城市轨道交通区域控制器数据研究与设计

摘要

近年来，随着城市规模的不断扩大，交通问题逐渐凸显出来，为了缓解交通带来的各种压力，各大城市开始大力发展轨道交通，安全、可靠、高效的CBTC(Communication Based Train Control System)系统成为城轨列控系统的首选。区域控制器(Zone Controller)系统在CBTC系统中占有重要地位，它为列车运行提供移动授权，列车依据移动授权在ATP(Automatic Train Protection)的防护下安全行车。移动授权的计算依赖于ZC系统数据，因此对ZC系统数据研究具有重要意义。本文以区域控制器系统为研究对象，以数据安全、高效应用为研究目标，分析了ZC的数据需求，并对ZC系统数据及数据结构进行了研究与设计。
　　本文首先对ZC系统的功能和数据进行了分析，在此基础上总结出了静态数据的特点，并在数据准备工具中采用值域范围、连接关系、逻辑关系对录入数据的合法性进行了相关验证，提高了数据录入的准确率，并使数据的安全性得到了保障。
　　其次，论文分别对ZC静态数据和动态数据进行了设计。在静态数据设计方面，根据城市轨道交通线路的拓扑特性，设计了线路拓扑和数据存储结构，在此基础上结合数据需求，得出了静态数据属性的设计原则，并根据这一原则对静态数据的数据结构进行了设计;同时，为了满足静态数据查询的需求，设计了数据索引结构，建立了边和数据对象之间的映射。在动态数据设计方面，首先对动态数据移动授权进行了分析，其次对移动授权计算中的列车位置和授权障碍物两个关键因素进行了分析和结构设计，并设计了列车位置的转换方法和障碍物搜索的方法。
　　最后，为了验证本文数据设计的正确性与合理性，论文结合实际地铁线路开发数据准备工具，利用该工具生成数据记录文件，并将数据记录文件应用于区域控制器仿真测试平台。结果表明本数据设计基本满足ZC系统对数据的需求，动态数据结构设计也满足移动授权的计算需求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 研究现状分析

1．3 论文的组织结构

1．3．1 论文的主要研究内容

1．3．2 论文各章节内容安排

第2章 区域控制器系统概述

2．1 CBTC系统概述

2．2 区域控制器系统分析

2．2．1 区域控制器的功能

2．2．2 区域控制器与其他子系统数据交互

2．2．3 区域控制器系统结构

2．3 区域控制器系统数据组成与需求

2．3．1 数据组成

2．3．2 数据需求

2．4 本章小结

第3章 区域控制器静态数据分析与设计

3．1 静态数据特点分析

3．2 静态数据存储结构设计

3．2．1 线路拓扑结构分析

3．2．2 基于有向图的数据描述

3．2．3 数据的顺式存储结构

3．3 静态数据数据结构详细设计

3．3．1 拓扑数据

3．3．2 物理数据

3．3．3 逻辑数据

3．3．4 系统参数

3．4 静态数据索引结构设计

3．5 本章小结

第4章 区域控制器动态数据结构分析与设计

4．1 移动授权分析

4．1．1 移动授权的定义

4．1．2 移动授权的数据组成

4．2 列车位置

4．2．1 列车定位分析

4．2．2 列车位置数据结构设计

4．2．3 列车位置数据管理的实现

4．3 移动授权障碍物

4．3．1 移动授权障碍物分析

4．3．2 移动授权障碍物结构设计

4．4．3 移动授权障碍物搜索

4．4 移动授权的构建与计算

4．4．1 移动授权构建

4．4．2 移动授权数据结构设计

4．4．3 移动授权的计算

4．5 本章小结

第5章 数据准备工具设计与实现

5．1 数据准备工具需求分析

5．2 数据准备工具功能模型设计

5．3 数据准备工具功能实现

5．3．1 开发环境介绍

5．3．2 数据录入模块

5．3．3 数据编辑模块

5．3．4 数据验证模块

5．3．5 数据导出模块

5．4 数据合法性错误检验

5．4．1 多次数据录入比较

5．4．2 ATS线路图与实际线路图比较

5．5 本章小结

第6章 区域控制器数据应用与测试

6．1 查询函数验证

6．1．1 数据交互模块数据验证

6．1．2 障碍物搜索模块数据验证

6．2 数据应用测试

6．2．1 应用测试环境搭建

6．2．2 应用场景设计

6．2．3 数据应用结果

6．2．4 测试结果分析

6．3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文