基于CBTC的列车自动防护系统(ATP)建模与仿真

摘要

随着3C技术被广泛应用到列车控制系统中，逐渐形成了最新一代的列车控制系统——“基于通信的列车运行控制系统”即CBTC，CBTC系统被越来越广泛的应用，如何建立成本低、准确率高、适合于CBTC系统的ATP系统变得越来越重要。在列车实际运行过程中，运行环境复杂多变，传统的ATP系统由于依赖轨道电路传输信息，且只能实现单向信号传输，需要铺设很多电缆和设置地面应答器，投资成本高且维修困难等问题，已经急需改革来适应新一代列车控制系统。基于CBTC的列车防护系统成为ATP系统发展的趋势。对于这样的ATP系统需要进行反复测试，但如果直接使用真实的列车和轨道环境进行测试，将带来极高的成本以及不安全因素。 本文建立了一个适合的模型，模拟列车以及其各种运行环境，并运用LabVIEW平台对模型进行仿真，以便于对列车应用CBTC系统时的各种测试工作的进行。本文系统的总结和分析了CBTC的国内外研究现状，通过对基于CBTC的列车自动防护ATP系统的理论研究，及对整个ATP系统中的无线通信系统详细的介绍，设计了ATP系统的整体框架结构以及原理模型。并重点对ATP的速度-距离制动曲线建立了数学和动力学模型。运用labVIEW平台对系统进行了仿真，通过分析仿真结果验证了模型的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

序

1 绪 论

1.1 研究理论背景

1.2 研究现状

1.3 研究方法

1.4 研究意义和目的

1.5 论文研究的框架结构及研究线路

2 基于CTBC的ATP系统建模基础

2.1 WLAN应用于CBTC的基础理论

2.1.1 无线局域网简介及优势

2.1.2 基于WLAN的CBTC系统

2.1.3 基于WLAN的CBTC存在问题

2.2 基于CBTC的ATP系统特点

2.2.1 ATP系统概论

2.2.2 基于CBTC的ATP系统特点

2.3 建模目标及原则

2.3.1 建模目标

2.3.2 建模基本原则

3 基于CBTC的ATP系统模型建立

3.1 基于CBTC的ATP系统总结构模型

3.2 区域控制中心设计

3.2.1 功能结构

3.2.2 设计容量

3.2.3 安全保障措施

3.3 无线局域网通信系统

3.3.1 无线局域网络通信系统结构

3.3.2 无线局域网络通信系统功能

3.3.3 无线局域以太网车—地通信系统

3.4 列车车载子系统

3.4.1 结构模型

3.4.2 列车定位技术模型

4 基于CBTC的ATP速度—距离制动曲线建模

4.1 基于无线局域网的列车速度—距离制动曲线原理

4.1.1 移动闭塞技术

4.1.2 一次制动速度控制模式

4.2 列车牵引分析计算

4.2.1 列车牵引力分析计算

4.2.2 列车阻力分析计算

4.2.3 列车制动力分析计算

4.2.4 列车制动距离分析计算

4.3 基于CBTC的ATP速度—距离制动曲线模型

4.3.1 最大允许速度确定算法

4.3.2 ATP超速防护算法

5 基于CBTC的ATP系统仿真

5.1 基于CBTC的ATP系统功能及数据结构设计

5.1.1 功能模块设计

5.1.2 数据结构设计

5.2 基于CBTC的ATP系统计输入输出设计

5.2.1 列车速度控制功能子系统

5.2.2 列车位置检测及间隔控制功能

5.2.3 列车车门安全防护功能

5.3 系统仿真

5.3.1 基于CTBC的ATP系统仿真

5.3.2 速度控制模块

6 结论和进一步研究方向

6.1 研究结论

6.2 本人工作量

6.3 进一步研究方向

参考文献