基于FPGA的轨道交通车载自动防护子系统研究与实现
发布时间：2021-07-13 06:48
近年来,随着经济的发展和人口数量的增加,社会对铁路交通的需求越来越大,对轨道交通安全控制系统的要求越来越苛刻,因此对车载自动防护（Automatic Train Protection,ATP）子系统安全性能和可靠性能要求越来越高。本课题是基于FPGA的轨道交通车载自动防护子系统研究与实现,系统根据列车的速度、位置、临时限速、移动授权、轨道占用情况和接口信息实现对列车的超速防护和车门控制,系统采用硬件和软件联合设计方式,使用FPGA设计列车防护算法即“三取二”算法,提高系统的可靠性、可用性和安全性,实现了超速防护和车门控制功能。系统硬件设计包含了输入EMC板、输入板、输出板、输出继电器板和公共板,实现了原理图设计和PCB板制作,编写了基于FPGA的输入板、输出板和公共板代码,实现了FPGA对车辆信息的采集和控制,系统的同步和自检,通过系统测试平台对系统进行测试,并对测试结果进行分析,测试结果表明系统性能稳定,功能符合设计要求。
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CBTC系统典型功能组成框图
乐?列车超速或者与敌对列车相撞，控制车门和屏蔽门防止乘客和工作人员发生危险[26]。ATP系统与自动运行(ATO)系统相结合，完成对列车自动运行速度的控制，与计算机连锁系统通信，根据连锁系统向ATP系统发送的屏蔽门信息，实现对屏蔽门的控制和监督。ATP系统主要包括车载ATP系统和地面ATP系统，地面ATP系统又分为室内部分和室外部分，室内部分的地面ATP系统主要包括区域控制器ZC、数据存储单元DSU和轨旁电子单元LEU等，室外部分的地面ATP系统主要包括应答器和次级轨道占用检测设备等[27]，ATP系统内部组成框图如下2.2所示。图2.2ATP系统内部组成框图2.1.3ATP系统功能ATP系统是直接保护列车运行和提高线路运营效率的安全控制系统，能够对追踪列车的间隔进行有效防护，实现对列车运行速度的监督和控制以及位置的自主定位，采用车载设备和地面设备联合控制的方式，根据道路状态和限速条件确保与追踪列车的安全行车间隔，不断的将列车的实际运行速度与推荐速度或者限制速度速度作比较，防止列车超速和相撞[28-29]。（1）测速定位列车的实际运行速度和列车的位置是与速度和距离有关信息的基本条件，ATP系统使用速度传感器和测试雷达测量列车的运行速度，从而计算列车的位移和安全距离，通过电子地图和里程计等定位装置实现列车的精准定位，并且通过地面ATP系统对列车二次定位。
FPGA的内部结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载ATP仿真测试环境中接口单元的设计与实现[J]. 杨凯,柯长博,薛仁溥. 控制与信息技术. 2019(03)
[2]基于SCADE的列控系统车载ATP软件建模研究[J]. 王锡奎,田建兆,王若昆,张菊. 高速铁路技术. 2019(01)
[3]基于三维视景的车载ATP仿真系统研究[J]. 向美柱,郑杰良,张铭瑶,王怀松. 现代城市轨道交通. 2018(11)
博士论文
[1]城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D]. 刘晓娟.兰州交通大学 2009
硕士论文
[1]轨道交通驾驶仿真系统设计与应用[D]. 刘慧勇.北京交通大学 2018
[2]基于SCADE的ATP建模与验证[D]. 胡春凤.西南交通大学 2018
[3]城市轨道交通ATO和ATP冗余逻辑单元的设计与实现[D]. 何杰文.兰州交通大学 2018
[4]低压低漏电瞬态抑制二极管工艺设计[D]. 范志为.兰州交通大学 2017
[5]基于FPGA的AES算法硬件实现优化及其系统设计[D]. 王佳.深圳大学 2017
[6]基于通信的列车自动控制系统中ATP冲标防护的研究与实现[D]. 刘明.北京交通大学 2017
