CTCS-3级列控仿真测试平台——车站列控中心子系统研究

摘要

为确保列车运行安全，提高运输效率，借鉴欧洲列车运行控制系统(European Train Control System，ETCS)的成功经验，铁路部门提出了发展适于我国国情的中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System，CTCS)的策略。目前国内正以CTCS2级系统改造既有线路，并积极研究建设CTCS3级系统，因此采用先进的仿真技术来进行辅助研究及预研验证是极为必要的。 列控中心(Train Control Centre，TCC)是CTCS地面设备的重要组成之一，是完成地面信息处理并向列车动态传送信息的关键地面设备。列控中心子系统仿真是CTCS-3级列车运行控制系统综合仿真测试平台的组成部分，其与其他仿真模块之间的通信效率是衡量列控中心子系统仿真优劣的重要依据之一。列控中心所交互信息的可靠性和实时性必定影响整个CTCS-3仿真测试平台运行效率。为了达到降低系统通信冗余，提高信息传输可靠性和实时性的目的，论文提出了一种相对有效的数据通信方式，并详细描述了这种通信方式在列控中心子系统仿真实现中的应用。 论文首先阐述了整个仿真测试平台的组成、功能需求等信息；然后详细分析了列控中心子系统的功能需求，在此基础上提出了基于HLA框架下列控中心子系统仿真方法，并对通信方式的设计提出改进；最后分别对子系统中区间轨道占用信息处理模块、接发车进路信息处理模块和临时限速信息处理模块进行了功能分析、对象模型设计和软件设计。 车站列控中心仿真应用了仿真技术的最新发展成果高层体系结构(High-Level Architecture，HLA)，有助于提高仿真系统模块的可重用性。但是考虑到列控仿真平台数据传输量非常大，运行支撑系统(Run Time Infrastructure，RTI)作为系统中数据交互的主要承担者无法满足系统实时性、可靠性的需求。论文中引入了一种新的基于HLA分布式仿真和网络通信方式的通信方式。这种设计方式首先是利用HLA声明管理中的公布/订购机制实现对列控中心各部分需要通信的数据的公布和订购，然后绕过RTI直接通过网络层进行数据的传输。 列控中心子系统仿真目前已经成功完成与CTCS3级列控仿真测试平台其他子系统的联调任务，完成了预期的设计目标。通过联调证明提出的该数据通信方案是可行的，能够达到系统对实时性和可靠性的要求，作为数据传输的通信机制可以应用到整个仿真平台中去。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1引言

1.1课题背景

1.1.1我国铁路的发展现状

1.1.2仿真技术在铁路上的应用

1.2国内外列车控制系统研究现状

1.2.1国外列控系统研究现状

1.2.2中国列控系统CTCS

1.3课题研究意义

1.4课题研究的主要工作

1.5论文结构安排

2 CTCS-3级列控仿真测试平台

2.1 CTCS-3级列控系统仿真测试平台总体结构

2.2功能需求分析

2.3数据流图

2.4小结

3基于HLA仿真通信方式研究

3.1 HLA高层体系结构概述

3.1.1基本术语

3.1.2 HLA的组成

3.2列控中心仿真子系统

3.2.1列控中心子模块总体结构

3.2.2列控中心功能需求分析

3.2.3列控中心与各模块的接口

3.3列控中心通信方式改进

3.3.1 HLA通信方式不适应性分析

3.3.2列控中心数据传输方式设计

3.3.3列控中心通信方式

3.4 HLA仿真技术在列控中心仿真中的应用

3.4.1 RTI在列控中心仿真中的作用

3.4.2列控中心子系统公布/订购机制

3.5小结

4列控中心子系统设计及实现

4.1子系统整体设计与实现

4.1.1列控中心功能结构分析

4.1.2列控中心盟员对象模型设计

4.1.3列控中心子系统总体程序设计

4.2轨道区段占用情况的设计

4.2.1区间轨道占用功能分析

4.2.2区间轨道占用对象模型设计

4.2.3区间轨道占用程序设计

4.3接发车进路信息的设计

4.3.1接发车进路信息功能分析

4.3.2接发车进路对象模型设计

4.3.3进路信息程序设计

4.4临时限速信息的设计

4.4.1临时限速信息功能分析

4.4.2临时限速信息对象模型设计

4.4.3临时限速信息程序设计

4.5列控中心子系统的实现

4.6小结

5结论与展望

5.1论文工作总结

5.2进一步工作

参考文献

作者简历