铁路车站列车运行仿真系统研究

论文摘要

随着我国铁路的不断发展,运输需求持续快速增长,铁路运能愈趋紧张,如何在保障安全的前提下,进一步挖潜增效,提高铁路通过能力,优化运力资源配置成为摆在面前的一个重要课题。计算机仿真技术由于其投资小、无风险、见效快和可重复的优点,因此,是研究铁路运营非常有效的手段和工具之一。本文使用仿真的方法,结合MapInfo技术对铁路列车运行这一课题进行探讨。列车运行仿真系统是一个基于全路路网,利用MapInfo技术整合铁路车站及区间基础地理信息数据,构建出列车运行仿真场景,模拟列车群在路网区间及车站内部的微观、动态运行过程,真实地反映列车在运行过程中运行状况、地理位置信息以及相关信号设备状态的仿真平台系统。通过仿真,可以直观地观察列车运行过程,分析并发现过程中存在的问题,确定列车运行图上规定的列车时刻表、各类参数及约束条件是否合理,检测车站及区间作业安排能否保障安全,验证列车运行计划是否可行,为铁路规划设计人员和运营管理人员提供可靠的辅助决策信息,从而更加合理地编制列车运行图和相关运营计划,从安全的角度提高铁路运营管理质量。本论文在充分分析国内外研究现状及吸收国内外先进经验的基础上,对我国铁路车站列车运行仿真进行了较为深入的探讨。首先,从列车运行仿真关键技术入手,研究了基于MapInfo技术的计算机仿真技术在铁路运输领域的应用现状及其优势,分析了列车在车站的具体作业过程以及车站信号联锁等列车运行仿真控制技术,同时,以牵引计算理论为基础,建立了列车运行过程的单质点模型,并从系统目标、功能、性能、数据库、运行环境等角度进行了需求分析。随后,对系统进行了总体设计和详细设计,提出了系统设计目标、总体框架结构,划分并阐述了系统的各个功能模块,设计了系统数据库和MapInfo空间数据表。在此基础上,进一步采用Visual C++,结合MapInfo和Mapx组件,开发并实现了基于通用性的铁路车站列车运行仿真系统,能实现仿真地图生成、信号联锁关系仿真、基于任意线路车站的列车群运行过程仿真以及仿真结果分析、评价及输出等功能。最后,论文对所做的工作进行了总结,并提出了今后作中需要解决的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 列车运行仿真的国内外现状
• 1.3 研究目标
• 1.4 组织结构
• 第2章 列车运行仿真关键技术研究
• 2.1 仿真技术及MapInfo技术方法概述
• 2.1.1 仿真技术研究
• 2.1.2 MapInfo及MapX技术概述
• 2.2 列车运行过程仿真分析
• 2.2.1 列车运行过程分析
• 2.2.2 列车运行仿真控制技术
• 2.3 列车运行模型研究
• 2.3.1 列车运行单质点模型
• 2.3.2 牵引电算模型
• 2.3.3 列车牵引控制策略
• 第3章 系统需求分析
• 3.1 业务需求分析
• 3.2 系统功能要求
• 3.2.1 基础数据管理
• 3.2.2 车站电子地图绘制
• 3.2.3 列车牵引计算
• 3.2.4 仿真控制
• 3.2.5 仿真结果分析评价
• 3.2.6 系统输出
• 3.3 性能需求
• 3.4 数据库需求分析
• 3.5 系统运行环境需求
• 第4章 系统总体设计
• 4.1 系统目标
• 4.2 系统总体结构设计
• 4.3 系统功能模块
• 4.3.1 基础数据管理模块
• 4.3.2 车站电子地图绘制模块
• 4.3.3 列车牵引计算模块
• 4.3.4 运行仿真控制模块
• 4.3.5 仿真结果分析评价模块
• 4.3.6 仿真系统输出模块
• 4.4 系统数据库设计
• 4.4.1 数据库理论分析
• 4.4.2 数据库设计
• 4.4.3 空间数据表设计
• 第5章 系统详细设计及实现
• 5.1 人机界面设计
• 5.2 仿真对象图元设计
• 5.2.1 节点设备设计
• 5.2.2 信号机设备设计
• 5.2.3 轨道设备设计
• 5.2.4 车站道岔设备设计
• 5.2.5 车站警冲标设备设计
• 5.2.6 绝缘节设备设计
• 5.2.7 车挡设备设计
• 5.2.8 站台设备设计
• 5.3 数据管理及实现
• 5.3.1 属性数据创建及维护
• 5.3.2 图形创建及维护
• 5.3.3 属性数据与图形数据关联
• 5.3.4 车站进路管理
• 5.4 车站仿真地图图形优化处理
• 5.4.1 图元拖曳
• 5.4.2 节点连接检查
• 5.4.3 轨道平直
• 5.4.4 电子地图基本操作
• 5.5 运行仿真控制模块设计
• 5.5.1 仿真参数设置
• 5.5.2 仿真场景管理
• 5.5.3 仿真初始化
• 5.5.4 仿真流程
• 5.5.5 常用仿真控制工具
• 5.5.6 牵引计算
• 5.5.7 状态控制
• 5.5.9 报警管理
• 5.6 仿真结果分析评价模块
• 5.6.1 运行图验证
• 5.6.2 车站股道使用
• 5.6.3 指标统计分析
• 5.6.4 仿真报告管理
• 5.6.5 仿真结果保存
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果