CTCS-3列控系统仿真测试平台 ——基于HLA的仿真测试管理器的开发与实现

论文摘要

CTCS-3级列车运行控制系统是《铁路科技发展“十一五”规划》中具有全局性、战略性、前瞻性的十项重大专项之一。我国正在建设的时速350km/h以上的客运专线及京沪高速铁路已确定采用CTCS-3级列车运行控制系统作为统一技术平台。列车运行控制技术是高速铁路核心关键技术之一,作为对安全性要求极高的工程系统,建立相应的CTCS-3列车运行控制系统模型并在实验室仿真平台下对系统进行仿真,对相应线路方案进行验证和评估本身就具有重要的现实意义。论文针对CTCS-3列车运行控制系统仿真测试平台结构分散、监测困难的特点,提出了将高层体系结构运用于该仿真测试平台,通过仿真测试管理器集中管理系统成员、监测系统运行的思想。论文首先明确仿真测试管理器设计的基本原则并对其进行了需求和功能分析。将整个系统划分为如下12个模块：识别模块、同步模块、初始化模块、过程控制模块、显示模块、记录模块、分析模块、XML解析模块、测试及控制信息提示模块、手动命令下达模块、手动故障设置模块和通信模块。并进一步描述了仿真测试管理器与平台其他设备之间的接口。其次,使用高层建模工具对仿真测试管理器进行静态结构可视化建模和动态行为建模,完成了仿真测试管理器和CTCS-3列控系统联邦中其他联邦成员间的模型设计和仿真测试管理器内部各个模块间交互的模型设计。并对实际开发中遇到的实时性问题提出了针对性的解决方案。最后,利用面向对象的C++编程语言实现了基于高层体系结构,通过联邦运行支撑环境和仿真测试平台中的其他仿真成员通信的仿真测试管理器。本论文的创新点在于借鉴高层体系建模的方法,将高层体系结构运用到列控系统的仿真测试平台并通过仿真测试管理器对系统进行过程控制。实际研究结果表明,仿真测试管理器方便了仿真模块的管理以及仿真过程的控制,所记录的各仿真模块交互的信息为进一步研究CTCS-3列车运行控制系统各模块如何做到统一协调高效的工作做好了数据准备。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 论文研究背景与研究意义
• 1.2 高层体系建模技术发展现状
• 1.3 分布式交互仿真技术发展现状
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本论文主要工作
• 2 高层体系建模、高层体系结构和仿真平台简介
• 2.1 高层体系建模
• 2.1.1 静态结构可视化建模
• 2.1.2 动态行为建模
• 2.1.3 高层体系建模的特点
• 2.2 高层体系结构
• 2.2.1 联邦及成员的概念
• 2.2.2 HLA规则
• 2.2.3 HLA接口规范
• 2.2.4 联邦运行支撑环境
• 2.3 CTCS-3列控系统仿真测试平台系统结构
• 2.3.1 CTCS-3列控系统仿真测试平台的构建目的
• 2.3.2 基于HLA的CTCS-3列控系统仿真平台RTI体系结构
• 2.3.3 仿真管理子系统
• 2.3.4 仿真设备模块
• 2.3.5 真实设备接口
• 2.3.6 将HLA运用于CTCS-3列控系统仿真测试平台中的优势
• 2.4 本章小结
• 3 仿真测试管理器的功能需求分析和高层体系建模
• 3.1 仿真测试管理器
• 3.1.1 仿真测试管理器设计的原则
• 3.1.2 仿真测试管理器需求分析
• 3.1.3 仿真测试管理器功能分析
• 3.1.4 仿真测试管理器功能模块划分及接口分析
• 3.2 仿真测试管理器的静态结构可视化建模
• 3.2.1 仿真测试管理器外部接口模型设计
• 3.2.2 仿真测试管理器内部模块模型设计
• 3.3 仿真测试管理器的动态行为建模
• 3.3.1 仿真测试管理器的状态图建模
• 3.3.2 CTCS-3列控系统的活动图建模
• 3.3.3 仿真测试管理器高层建模相关文件的生成
• 3.4 仿真测试管理器开发中面临的实时性问题及针对性解决方案
• 3.4.1 仿真测试管理器开发中面临的实时性问题
• 3.4.2 仿真测试管理器在改进实时性方面所采用的方法
• 3.5 本章小结
• 4 基于HLA的仿真测试管理器的设计与实现
• 4.1 仿真测试管理器程序结构设计
• 4.1.1 联邦成员自动生成向导
• 4.1.2 软件结构设计
• 4.1.3 程序框架搭建
• 4.2 仿真测试管理器功能模块设计举例
• 4.2.1 显示子模块功能设计
• 4.2.1.1 站场图显示方式及内容的设计
• 4.2.1.2 站场图放大缩小功能的设计
• 4.2.1.3 站场图显示程序模块化
• 4.2.2 过程控制子模块功能设计
• 4.2.3 测试命令下达模块功能设计
• 4.3 仿真测试管理器通信接口设计举例
• 4.3.1 仿真测试管理器与RBC仿真器的通信接口
• 4.3.2 仿真测试管理器与多车仿真器的通信接口
• 4.3.3 仿真测试管理器与轨旁仿真器的通信接口
• 4.3.4 通信接口通用程序设计
• 4.4 仿真测试管理器的实现
• 4.4.1 仿真测试管理器仿真界面的实现
• 4.4.2 仿真测试管理器功能展示
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 图索引
• 表索引
• 作者简历
• 学位论文数据集