ATS沙盘教学演练系统的设计与实现

摘要

随着城市轨道交通的发展，信号系统的地位变得越来越重要。在城市轨道交通的日常运行过程中，能否充分发挥信号系统的作用关乎到整个轨道交通运行的安全。我国采用的城市轨道交通信号系统是计算机实时控制的ATC系统，列车自动监控系统(ATS)作为ATC的核心部分，负责对列车运行进行监督、控制和调度。
　　本文介绍了ATS的功能、原理、发展历史和现状，从实际出发，结合昆明地铁1号线中大学城站和大学城南站的实际情况，设计了ATS沙盘教学演练系统的功能和系统结构。整套系统包含了一套ATS仿真教学软件和一套高仿真度的行车沙盘及其附属硬件设施，适用于调度站工作人员培训和相关大专院校的学生实训。
　　本论文主要完成了以下工作:
　　首先，从仿真和教学两个方面对ATS沙盘教学演练系统做了阐述，设计了ATS沙盘教学演示系统的结构并将整个系统分为了若干子系统，并分析了各子系统的若干功能模块。而后，在精准分析了各子系统的功能和特性的基础上明确了各子系统的数据流向和实现流程。
　　其次，使用面向对象的编程方法对软件系统进行了实现，这一环节涉及到三个方面的工作:
　　(1) ATS仿真子系统，该子系统是整个仿真系统的核心。本文从组件构建、数据库支撑到同其他系统的通信三个方面对该子系统进行了实现。
　　(2)计算机联锁子系统，该系统作为整个仿真系统的安全保障。本文从ATS发布的命令出发，阐述了整个子系统的工作流程。该子系统通过接口电路检测沙盘上列车、道岔、轨道电路和信号机的状态，将状态信息反馈给ATS仿真子系统，同时，它时刻待命接收ATS仿真子系统的命令信息，接收到命令后结合各设备的状态信息判断联锁关系。
　　(3)以教师端为基础开发了教师机子系统，该子系统是整个仿真系统的演练中枢。整个子系统围绕故障下达、操作监视和回放三个方面展开，能够辅助教师对培训人员进行教学并组织行车演练。
　　第三，本文简要介绍了系统中的硬件设备——沙盘模型的搭建方式。该部分从设备选型和状态采集入手，介绍沙盘模型的组织架构，阐述了地形地貌、建筑物，重点介绍了信号设备和接口电路的工作模式。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 论文选题背景

1．2 论文研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 概述

1．3．2 研究现状

1．3．3 本研究的预期进展

1．4 本文的主要工作

2 ATS沙盘教学培训系统的总体设计

2．1 概述

2．2 沙盘设备模型

2．2．1 沙盘设备模型概述

2．2．2 沙盘设备组成结构

2．2．3 沙盘动态控制系统

2．2．4 接口电路

2．4 控制软件

2．4．1 ATS仿真子系统

2．4．2 计算机联锁子系统

2．4．3 教师教学系统

2．4．4 面向对象的软件设计

2．5 本章小结

3 ATS仿真子系统的设计与实现

3．1 ATS仿真子系统的运行流程

3．2 ATS仿真子系统的结构

3．2．1 视图模块的设计

3．2．2 数据模块的设计

3．2．3 通信模块的设计

3．3 站场图的实现

3．3．1 站场组件的设计与实现

3．3．2 站场图的显示

3．4 通信模块的实现

3．4．1 UDP通信协议简介

3．4．2 ATS与接口电路的通信

3．4．3 ATS与教师端的通信

3．4．4 ATS与联锁子系统的通信实现

3．5 操作消息的响应

3．6 本章小结

4 计算机联锁子系统的设计与实现

4．1 联锁子系统组成

4．2 排路相关操作的联锁关系判断

4．2．1 信号机动态数据结构

4．2．2 排路操作的逻辑判断

4．3 功能按钮相关操作的联锁关系判断

4．3．1 按钮相关操作的动态数据结构

4．3．2 按钮相关操作的逻辑判断

4．3 本章小结

5 教师教学系统的设计与实现

5．1 教师机系统简介

5．1．1 系统概述

5．1．2 故障设置

5．2 教师教学系统的需求分析与设计

5．3 本章小结

6 结论

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

作者简历

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