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城市轨道交通CBTC系统车载ATP的研究与仿真

作　者: 董凯霞
导　师: 刘晓娟
学　校: 兰州交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: CBTC 车载ATP 超速防护跨区域运行仿真
分类号: U270.382
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

CBTC(Communication Based Train Control)系统是一种先进的列车控制系统,是城市轨道交通列车控制系统的发展方向。目前,在我国许多城市的地铁线路上有广泛应用。但是,这些已应用的CBTC系统大多是国外系统,我国自主知识产权的CBTC系统还不成熟,对CBTC系统的研发也正在大力进行中。车载ATP(Automatic Train Protection)子系统是CBTC系统的一个重要子系统,它与ZC(Zone Controller)相配合,负责与列车运行安全相关的功能。车载ATP子系统的主要功能包括列车驾驶模式的转换、列车测速、列车定位、速度防护曲线的计算、速度监督、超速防护、列车监督、门监督、读取应答器、与ZC通信、跨区域运行等。可见,车载ATP子系统的功能较多,又与安全相关,而且,目前国内对其的研究还不是很深入,所以,对车载ATP进行研究具有重要意义。本文通过学习目前比较成熟的CBTC系统的功能和技术规范,研究了其ATP子系统,并结合现实运营中的CBTC系统,对车载ATP子系统进行了结构和功能设计,最后利用VC++6.0对设计的车载ATP子系统进行了仿真实现。本文在实现车载ATP仿真子系统的过程中,重点进行了以下几方面研究：对城市轨道交通CBTC系统的超速防护模型进行研究。设计了以最严格限速触发曲线、常用制动触发曲线、紧急制动警告曲线、紧急制动触发曲线为速度监督标准的超速防护模型,模型的设计考虑了列车性能、当前状态、线路条件和运行阻力,给出了速度防护曲线的计算公式和实现算法,并与其它模块相互配合动态实现了超速防护过程。对列车在运行过程中所受的阻力进行研究,定量分析了各个阻力对列车紧急制动的影响。列车在运行过程中受到的阻力主要包括基本阻力、坡道附加阻力、线路曲线附加阻力和隧道附加阻力,通过不同阻力条件下列车的紧急制动距离与考虑所有阻力条件下的紧急制动距离的对比,说明该阻力对紧急制动的影响。为此,开发了列车紧急制动过程分析计算模块,利用该模块定量分析了各个阻力对列车紧急制动产生的影响,并给出了分析结论。对城市轨道交通CBTC系统中列车的跨区域运行过程进行研究,设计了一种列车的跨区域运行过程,并与其它模块相互配合对此过程进行了简单动态仿真。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 论文的选题背景和研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文的主要研究内容  12-13
2 论文研究的基础理论  13-22
  2.1 基于CBTC的ATP系统组成及功能  13-15
    2.1.1 ATP系统组成  13
    2.1.2 ATP系统功能  13-15
  2.2 基于CBTC的ATP系统速度防护原理  15-16
  2.3 列车运行动力学计算  16-21
    2.3.1 列车牵引力计算  16-17
    2.3.2 列车制动力计算  17-18
    2.3.3 列车运行阻力计算  18-21
  2.4 小结  21-22
3 车载ATP 仿真子系统总体设计  22-28
  3.1 车载ATP仿真子系统总体结构  22-23
  3.2 车载ATP仿真子系统功能需求分析  23-25
  3.3 车载ATP仿真子系统数据流  25-27
  3.4 小结  27-28
4 车载ATP超速防护模型设计  28-36
  4.1 超速防护理论模型  28-30
  4.2 超速防护曲线计算模型  30-34
    4.2.1 最严格限速曲线  30-31
    4.2.2 保护距离  31
    4.2.3 最严格限速触发曲线  31-32
    4.2.4 紧急制动保证曲线  32
    4.2.5 紧急制动触发曲线  32
    4.2.6 紧急制动警告曲线  32
    4.2.7 紧急制动距离  32-33
    4.2.8 常用制动保证曲线  33
    4.2.9 常用制动触发曲线  33-34
  4.3 超速防护算法  34-35
  4.4 小结  35-36
5 车载ATP仿真子系统各功能模块设计与系统实现  36-61
  5.1 车载ATP仿真子系统主界面设计  36-37
  5.2 车载ATP仿真子系统功能模块设计  37-49
    5.2.1 列车与环境模块  37-38
    5.2.2 驾驶与运行计算模块  38-43
    5.2.3 列车超速防护模块  43-45
    5.2.4 列车紧急制动过程分析计算模块  45
    5.2.5 报警显示与报警记录模块  45-46
    5.2.6 列车跨区域运行模块  46-49
  5.3 系统实现  49-60
    5.3.1 列车超速防护功能的实现  49-53
    5.3.2 列车跨区域运行功能的实现  53-55
    5.3.3 列车紧急制动过程数据分析  55-60
  5.4 小结  60-61
结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
攻读学位期间的研究成果  66

城市轨道交通CBTC系统车载ATP的研究与仿真

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