CTCS-2级列控仿真培训系统——地面子系统的研究

摘要

CTCS-2级列控系统是基于轨道电路和点式应答器，实现列车运行许可信息的传输，采用目标—距离模式监控列车安全运行，主要面向提速干线和高铁新线，满足中国铁路快速发展的需求。由于铁路系统的列控设备始终处于工作状态，难以满足信号工作人员以及高校相关专业师生的学习操作需求。因此，开发一套运行环境要求低、容易操作、功能齐全的列控仿真培训系统具有重要的实用价值和现实意义。
　　作为列控系统的重要组成部分，地面子系统为列车的运行提供了线路信息、目标距离和进路状态等基本控制信息。为列车提供的基础行车数据，可以保障列车安全行驶。本文通过对CTCS-2级列控仿真培训系统的功能需求分析，提出一种软硬件融合的实现方案。把地面子系统作为主要研究内容，在细致剖析其功能需求的基础上，划分系统结构模块，设计具体的仿真实现方案，并将VS2005(Microsoft Visual Studio2005)的MFC(Microsoft Foundation Class，微软基础类库)作为开发平台完成功能需求。
　　首先，介绍CTCS-2级列控系统的组成及工作原理，并以此为基础，详述地面子系统信号设备组成、功能、原理和作用，给出仿真培训系统研究与设计的技术基础。然后提出列控仿真培训系统的总体设计，细分地面子系统仿真培训的总体需求，提出地面子系统的总体设计方案。利用SOCKET技术设计系统内部各模块之间的通信协议，介绍通信的原理和功能，包括发送和接收的机制。详述如何获取站场初始化数据。
　　其次，重点对地面子系统信号设备的数据结构与实现的逻辑思维进行研究。根据各地面信号设备的结构和功能特点，定义为实现仿真培训功能的数据结构体，提出列控中心、车站联锁、区间模拟行车、故障设置、考试培训等模块的具体软件实现方案，绘制出逻辑功能实现的流程图。完成地面子系统与其他子系统之间的联调联试，实现模拟轨道电路发码、模拟信号机点灯、模拟应答器发送报文、考试培训等功能，达到预期的效果。
　　目前，本系统已在兰州交通大学自动控制实验室安装使用。用户在实际体验本系统后，对本系统给予了很高的评价，能够达到较好的培训效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．1．1 论文的研究背景

1．1．2 论文的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要内容及组织结构

2 列车运行控制系统分析

2．2 CTCS-2级列控系统的原理分析

2．3 地面子系统的功能原理分析

2．3．1 轨道电路

2．3．2 信号机

2．3．3 应答器

2．3．4 列控中心

2．3．5 车站联锁系统

2．4 仿真培训系统研究与设计的技术基础

2．4．1 面向对象技术

2．4．2 传输控制协议和网络互联协议

3 列控仿真培训总体设计

3．1 列控仿真培训平台简介

3．1．1 列控仿真培训平台模型框架

3．1．2 列控仿真培训平台通信模块设计

3．2 地面子系统仿真培训总体需求

3．3 地面子系统仿真培训总体设计

3．3．1 地面子系统结构设计

3．3．2 地面子系统功能设计

3．3．3 地面子系统设备数据流设计

3．4 站场初始化数据的获取

4 地面子系统仿真培训的详细设计与实现

4．1 区间轨道电路模块

4．1．1 接车进路的区间轨道电路编码

4．1．2 发车进路的区间轨道电路编码

4．2 站内轨道电路模块

4．3 信号机模块

4．4 应答器模块

4．5 列控中心模块

4．5．1 进站口有源应答器

4．5．2 出站口有源应答器

4．6 车站联锁模块

4．7 故障设置模块

4．7．1 轨道电路故障

4．7．2 应答器故障

4．7．3 故障的设置方式

4．8 区间模拟行车模块

4．9 地面子系统的仿真实现

4．9．1 区间仿真的实现

4．9．2 站内仿真的实现

4．10 培训模块

4．10．1 文字培训功能

4．10．2 考试培训功能的设计与实现

5 CTCS-2级列控仿真培训系统的应用

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果