CTCS-3列控仿真平台控制中心的设计与实现

论文摘要

近几年,随着CTCS-3级标准在武广高铁和郑西高铁的应用,暴露出了一些问题,如：铁路信号工程数据中一些潜在的问题仅能通过现场跑车的方式发现,消耗大量人力物力；铁路信号工程师很难从宏观上了解一条CTCS-3线路的运行情况,增加了铁路信号设计、现场联调联试的出错率和难度；只能对单一或局部的列控设备进行测试,缺少在实验室环境下对多种列控设备进行系统级联合测试的有效方法；缺少一种灵活直观的教学演示环境能对学生以及缺少专业知识的工程师进行培训。由西南交通大学交通信息工程及控制实验室主持研发的CTCS-3级列控仿真平台,旨在通过利用现代数字仿真技术对CTCS-3级列控系统进行虚拟呈现,通过灵活的人机交互,解决上述问题：提供一种工程数据验证平台,某种程度上取代现场跑车的方式；以仿真的方式展现任意一条CTCS-3级线路的运行情况,模拟列控系统各部分的动作和交互；为对多种列控设备进行系统级测试提供了可能；提供了一种灵活直观的教学培训平台。控制中心子系统是其中一个重要组成部分,它可以实时显示仿真场景,通过命令输入以及与其他子系统的通信完成整个平台的动作,并能对系统仿真结果做出分析。本文对CTCS-3级列控仿真平台中的控制中心子系统进行了功能需求分析和结构设计,在此基础上阐述了如何利用软件技术、网络通信技术以及数据库技术对控制中心子系统进行软件设计和实现。其中重点讨论了控制中心子系统的显示、操纵和通信三大模块,子系统实时显示仿真场景、通过必要的操纵分析系统的反应并能将必要信息反映在图形用户界面上,并通过和车载、联锁、环境模拟器三个子系统的通信实现多子系统的交互仿真。最后,仿真结果证明,控制中心子系统作为CTCS-3级仿真平台的重要组成部分,提供了友好的人机交互界面,通过分析系统的运行情况,可一定程度上对工程数据和列控系统进行试验和验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 CTCS-3列控仿真平台概述
• 2.1 CTCS-3列车运行控制系统简述
• 2.2 CTCS-3列控仿真系统的功能需求
• 2.3 CTCS-3列控仿真系统的结构
• 2.4 CTCS-3列控仿真系统各部分描述
• 2.4.1 车载部分的描述
• 2.4.2 地面部分的描述
• 第3章 控制中心仿真子系统总体设计
• 3.1 控制中心仿真子系统的功能需求分析
• 3.2 控制中心仿真子系统的软件工作原理
• 3.3 控制中心仿真子系统的系统结构
• 3.4 控制中心仿真子系统输入数据分析
• 3.5 控制中心功能模块分析
• 3.5.1 显示模块
• 3.5.2 通信模块
• 3.5.3 操纵模块
• 3.5.4 统计分析模块
• 第4章 控制中心显示部分的设计与实现
• 4.1 控制中心仿真子系统显示模块的设计与实现
• 4.1.1 显示模块软件框架设计
• 4.1.2 静态图形的设计与实现
• 4.1.3 动态图形的设计与实现
• 4.1.4 显示控制的设计与实现
• 4.2 显示模块中关键算法的设计和实现
• 4.2.1 公里标—逻辑坐标映射算法
• 4.2.2 静态图形状态更新算法
• 4.2.3 列车定位算法
• 第5章 控制中心通信操纵分析重演部分的设计与实现
• 5.1 控制中心仿真子系统通信模块的设计与实现
• 5.1.1 控制中心网络通信模块软件框架设计
• 5.1.2 控制中心与联锁子系统通信模块设计
• 5.2.3 控制中心与车载子系统通信模块设计
• 5.3.4 控制中心与环境模拟器子系统通信模块设计
• 5.2 控制中心仿真子系统操纵模块的设计与实现
• 5.2.1 控制中心操纵软件模块框架设计
• 5.2.2 控制中心进路控制的设计与实现
• 5.2.3 控制中心临时限速命令控制的设计与实现
• 5.2.4 控制中心故障设置控制的设计与实现
• 5.3 控制中心仿真子系统分析重演模块的设计与实现
• 5.3.1 仿真重演数据收集和存储
• 5.3.2 仿真数据的统计和分析
• 5.3.3 事后重演显示
• 第6章 仿真结果
• 6.1 区间单车运行仿真场景
• 6.2 区间多车运行仿真场景
• 6.3 站内运行仿真场景
• 6.4 故障情况下的仿真场景
• 6.5 临时限速下的仿真场景
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文