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CTCS2列控仿真系统环境模拟器的设计与研究

作　者: 何坚
导　师: 郭进
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 高速铁路环境模拟器数据库应答器轨道电路网络通信
分类号: U284.48
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

CTCS2是基于ZPW2000系列轨道电路叠加点式应答器传输控车信息,并采用车地一体化设计的列车运行控制系统。中国对列控系统的仿真研究起步比较晚,现有CTCS2级列控系统的信号设计基本通过不断的现场跑车来测试,导致大量消耗现场人力和物力。高速铁路信号系统庞大,控制逻辑复杂,安全性要求高,其功能逻辑关系到列车的安全运行,因而通过计算机软件仿真的方法设计一套符合CTCS2级列控标准的环境模拟器仿真系统是非常有必要。通过车载设备和地面其它子系统的结合进行线路全线仿真,根据仿真的静态和动态数据进行事后统计分析,便于发现线路数据的正确与否,仿真系统的各项指标是否达到预期结果以及能快速的找到影响指标的因素。通过利用计算机仿真来模拟实际环境而进行科学实验,它具有经济、灵活、安全、可靠、可多次重复使用的优点。而随着国家加大对铁路建设的投资,高速铁路大量建设,而高铁的建设经验还比较欠缺,如何确保列控各子系统的功能、硬件和软件等安全可靠工作,都可以通过计算机仿真找出最佳答案。本文通过研究CTCS2地面设备的技术规范,对CTCS2级列控环境模拟器仿真系统进行结构设计和功能需求分析,并用程序进行实现。本论文主要内容包括以下几个方面：仿真数据库的设计,线路静态数据和运行动态数据如何存储转发、如何解决数据库数据在实时多任务情况下的数据丢失更新问题；利用“三点检查”进行区间、站内轨道电路占用出清判断,对轨道电路分路不良进行识别,对轨道故障的各种情况提出解决的算法；区间无源应答器报文的提取,车站有源应答器报文的提取,临时限速的设置和处理模块以及应答器故障的设计模块；环境模拟器与车载、联锁等子系统信息交互的网络通信模块。并通过系统联调,很好地达到了列控系统功能仿真的目的。本文采用计算机仿真各种应答器报文信息,可以检验报文编制正确与否,同时能很好的检查设计院提供的原始线路数据是否存在错误等。虚拟的轨道电路代替实体轨道电路能模拟各种轨道功能,减少轨道电路损耗。环境模拟器可以设置仿真各种工况下地面信号设备的工作情况,同时可以结合车载仿真系统进行全线仿真。在设计时各仿真子系统都预留接口,以便能和实体设备关联,这对高铁列控信号系统的研究以及工程设计都有借鉴意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外对列控系统的仿真研究  11-12
  1.3 CTCS2列控仿真系统研究意义  12
  1.4 论文主要内容  12-14
第2章 CTCS2列控仿真测试平台系统分析  14-19
  2.1 CTCS2列控仿真平台系统简介  14-15
  2.2 CTCS2列控仿真平台设计目标  15
  2.3 CTCS2列控仿真平台系统结构  15-16
  2.4 CTCS2列控仿真平台各子系统功能分析  16-17
  2.5 CTCS2列控仿真平台数据流分析  17-19
第3章环境模拟器系统设计  19-25
  3.1 环境模拟器子系统概述  19
  3.2 环境模拟器功能需求及系统结构分析  19-23
    3.2.1 环境模拟器需求分析  19-20
    3.2.2 环境模拟器系统结构划分  20
    3.2.3 环境模拟器构架  20-21
    3.2.4 环境模拟器功能分析  21-23
  3.3 环境模拟器与其它子系统的接口  23-25
    3.3.1 环境模拟器与其它子系统的数据接口  23
    3.3.2 通信处理方案  23-25
第4章环境模拟器数据库的设计  25-38
  4.1 环境模拟器数据库的需求分析  25
  4.2 环境模拟器数据库方案选择  25-26
  4.3 环境模拟器数据库功能结构  26-27
  4.4 环境模拟器数据库的开发环境  27-28
  4.5 环境模拟器数据库数据管理实现  28-38
    4.5.1 数据表定义  28-31
    4.5.2 数据的存储及访问  31-36
    4.5.3 数据库管理难点解决  36-38
第5章轨道电路状态识别的程序设计  38-53
  5.1 轨道电路状态识别在仿真中的作用  38
  5.2 轨道电路状态识别软件结构  38-39
  5.3 区间轨道电路状态识别  39-46
    5.3.1 区间轨道电路正常占用出清检查  39-43
    5.3.2 区间轨道电路故障设置及还原  43
    5.3.3 区间轨道电路分路不良  43-46
  5.4 站内轨道电路状态识别  46-53
    5.4.1 站内轨道电路占用出清检查  46-53
第6章应答器的仿真设计  53-69
  6.1 应答器在仿真系统的作用及设计目标  53-54
    6.1.1 应答器在仿真系统的作用  53-54
    6.1.2 应答器仿真设计目标  54
  6.2 应答器报文规范简介  54
    6.2.1 应答器报文变量及数据包定义  54
    6.2.2 应答器用户报文结构  54
    6.2.3 用户信息包概述  54
  6.3 区间应答器模块  54-59
    6.3.1 无源应答器信息包解析  55-57
    6.3.2 无源应答器用户报文提取  57-59
  6.4 车站有源应答器模块  59-62
    6.4.1 有源应答器信息包分析  60
    6.4.2 有源应答器有效用户报文提取  60-62
  6.5 临时限速模块  62-66
    6.5.1 临时限速分析  63-65
    6.5.2 临时限速报文提取  65-66
  6.6 应答器报文发送时机判断  66-68
  6.7 应答器故障模拟  68-69
第7章环境模拟器仿真测试  69-76
  7.1 系统测试  69-76
结论  76-77
  论文主要工作及成果  76
  研究展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士期间发表的论文  81

CTCS2列控仿真系统环境模拟器的设计与研究

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