型式试验测试序列的优化生成研究

摘要

近年来，我国高速铁路快速发展，对高速列车运行控制的安全保障显得尤为重要。作为高速列车主控设备，ATP(Automatic Train Protection)车载设备监控列车运行速度，保证行车安全，提高运输效率。ATP车载设备与动车组之间有众多的接口，ATP车载设备与动车组接口型式试验（简称接口型式试验）验证此类接口的适配性和安全性，同时为接口的功能和性能分析提供原始数据，为新型动车组的定型提供技术支撑，属于高速列车运行控制系统（简称列控系统）现场测试中的一类重要试验。
　　接口型式试验测试序列是测试计划与试验执行的基础。目前，测试序列的编写工作主要由试验专家根据经验、试验列车与ATP车载设备的型号、试验线路数据以及测试需求等来手工完成。为了克服试验专家人工编写接口型式试验测试序列的过程中存在的不符合测试需求、测试项不可用、试验执行的安全性等潜在问题，定性定量地衡量测试序列优劣程度，提高测试序列的生成效率，本文研究了接口型式试验的测试序列的优化生成方法，主要完成以下工作:
　　(1)根据专家经验与测试需求，总结提出了测试序列生成的有效性与安全性原则、冗余度与覆盖度要求、时间与能耗的优化目标;
　　(2)设计了基于深度学习的测试序列更新过程与基于遗传算法的测试序列优化过程相结合的测试序列优化生成策略，对测试序列生成、更新与优化过程建模，寻找基于测试序列综合指标的次优解，以得到符合期望的测试序列;
　　(3)基于MATLAB仿真程序平台，对设计的测试序列优化生成算法策略的各部分算法分别进行了仿真、分析与验证。结果表明，测试序列的更新过程能够有效地按照预定的规则更新序列中不适用的测试项，结合测试序列的优化过程能够生成较优的符合预期目标的测试序列。基于实际的接口型式试验的相关数据的对比分析进一步论述了本文设计的策略的有效性;
　　(4)基于C＃语言，利用仿真得到的相关算法参数，开发了通用形式的接口型式试验的测试序列辅助生成平台，可用于实际试验的测试序列生成。

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致谢

摘要

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要的工作与文章结构

2 ATP车载设备与动车组接口型式试验

2．1 接口型式试验简介

2．2 接口型式试验的执行与测试序列

2．3 动态试验的测试项

2．4 本章小结

3 测试序列优化生成的总体策略

3．1 对测试序列的要求

3．2 测试序列的生成、更新与优化

3．3 本章小结

4 基于深度学习的测试序列更新过程

4．1 决策点与条件状态

4．2 典型的深度学习算法模型

4．3 测试项决策算法

4．3．1 带稀疏性的多层自动编码网络

4．3．2 最大熵模型的逻辑回归

4．3．3 决策网络学习算法

4．4 测试序列的更新

4．5 本章小结

5 基于遗传算法的测试序列优化过程

5．1 序列优化的目标函数

5．2 遗传算法简述

5．2．1 适应度评价与编码

5．2．2 选择算子

5．2．3 交叉算子

5．2．4 变异算子

5．3 测试序列的优化生成

5．3．1 遗传算法用于测试序列优化生成

5．3．2 关于解的讨论

5．4 本章小结

6 测试序列的生成及验证

6．1 测试序列生成与优化策略验证

6．1．1 高速列车运行仿真

6．1．2 测试项决策网络仿真

6．1．3 测试序列更新过程仿真

6．1．4 测试序列的生成与优化仿真

6．1．5 测试序列的验证与分析

6．2 基于C#的测试序列生成平台

6．2．1 应用程序平台设计

6．2．2 程序实现简介

6．3 本章小结

7 总结与展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集