CTCS3级列控车载ATP研究与仿真

论文摘要

我国高速铁路已进入了快速发展时期。为了确保高速列车的安全运行,迫切需要装备性能先进、安全、可靠、高效的列车运行控制系统。CTCS3级列控系统是基于无线通信实现列车车载设备与无线闭塞中心(RBC)的双向信息传输的列控系统,其中列车自动防护系统(ATP)是整个列控系统车载设备的核心,它的主要任务是对列车运行控制信息进行综合处理,生成目标—距离模式曲线,监控列车运行速度,实现列车的自动超速防护。本文在剖析CTCS3级列控车载设备结构和功能的基础上,对基于通信的列车防护系统(ATP)关键算法和模型进行了深入研究。本文首先介绍了国内外列车控制系统的发展与现状,阐述了国内车载设备的发展现状。然后,在分析国内、外典型的ATP安全制动模型的基础上,分别对这两种安全制动模型进行了仿真计算,并对仿真结果进行了比较。针对列车出现空转、滑行时会对列车制动距离产生影响,本文讨论了车载ATP对空转、滑行两种列车特殊运行工况的检测方法,并对空转、滑行下测速、测距方法进行了研究,并在此基础上对之前建立的安全制动模型进行了相应的修正。为了验证国内典型安全制动模型的可用性,本文分析了CTCS3级系统车载设备组成结构、功能、接口等需求,对车载ATP以及人机交互界面DMI进行了仿真,实现了包括：最具限制速度曲线合成、不同工作模式下速度防护曲线的计算、超速防护、工作模式切换等车载子系统主要功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外列控系统的研究发展
• 1.2.1 国外列控系统的现状
• 1.2.2 国内列控系统的现状
• 1.3 论文研究的目的和意义
• 1.4 论文主要内容
• 第2章 CTCS3级列控系统车载设备简介
• 2.1 CTCS3级车载设备系统结构
• 2.2 CTCS3级车载设备基本功能
• 2.3 CTCS3级车载设备工作模式
• 第3章 车载ATP关键算法研究
• 3.1 国内、外典型的ATP安全制动模型介绍
• 3.1.1 国外典型的ATP安全制动模型
• 3.1.2 国内典型的ATP安全制动模型
• 3.2 国外典型的ATP安全制动模型建模与仿真
• 3.2.1 GEBR制动曲线计算建模
• 3.2.2 紧急制动触发曲线计算建模
• 3.2.3 模型仿真以及结果分析
• 3.3 国内典型的ATP安全制动模型建模与仿真
• 3.3.1 安全制动曲线计算建模
• 3.3.2 空走距离分析
• 3.3.3 安全防护距离建模与仿真
• 3.3.4 起模点分析
• 3.3.5 限速区处理建模
• 3.3.6 模型仿真以及结果分析
• 3.4 车载ATP对列车空转、滑行的处理模型
• 3.4.1 列车空转机理分析
• 3.4.2 列车滑行机理分析
• 3.4.3 速度传感器的测速原理
• 3.4.4 列车空转检测及校正模型
• 3.4.5 列车滑行检测及校正模型
• 3.4.6 传感器误差对测速与走行距离影响
• 3.4.7 校正模型的误差分析
• 第4章 CTCS3级车载子系统仿真设计与实现
• 4.1 概述
• 4.2 CTCS3级车载仿真子系统结构
• 4.3 CTCS3级车载仿真子系统功能
• 4.4 车载ATP软件设计
• 4.4.1 VxWorks在车载设备中应用的可行性分析
• 4.4.2 VxWorks系统任务策略
• 4.4.3 基于VxWorks的车载ATP仿真设计
• 4.5 人机交互界面仿真设计
• 4.5.1 DMI主界面分析和设计
• 4.5.2 DMI软件总体设计
• 4.6 列车虚拟驾驶设计
• 4.6.1 司机控制台设计
• 4.6.2 列车速度、位置计算
• 4.7 仿真子系统运行界面
• 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