现代有轨电车正线道岔轨旁控制单元的研究与设计

发布时间：2017-03-26 14:08

  本文关键词：现代有轨电车正线道岔轨旁控制单元的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市化进程的加速和社会经济的提升,城市规模扩张以及城市人口增长,交通拥堵和能源危机已成为全球面临的一个重要问题。为了解决城市交通拥堵,可持续发展的轨道交通已成为目前的有效手段。现代有轨电车以全新面貌重新登上历史舞台,其建设投资少、工程周期短、运营成本低、运输效率高、低碳环保和便捷准时等优点,已逐渐成为中小型城市发展公共交通的首选。现代有轨电车道岔控制单元是整个安全运营过程中的核心环节,根据车载控制设备和轨旁控制设备通过无线通信的方式完成对列车运行的控制及调度管理等任务。因此,设计出一套能保证列车安全并高效运营的正线道岔轨旁控制单元已经迫在眉睫。首先,介绍了现代有轨电车的研究背景及意义,分别从国内外发展过程及现状进行详细说明,接着分析了现代有轨电车的适应性,就有轨电车的主要特点和技术特征分类展开研究;其次,通过分析现代有轨电车道岔控制的关键技术,分别从道岔控制的应用特点和工作场景确定了关键技术的设计基础和功能原理,并着重探讨了正线道岔控制技术设计思路以及道岔控制流程;再次,对道岔控制模式进行详细的分类介绍,接着对比得出道岔分散控制比集中控制更适合于现代有轨电车的运营,从而对道岔分散控制方案进行了比选设计,分别对基于交叉感应环线、基于WLAN无线遥控以及基于DSRC短程通信三种车地通信方式进行比较分析,最终得出基于交叉感应环线的控制方式可以满足现代有轨电车道岔控制的需求;然后,根据现代有轨电车的运行特点及运营组织方式设计出整体结构原理图,接着分别设计出了现代有轨电车道岔控制单元的硬软件结构图,着重从微处理器电路、检测电路、驱动电路、表示电路以及通信电路等硬件电路进行详细分析,接着阐述了软件设计的功能需求与通信协议;最后,通过马尔可夫模型计算法与故障树分析法对正线道岔控制单元的可靠性、安全性、可维修性以及抗干扰性进行详细评估并验证测试,结果表明控制单元符合现代有轨电车正线道岔轨旁控制设备安全标准的要求。所设计的正线道岔控制单元已完成初步模拟测试,实践证明,该控制单元能够满足现代有轨电车控制系统道岔转换的需求,同时还具有体积小、功能完整、性能稳定、运行效果良好等特点,有较强的工程实用价值。
【关键词】：轨道交通 有轨电车 道岔控制 交叉感应环线 可靠性 安全性
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.433
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外发展过程及现状10
• 1.2.2 国内发展过程及现状10-11
• 1.3 现代有轨电车适应性分析11-13
• 1.3.1 现代有轨电车的主要特点11-12
• 1.3.2 现代有轨电车的技术特征12-13
• 1.4 论文的组织结构及主要内容13-14
• 1.4.1 组织结构13
• 1.4.2 主要内容13-14
• 2 现代有轨电车道岔控制关键技术分析14-20
• 2.1 关键技术的设计基础14-15
• 2.1.1 设计依据分析14
• 2.1.2 应用特点分析14-15
• 2.2 关键技术的功能原理15-16
• 2.2.1 基本功能分析15
• 2.2.2 工作场景分析15-16
• 2.3 道岔控制的技术设计16-19
• 2.3.1 技术设计思路16-17
• 2.3.2 道岔控制流程17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 正线道岔轨旁控制单元设计与分析20-33
• 3.1 道岔控制需求分析20-21
• 3.2 道岔控制模式分析21-22
• 3.2.1 自动控制模式21
• 3.2.2 人工控制模式21-22
• 3.2.3 其他控制模式22
• 3.3 道岔控制方案设计22-32
• 3.3.1 无线通信方式比选24-27
• 3.3.2 道岔分散控制方案27-29
• 3.3.3 道岔控制单元功能29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 正线道岔轨旁控制单元硬软件设计33-45
• 4.1 列车控制系统整体结构33-34
• 4.2 道岔控制单元硬件设计34-40
• 4.2.1 微处理器电路35-36
• 4.2.2 检测电路36-37
• 4.2.3 驱动电路37-38
• 4.2.4 表示电路38-39
• 4.2.5 通信电路39-40
• 4.3 道岔控制单元软件设计40-44
• 4.3.1 功能需求分析40-42
• 4.3.2 通信协议分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 正线道岔轨旁控制单元RAMS分析45-54
• 5.1 控制单元可靠性评估45-49
• 5.1.1 可靠性框图45
• 5.1.2 可靠性计算45-48
• 5.1.3 可修复时间48-49
• 5.2 控制单元安全性评估49-51
• 5.2.1 故障树分析49-50
• 5.2.2 安全性计算50-51
• 5.3 控制单元抗干扰性评估51-53
• 5.3.1 模拟测试平台51-52
• 5.3.2 模拟测试结果52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间的研究成果59

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