基于WPF技术的ATS仿真系统设计及实现

发布时间：2020-04-18 02:25

【摘要】：随着城市化进程的不断加快,我国城市人口迅猛增长。城市轨道交通成为居民出行的主要交通工具,极大的缓解了交通拥堵。基于通信的列车运行控制系统(Communication Based Train Control,CBTC)可以看作为城轨交通的大脑,它负责指挥整个城轨交通网,保证列车可以高效、有序及安全地运行。列车自动监控系统(Automatic Train Supervision,ATS)系统是CBTC系统的监督和控制中心,可用于实现对大密度和大流量城轨交通运输的自动化管理和调度。一个界面友好,功能完备的ATS仿真系统能够让科研人员更方便地进行相关研究,为相关专业的学生提供ATS系统教学协助。为了满足与ATS系统相关的教学及科研需求,本文利用WPF技术设计并实现了 ATS仿真系统。论文首先根据ATS系统结构及原理,明确了 ATS仿真系统每个功能模块的基本功能;然后完成了从架构、界面到核心功能的设计;最后利用WPF、Mysql等技术,在Windows系统中开发实现了ATS仿真系统,并完成了与CBTC其它子系统的联调联试。论文的具体研究内容如下:(1)仿真系统的开发采用了WPF(Windows Presentation Foundation)技术。本文在实现ATS仿真系统逻辑控制及数据采集的基础上,利用WPF的界面设计语言—XAML(Extensible Application Markup Language)完成了仿真系统的交互界面设计。相比于传统的Winform开发技术,WPF技术可以有效地将交互界面设计与逻辑控制分开处理,使前后端形成一种高内聚-低耦合的结构。(2)本文设计与实现了 ATS仿真系统的架构、界面及核心功能模块。论文将WPF技术中的MVVM(Model-View-ViewModel)开发模式应用到ATS仿真系统架构的设计。本文实现的ATS仿真界面能够充分反映和监督站场及列车状态,同时显示界面提供操作功能,即对信号机、道岔等信号设备进行人工操作。论文设计与实现的系统核心功能模块包括时刻表编辑、列车的识别与追踪、仿真系统与外部的通信及自动排列进路等。(3)自动排列进路是ATS仿真系统的核心功能,实现自动排列进路的关键在于进路的自动搜索。本文采用了启发式搜索——A星搜索算法实现进路搜索,大幅提高了进路搜索效率。(4)本文将开发完成的ATS仿真系统与联锁及区域控制器(Zone Controller,ZC)等其他CBTC仿真子系统进行联调,实现对ATS仿真系统功能的验证。验证结果表明,功能模块均可以正常稳定的运作。本文所设计的ATS仿真系统实现了 ATS系统的基本功能,达到了预期目标且具有较好的适用性。
【图文】：

逑时指出ＡＴＳ仿真系统中需要继续完善的工作。逡逑论文的主要框架如图１－１所示。逡逑绪论逡逑第一章逦研[偙尘凹耙庖邋危粒裕酉低逞绣酬枳捶治黾白芙徨义希保蓿�ｖ－：．－ｒ邋＞■■；．逦．邋ｉ逦ｌ．邋逦逦—．—」逡逑知识逡逑￥一胃逦ＣＢＴＣ系统简介逦ＡＴＳ系统结构及功能原评逦ＷＰＦ技术的简介逡逑的ＡＴＳ仿真系统架构及界面设计逡逑ｆ邋＊逦…一一逡逑逦逦邋逦，逦ＡＴＳ仿�?系统的前端界面设计逡逑ＡＴＳ仿真系统的整体架构设计逦．－１－％逡逑逦逦逦逦逦逦邋—逦逦，．一邋Ｉ邋、、、＿？逡逑．逦逦逦逦…—逦．ｔＬ．．邋．邋．－一逦逦——逦－逦｜逦１逦：逡逑—廿逦逦ｉ逦站场图显￥逦运行图显示逦日志记录显示逡逑ＷＰＦ技术中ＭＶＶＭ开发模型简介邋＿—－逦，／＼、逦－邋－逡逑－－．．．—逦逦！数据逦曰志层逡逑ＭＶＶＭ模型应ｔｔｉ到逦结构苎恕ｉ》示绘制逦记录逡逑ＡＴＳｔｔ真系统架构设计中逦设计７＾逦界面：！施逦＿邋＾逡逑Ｌ一一＿＿＿＿＿．一－一邋＾计设计逦设计设计逦３１新逡逑ＡＴＳ仿真系统的核心功能模块设计逡逑逦逦——逦—逦邋逦邋＇逡逑列车识别与追踪逦时刻表编辑逦ＡＴＳ与外部的通信逦自动排列进路逡逑／Ｋ逦．邋

