基于Qt的CBTC司机驾驶显示单元的设计与实现

摘要

司机驾驶显示单元（Train Operator Display，简称TOD）是列车司机与CBTC车载设备重要的信息交换媒介，是司机获取信息、做出决策并对相关系统进行控制和监督的终端设备。伴随现代电子技术的进步，传统的基于仪表盘和指示灯的列车驾驶显示设备逐渐被信息高度集成化、可视化、可触摸的嵌入式司机驾驶显示屏所取代。CBTC系统的产生与发展同样也推动着TOD人机交互内容和形式的变革。
　　 司机作为驾驶列车的载体，驾驶行为由TOD指导。CBTC系统下的司机驾驶显示单元应更加明确实时通信，精确定位，驾驶模式，超速防护，速度含义，报警信息等与列车运行安全密切相关的显示内容。并能够及时、准确、有序、直观的将信息呈献给司机。
　　 列车在线路运行过程中，通过TOD人机交互的功能众多而且显示在不断变化，司机获取大量信息。在TOD概念设计阶段需要对司机驾驶有关的信息有效分类，合理布局。既要做到交互信息全面准确，又要减轻司机驾驶压力，保证人机交互的友好性。目前针对TOD布局问题的研究还不充分。本文以此为重点，应用产品概念设计领域广泛流行的功能-行为-结构(Function-Behavior-Structure，简称FBS)模型对TOD驾驶界面布局建模。FBS建模着眼于TOD各功能在CBTC系统对应的不同行为属性，找到行为间的联系，对功能组合聚块，把每个功能投影到驾驶界面显示结构中，建立TOD驾驶界面的模型。
　　 此外，为了满足很好的移植性和嵌入式开发的要求，TOD软件设计采用Qt应用程序框架对TOD图形用户界面开发。基于Qt的司机驾驶显示单元软件开发实现了司机登录、司机驾驶控制、发车测试等人机交互界面的设计。并对交互过程中功能显示的分布及变化加以测试，验证建模效果。当然系统还有很多不足之处，需要在以后的工作中进一步完善。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 司机驾驶显示装备的发展

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 国内研究现状

1．3 论文研究内容与方法

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法与技术路线

1．4 论文组织结构

第2章 TOD设计的技术基础

2．1 CBTC系统

2．1．1 CBTC系统及车载设备

2．1．2 车载控制器VOBC

2．2 关键技术-FBS框架模型

2．2．1 产品概念设计方法

2．2．2 FBS框架模型

2．3 关键技术-Qt程序开发框架

2．3．1 信号-槽机制

2．3．2 布局管理

2．3．3 模型／视图框架

2．3．4 Qt开发环境搭建

2．4 本章小结

第3章 TOD系统需求分析

3．1 TOD功能需求分析

3．1．1 功能需求分析思路

3．1．2 对列车运行过程的TOD需求分析

3．2 TOD技术需求分析

3．3 对一些关键问题的理解

3．3．1 TOD的速度显示

3．3．2 IEEE 1474．2设计规范的理解

3．3．3 文本信息的分类

3．4 本章小结

第4章 TOD驾驶界面布局建模

4．1 TOD驾驶界面的布局问题

4．1．1 驾驶界面布局问题的提出

4．1．2 界面的布局的方法

4．1．3 聚块布局思想

4．2 驾驶界面建模分析

4．2．1 驾驶界面的设计理念

4．2．2 驾驶界面聚块布局建模步骤

4．3 基于FBS的驾驶界面聚块布局模型

4．3．1 功能描述

4．3．2 功能-行为映射

4．3．3 行为-结构映射

4．3．4 模型结果

4．4 本章小结

第5章 Qt开发TOD

5．1 TOD工程总体设计

5．2 辅助驾驶界面设计

5．2．1 发车测试界面设计

5．2．2 登录界面设计

5．3 驾驶界面软件设计

5．3．1 驾驶界面模块设计

5．3．2 控车模式模块设计

5．3．3 警示状态模块设计

5．3．4 速度信息模块设计

5．3．5 目标信息模块设计

5．3．6 日志显示信息模块设计

5．3．7 预告信息模块设计

5．3．8 停站信息模块设计

5．3．9 数据传输模块设计

5．4 本章小结

第6章 TOD仿真测试

6．1 TOD仿真测试内容

6．2 系统仿真测试

6．2．1 车辆段进入正线

6．2．2 列车停站

6．2．3 紧急制动

6．2．4 列车折返

6．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

附录