铁道交通运行智能化控制系统的设计与实现

发布时间：2020-08-25 10:53

【摘要】：随着我国城镇化水平的不断提升以及私家车保有量的逐年上升,城市交通拥堵问题已经成为广受社会各界关注的热点问题。而这一问题的客观存在,已经给人们的出行带来了越来越多的困扰。在这样的背景下,大力发展地铁和轻轨交通为主的城市轨道交通方式,成为了解决目前城市交通堵塞问题的最行之有效的方法。在轨道交通不断的发展的背景下,城市轨道交通已经由原来的“线条式轨道交通”的建设转向了“网络状轨道交通”的规模,这样的规模就需要利用智能化与信息技术来辅助管理以完成轨道交通正常运转的管理。本论文主要致力于针对轨道运行的自动化控制与智能化系统的研究;系统设计基于计算机技术,网络技术,信号传输技术的成熟运用,为轨道列车智能控制系统的提供了良好的技术保证。本论文主要研究的是轨道交通主要使用列车指挥自动控制系统(ATC)以及基于通信的列车自动控制系统(CBTC)。论文在设计的自动控制系统,主要根据本单位的实际需要设计了,包括是列车自动监控系统模块,列车自动防护系统模块,以及列车自动运行系统模块,数据通信模块,数据存储模块五大部分组成。论文设计,首先从轨道交通的实际需求出发,结合运行控制实际的应用,然后针对轨道交通的自动化智能系统进行了模块化设计,再是结合系统的模块化设计进行了软件程序实现设计,最后是针对系统设计的仿真测试。本论文设计的铁道交通运行智能化控制系统,在研究与设计内容上,都是基于目前国际上最流行的技术作为研究的理论依据的,并充分的考虑了轨道客车项目实际的需求,理论联系实际,最后将各项技术整合在一起,设计并最终实现了铁道交通运行智能控制的一整套系统;目前整个系统已经上线运行,并已经在铁道交通运行控制中取得不错的实际效果。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273.5;U284.48
【图文】：

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这类系统在实际的应用过程中，表现出稳定性高、技术成熟等一系列优势。然而，由于整体性能和功能上有着先天的劣势，因此已经无法适应铁路的大规模发展[17]上世纪八十年代，由于信息技术、通信技术、互联网技术以及编码技术的不断成熟，包括日本在内的发达西方资本主义国家开始大规模探索 CBTC（Communications-BaseTrain Control）系统。而发展至今，CBTC 已经成为城市轨道交通领域使用频率最高的系统，在各国铁路系统中都有大规模的应用[18]。作为一种典型的连续自动列车控制系统，CBTC 系统在实际的应用过程中，对轨道电路的依赖性非常小，同时由于采用车地双向数据通信，因此可以极大的提升通信的稳定性和可靠性，保证了信息传输的整体效果，为列车动态跟踪提供了可能[19]。以该系统为基础，控制中心列车自动监控系统可以有效的掌握行车姿态信息，并根据预设的行车时刻表，对列车的运行间隔、运行速度进行针对性的调整。这套系统不仅可以有效的缩短列车间隔、提升铁路资源的利用效率，而且对于列车控制灵活性的提升上也有一定的优势。一套完整的 CBTC 系统，包括区域控制器（ZC）、车载控制器（VOBC）数据存储单元（DSU）以及最为关键的中心自动监控系统几大部分[20]，具体系统结构情况如图 2.1 所示。

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图 2.2 ATC 系统原理图运行智能化控制系统概述运行智能化控制系统在实际的应用过程中，主要功能在于及时监控列车的运可提供集中监视、时刻表自动生成、进路自动排列、运行轨迹记录、集中监数据统计并生成相应报表等[25]，对于减轻调度人员工作强度有着重要的现实意（1）运行智能化控制系统主要是通过控制信号机、道岔、列车实时运行状态控，为调度人员提供全面的列车运行信息，并辅助调度人员对运行图进行全和管理；（2）运行智能化控制系统在实际的运行过程中，可利用 ATO 系统和自动防块的帮助下，按照运行时刻表对列车运行的全过程进行自动化监控，并对关进路情况进行及时的通报[26]。减轻调度员的工作强度；（3）运行智能化控制系统还可提供列车运行监视、自动排列进路、自动编辑自动调整列车运行状态等方面的功能支持；

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6图 2.2 ATC 系统原理图2.3 运行智能化控制系统概述运行智能化控制系统在实际的应用过程中，主要功能在于及时监控列车的运行状况。可提供集中监视、时刻表自动生成、进路自动排列、运行轨迹记录、集中监视、自动数据统计并生成相应报表等[25]，对于减轻调度人员工作强度有着重要的现实意义。（1）运行智能化控制系统主要是通过控制信号机、道岔、列车实时运行状态的有效监控，为调度人员提供全面的列车运行信息，并辅助调度人员对运行图进行全面的监视和管理；（2）运行智能化控制系统在实际的运行过程中，可利用 ATO 系统和自动防护系统模块的帮助下，按照运行时刻表对列车运行的全过程进行自动化监控，并对关键线路的进路情况进行及时的通报[26]。减轻调度员的工作强度；（3）运行智能化控制系统还可提供列车运行监视、自动排列进路、自动编辑时刻表、自动调整列车运行状态等方面的功能支持；（4）运行智能化控制系统采用分散控制、集中管理的运行方式；（5）运行智能化控制系统可以和连锁设备、自动防护系统联动，并且提供旅客导向系统等外部系统的接口[26]；（6）运行智能化控制系统为列车的运行提供监控支持，本身并不是一种安全系统。运行智能化控制系统运行原理为：无论是自动监控还是人工监控，都会对区间内的列车运行状态加以针对性的监控，所有的列车在系统中都表现为自己的车次号。当列车进入正线运行之后，系统将会根据预先设定的时刻表，赋予该列车以唯一的识别号。然后以自连锁设备所提供的信息为基础，实时跟踪列车在不同轨道区段的运行情况，调度员可以根据车次号窗内的识别号确定具体的列车[27]。进入的过程中

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