基于Linux的地铁列车司机显示单元的设计与实现

摘要

地铁列车司机显示单元(DDU)是驾驶员与车载设备进行信息交互的平台，是地铁列车控制管理系统的一个重要组成部分。随着铁路的高速发展，传统的司机显示单元人机界面已不能满足未来铁路的需求，因此迫切需要设计出一种能显示多样信息并且人性化的人机界面，从而为驾驶员提供有效信息、为行车过程中的突发故障提供有效、安全的操作指导。
　　 司机显示单元属于嵌入式系统，本论文从硬件平台和软件平台两个方面对DDU进行设计与实现。硬件方面选用了x86开发板作为DDU的硬件平台。在此基础上，构建了适合地铁列车司机显示单元功能需求的嵌入式Linux操作系统，利用一站式开源软件Buildroot，完成了包括交叉编译工具链、引导程序设计、内核剪裁和根文件系统构建等工作。选用嵌入式Qt作为图形用户界面的开发工具，利用信号与插槽机制完成界面复杂逻辑对象间通讯。同时，为了满足用户的需求，在Qt中应用嵌入式数据库SQLite对故障记录、运行路线等批量数据进行维护与管理。在论文的最后，利用基于灰色理论的人机界面综合评价模型，对司机显示单元人机界面进行评价。
　　 本课题设计了一套以嵌入式系统为核心，基于嵌入式Linux操作系统，对列车状态信息进行图形化显示的地铁列车司机显示单元，并进行了实验室模拟试验。试验结果表明，DDU与中央控制单元数据交互正常，司机显示单元人机界面友好，列车状态信息一目了然，系统具有良好的实时性、稳定性和可靠性，且容易升级和扩展。本课题基本完成了地铁列车司机显示单元的国产化设计，为我国下一代DDU的设计提供了一个新的技术思路。