[7]城市轨道交通CBTC系统车载ATP的研究[D]. 任林杰.兰州交通大学 2017
[8]基于CBTC的ATS列车报点技术研究[D]. 李夏洋.西南交通大学 2017
[9]基于SCADE的CBTC系统移动授权建模与验证[D]. 杨巧.西南交通大学 2017
[10]基于FPGA的SPI与ⅡC总线通信系统的设计与实现[D]. 董雪.宁夏大学 2017
本文编号：3281572
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CBTC系统典型功能组成框图
乐?列车超速或者与敌对列车相撞，控制车门和屏蔽门防止乘客和工作人员发生危险[26]。ATP系统与自动运行(ATO)系统相结合，完成对列车自动运行速度的控制，与计算机连锁系统通信，根据连锁系统向ATP系统发送的屏蔽门信息，实现对屏蔽门的控制和监督。ATP系统主要包括车载ATP系统和地面ATP系统，地面ATP系统又分为室内部分和室外部分，室内部分的地面ATP系统主要包括区域控制器ZC、数据存储单元DSU和轨旁电子单元LEU等，室外部分的地面ATP系统主要包括应答器和次级轨道占用检测设备等[27]，ATP系统内部组成框图如下2.2所示。图2.2ATP系统内部组成框图2.1.3ATP系统功能ATP系统是直接保护列车运行和提高线路运营效率的安全控制系统，能够对追踪列车的间隔进行有效防护，实现对列车运行速度的监督和控制以及位置的自主定位，采用车载设备和地面设备联合控制的方式，根据道路状态和限速条件确保与追踪列车的安全行车间隔，不断的将列车的实际运行速度与推荐速度或者限制速度速度作比较，防止列车超速和相撞[28-29]。（1）测速定位列车的实际运行速度和列车的位置是与速度和距离有关信息的基本条件，ATP系统使用速度传感器和测试雷达测量列车的运行速度，从而计算列车的位移和安全距离，通过电子地图和里程计等定位装置实现列车的精准定位，并且通过地面ATP系统对列车二次定位。
FPGA的内部结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载ATP仿真测试环境中接口单元的设计与实现[J]. 杨凯,柯长博,薛仁溥. 控制与信息技术. 2019(03)
[2]基于SCADE的列控系统车载ATP软件建模研究[J]. 王锡奎,田建兆,王若昆,张菊. 高速铁路技术. 2019(01)
[3]基于三维视景的车载ATP仿真系统研究[J]. 向美柱,郑杰良,张铭瑶,王怀松. 现代城市轨道交通. 2018(11)
博士论文
[1]城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D]. 刘晓娟.兰州交通大学 2009
硕士论文
[1]轨道交通驾驶仿真系统设计与应用[D]. 刘慧勇.北京交通大学 2018
[2]基于SCADE的ATP建模与验证[D]. 胡春凤.西南交通大学 2018
[3]城市轨道交通ATO和ATP冗余逻辑单元的设计与实现[D]. 何杰文.兰州交通大学 2018
[4]低压低漏电瞬态抑制二极管工艺设计[D]. 范志为.兰州交通大学 2017
[5]基于FPGA的AES算法硬件实现优化及其系统设计[D]. 王佳.深圳大学 2017
[6]基于通信的列车自动控制系统中ATP冲标防护的研究与实现[D]. 刘明.北京交通大学 2017
[7]城市轨道交通CBTC系统车载ATP的研究[D]. 任林杰.兰州交通大学 2017
[8]基于CBTC的ATS列车报点技术研究[D]. 李夏洋.西南交通大学 2017
[9]基于SCADE的CBTC系统移动授权建模与验证[D]. 杨巧.西南交通大学 2017
[10]基于FPGA的SPI与ⅡC总线通信系统的设计与实现[D]. 董雪.宁夏大学 2017
本文编号：3281572
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