２．１．２邋ＡＴＳ系统的结构逡逑ＡＴＳ系统由运营控制中心设备、车站设备、仿真培训中心以及车辆段停车场逡逑设备组成［３４］。ＡＴＳ系统结构图如图２－２所示。逡逑ＡＴＳ系统是一种多层次、分布交互式系统，系统中各个子系统的配置是分层逡逑的。系统的最高层为运营控制中心，相比之下车站ＡＴＳ系统则处于系统的较低层逡逑［３５］。该结构采用了双机冗余的分布式模式，即运营控制中心ＡＴＳ设备与车站ＡＴＳ逡逑分机之间的通信方式采用了冗余机制，同时局域网内服务器和调度员之间的通信逡逑也是冗余的，，这种冗余通信机制有效提高了通信的安全性。ＡＴＳ系统中各个设备逡逑的功能为：逡逑运营控制中心：控制中心是整个ＡＴＳ系统的核心，主要可以实现时刻表编辑、逡逑运行图绘制、列车运行调整、列车识别与追踪以及列车的自动进路控制功能，即逡逑ＡＴＳ系统的主要功能实现均由控制中心完成。同时控制中心可以实时显示列车的逡逑８逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.9;U284.48

【参考文献】

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1 卢楠;庞彦知;李少鹏;;城市轨道交通区域控制器布置数量研究[J];铁路计算机应用;2015年04期

2 邓红元;;全自主知识产权FZL300型CBTC系统助力城轨发展[J];现代城市轨道交通;2014年01期

3 何平;邝定照;;阿尔斯通URBALIS列车防护原理简介[J];科技信息;2011年12期

4 毕危危;;西门子CBTC信号系统在中国城市轨道交通的应用[J];铁道通信信号;2010年06期

5 张德明;;CBTC制式下的ATS子系统研究[J];铁道通信信号;2009年12期

6 杨静;;西门子信号系统在中国城轨交通的应用[J];现代城市轨道交通;2007年03期

7 郭庆军;赛云秀;;我国城市地铁交通的发展分析[J];交通企业管理;2007年01期

8 严兵;;生产者/消费者问题的分析和实现[J];西华大学学报(自然科学版);2006年02期

9 唐涛;郜春海;李开成;燕飞;;基于通信的列车运行控制技术发展战略探讨[J];都市快轨交通;2005年06期

10 龙广钱,周林明,王鲲;广州地铁3号线SelTrac S40系统[J];铁道通信信号;2005年10期

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1 刘晓娟;城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D];兰州交通大学;2009年

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2 姜淞;ATS沙盘教学演练系统的设计与实现[D];北京交通大学;2016年

3 王成志;城市轨道交通ATS系统中车站分机的研究与设计[D];兰州交通大学;2015年

4 李铮;基于CBTC的ATS系统与外系统接口模块的设计与实现[D];中国铁道科学研究院;2014年

5 田晓莉;基于CBTC的ATS列车进路控制技术研究[D];西南交通大学;2014年

6 张太花;ATS列车追踪的设计与实现[D];西南交通大学;2013年

7 周华伟;基于CBTC的ATS操作模块的设计与实现[D];西南交通大学;2010年

8 张柳;城市轨道交通ATS车次号系统的研究与设计[D];西南交通大学;2009年

9 汪现雨;ATS仿真系统交互式开发平台的研究与实现[D];同济大学;2006年

本文编号：2631600