城市轨道交通区域控制器的研究

论文摘要

基于无线通信的列车控制系统CBTC （Communication Based Train Control）是今后城轨交通列控系统的发展趋势。作为CBTC系统的核心地面设备,区域控制器主要实现移动授权的生成和发送,是决定CBTC系统下列车行车效率、控制精度、安全性和可靠性的重要因素。本文在分析了CBTC系统的运行机理基础上,确定了区域控制器的功能需求和设计原理,剖析了区域控制器与其它子系统的关系,以区域控制器作为研究对象,进行系统建模和仿真。由于区域控制器生成移动授权是在与其它子系统进行交互的基础上完成的,所以根据区域控制器与其它子系统的关系,引入有色Petri网建模理论,在CPN tools建模环境下,对区域控制器与其它子系统的交互过程进行建模,通过仿真可验证模型的正确性,并对模型进行状态空间计算和性能分析。区域控制器与其它子系统的交互过程机理确定后,从数据资源、数据流等方面阐述了区域控制器生成移动授权的原理,确定了各种运行场景下移动授权的生成。为了全面地分析区域控制器在CBTC系统中的作用,论文还讨论了在系统发生故障的情况下区域控制器的处理策略。论文在研究区域控制器的功能和交互过程基础上,在VC++开发平台上设计了区域控制器的仿真系统软件,仿真软件具有界面友好、模块化和图形在线显示等特点,完成了对区域控制器在不同列车运行场景下进行多车控制的功能验证和仿真实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 CBTC技术的发展
• 1.2.1 国外CBTC发展与应用
• 1.2.2 国内CBTC发展与应用
• 1.3 本论文研究意义
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 区域控制器系统描述
• 2.1 CBTC系统原理
• 2.2 CBTC区域控制器组成原理
• 2.3 区域控制器功能需求
• 2.4 ZC与其它子系统关系
• 2.5 ZC切换
• 第3章 CBTC区域控制器应用建模
• 3.1 有色Petri网建模可行性分析
• 3.2 ZC与DSU交互模型设计
• 3.3 ZC与VOBC交互模型设计
• 3.4 ZC与ATS交互模型设计
• 3.5 ZC与CI交互模型设计
• 第4章 区域控制器移动授权的生成
• 4.1 移动授权的内容
• 4.1.1 移动授权的概念
• 4.1.2 移动授权的结构及内容
• 4.2 移动授权相关ZC输入输出信息
• 4.2.1 区域控制器的输入信息
• 4.2.2 区域控制器的输出信息
• 4.3 移动授权延伸
• 4.4 移动授权算法设计
• 4.4.1 移动授权算法设计原则
• 4.4.2 移动授权终点（EOA）判断数学模型
• 4.5 不同运行场景下的移动授权设计
• 4.5.1 区间MA的设计
• 4.5.2 区间列车追踪过程的MA设计
• 4.5.3 站内的MA设计
• 4.5.4 ZC切换时的MA设计
• 4.5.5 列车进出车辆段时的MA设计
• 4.5.6 列车自动折返时的MA设计
• 4.6 系统故障工况下的ZC处理策略
• 4.6.1 车载设备无线通信发生故障
• 4.6.2 车载ATP发生故障
• 4.6.3 ZC发生故障
• 第5章 ZC仿真系统软件设计与实现
• 5.1 ZC仿真系统软件总体方案设计
• 5.2 ZC仿真系统软件功能模块设计
• 5.2.1 移动授权的生成
• 5.2.2 注册列车
• 5.2.3 注销列车
• 5.2.4 本地数据库更新
• 5.2.5 ZC切换
• 5.2.6 临时限速
• 5.3 牵引计算模块设计
• 5.4 通信数据模块设计
• 5.5 ZC系统软件仿真实现
• 结论
• 论文所做工作
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献