基于混成自动机的主动防护式CBTC车载系统开发方法

论文摘要

现阶段基于通信的列车控制(CBTC)系统中,车载设备根据地面ATP系统的移动授权对列车进行超速防护,所有闭塞控制、进路控制、以及对线路障碍物状态的防护均由地面设备来完成,车载设备本身不能根据线路状态对列车运行安全进行智能化的主动防护,造成整个系统对地面设备的依赖性强。同时,地面设备结构复杂,功能负荷重,使得在某些要求地面设备相对简单特殊线路上CBTC系统的应用受到限制。本文从车载系统的功能分配入手,研究了主动防护式CBTC车载系统开发方法,具体工作体现在如下方面：1.在CBTC基本框架下,研究了系统的安全防护功能分配,提出了一种主动防护式车载系统的概念,围绕主动防护式车载系统设计了CBTC系统体系结构,完成了主动防护式车载系统的功能设计；2.分析了主动防护式车载系统的混成特性,研究了基于混成自动机的系统开发方法；3.利用混成自动机理论对主动防护式车载系统进行了功能模型设计,主要包括：常用制动触发速度模型、列车紧急制动速度模型、紧急制动触发速度模型、容许速度模型、制动输出模型、进路请求模型、移动授权计算模型等；4.利用MATLAB进行了主动防护式车载系统的仿真和原型系统的实现,并对结果进行了分析。在计算性能上,主动防护式车载系统功能运算需求可以达到36.7MIPS;功能上,实现了超速防护和地面线路状态安全防护的融合。研究表明,主动防护式车载系统既要处理连续的速度和位置变量,同时又要处理障碍物状态和列车运行状态等离散变量,是一个具有典型混成特征的系统,混成自动机理论可以很好地解决该系统的建模问题。本文工作证明了主动防护式CBTC车载系统的可行性,该系统可以提高车载设备的智能化安全防护能力,有效降低CBTC系统地面设备的功能负荷,增强了CBTC系统对特殊线路应用的适应能力。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 列车运行控制系统研究现状
• 1.2.1 国内CBTC系统研究现状
• 1.2.2 国外CBTC系统研究现状
• 1.3 混成系统建模方法
• 1.4 论文的研究内容与结构安排
• 1.5 本章小节
• 2 基于混成自动机的系统开发方法
• 2.1 混成自动机理论
• 2.1.1 混成自动机的定义
• 2.1.2 混成自动机举例分析
• 2.2 混成自动机开发方法
• 2.2.1 混成自动机建模
• 2.2.2 混成自动机模型转换
• 2.2.3 混成系统开发
• 2.3 本章小节
• 3 主动防护式CBTC车载系统总体设计
• 3.1 主动防护的概念
• 3.2 体系结构
• 3.3 功能设计
• 3.3.1 列车速度监控功能功能设计
• 3.3.2 列车移动授权计算功能设计
• 3.4 本章小节
• 4 主动防护式车载系统的混成自动机建模
• 4.1 列车速度监控模型建立
• 4.1.1 EB速度计算模型
• 4.1.2 EBI速度计算模型
• 4.1.3 SBI速度计算模型
• 4.1.4 容许速度计算模型
• 4.1.5 制动输出模型的建立
• 4.2 列车移动授权计算模型建立
• 4.2.1 进路请求模型
• 4.2.2 移动授权生成模型
• 4.3 本章小节
• 5 系统的仿真与实现
• 5.1 基于MATLAB的系统仿真
• 5.2 原型系统实现
• 5.3 系统性能分析
• 5.4 系统功能分析
• 5.5 本章小节
• 6 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 图索引
• 表索引
• 作者简历
• 学位论文数据集