地铁OCC行车调度仿真培训系统的虚拟列车群模块设计与开发.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页摘 要随着城市轨道交通的迅速发展，对各类地铁运营人员的需求大增传统的培训方式由于费用高、效率低，已无法满足要求在这种背景下，利用计算机仿真技术来进行培训的方式应运而生，这种方式不仅费用低，而且效率高而地铁行车调度仿真培训系统作为整个OCC(运营控制中心)调度仿真培训系统的重要组成部分，将为OCC行车调度人员的培训提供强有力的支持行车调度仿真的核心内容是模拟线路上车流(简称虚拟列车群)的运行情况，为整个轨道交通综合仿真培训系统提供所有列车对象仿真模型，每一列车模型都是以牵引计算理论为基础，建立运行模型，列车由虚拟司机驾驶，列车的运行受信号系统和运行图的约束当前国内对列车群的研究，主要是针对列车运行图的铺画和运行线的调整，仿真模块大多是模拟列车按铺画的运行图运行的情况，对线路条件、列车特性及信号系统特点处理的都比较简单因此，本文对虚拟列车群的设计与开发具有非常重要的现实意义本文结合地铁OCC行车调度仿真培训系统的功能，在对虚拟列车群功能深入了解的基础上，对虚拟列车群模块进行了设计开发本文首先明确了行调仿真培训系统的功能、组成以及列车运行相关基础环境；然后，针对城市轨道交通列车运行之特点，对虚拟列车群进行功能需求分析；在此基础上，对列车群模块进行了详细的设计与实现，主要包括：虚拟司机数据结构的设计及实现；列车运行模型的建立及具体实现；ArP的建模与实现；列车群控制管理功能的设计与实现。

最后，将虚拟列车群模块应用到行调仿真培训系统中，结合该仿真培训系统的功能，对列车群功能进行了测试与验证并具体从两个案例出发，阐述列车群功能的仿真实现及该系统对行调人员的培训功能仿真结果表明，将此列车群模块应用到仿真培训系统中，不仅能为调度员提供一个真实的运营环境，还能验证线路的通过能力，并能模拟各种非正常行车，实现对调度人员的培训功能关键字：列车群；虚拟司机；列车运行仿真；ATP；运行故障西南交通大学硕士研究生学位论文 第1I页AbstractWim t11e ralpid devclopment of me railway，more强d morc railway dispatchers areneeded．Because of泐much cxpense觚d low e伍ci肌cy t11e仃aditional way of删ngmilway dispathers h撇’t already met me嘲uirem饥t．So廿lat a kind of new仃aining way t11atusiIlg computer simulation tcchnology t0仃ain railway dispatlle瑙emerges，which is loweXpense and lligh e伍ci饥cy．And OCC tra伍c dispatcher siInul撕on佩niIlg system is孤importaIlt p硼of tlle OCC diSpatcher simulation仃也ing syst锄．n will即访de s仃0ngsupport for me raLilway仃a蚯c diSpatcher仃aining．Simula_ting t11e operation of m flow on line(访mlal仃ain孕．0up)is me core cont钮t of也e OCC勺陋街c diSpatcher simulation．It pr0访des allⅡle臼嘲n silnulation model for theentire rail仃ansit compreheIlsive siIIlulation仃a．ining syStem．EVe巧仃a协estaLblishes meoperation model on也e baSis of仃action嘲Culation thc0哆ne砌n is“Ved by Vi咖aldriVer，and Cons仃ainted by si弘a1 system and打如dia罢乒am．Nowd∞，s，me researcll of仃ain毋10up at home is mainly t0 aim at me shop pain衄g and adjus缸11ent of the仃ain dia伊锄，aIld the line condition，俩n propeni髓aIld Chara曲eristics of si印a1 system仃ca缸nent arequite simple．Thereforc，in this paper，tlle desi弘and deVel叩ment of vil札a1砌n group h觞V豇y缅1portant practical significancc．Combined t0 the f11rl砸on of tlle me仃o OCC dispatclling simulation tra血ing systemthe virtual仃ain昏．0up is desi弘ed and developed on tlle basis of tlle realization of thef11nction of tlle、，irnlal仃ain group．T11is p印er first i11昀duc懿me缸1砸on aIld C0mpositionof me shulation 砌Iling system 趾d the b嬲ic 眺nment related trailloperation．Then，c0ⅡlbiIled t0 tlle charact耐stic of仃ain opera缸on，、，irtual仃ain目．0up h嬲be％made缸ailed fIlnctional requirc瓶ent趾alysis．Thcll，me modules are desi盟cd觚dimplem胁ted，including the design锄d抽1p1锄ent of data strumurc for virtual嘶Ver，themodeling踮d impl锄entation of仃ain opera：tion，the modeling觚d面1ple虹l髓tation ofAI’P’the design and inlplemention f．0r仃ain目．oup contr01 management mnction．Finally’也e帆al俩ngroup is applied t0 me simulation n前ning system．Combined wim me如nctionof me simulation砌ning system，the胁ction are testod and verificated．And仃om twoconcrete c嬲es，mis paper eXpouIlds也e iIIlpletement of也e simulation of缸n group锄d也e血nction for仃aining dispatchers．The simulation results show mat the仃血group module is applied t0 tlle simulation锄ning system，not only c姐provide the dispatcher a real 0p训ion锄、，ironm即t，but also canV积匆也e abili锣of the line她u曲，趾d c锄simulate V撕olls abno咖a1酾ving，rcalize thedispatcher嘲ning fhnction．1沁ywords：trajll group；V砷脚蹦V％simulation of删n 0peration；ATP；0pera：tiIlg f撕lt西南交通大学硕士研究生学位论文 第1II页目 录第1章绪论……………………………………………………………………………………11．1课题研究背景及意义…………………………………………………………………l1．2国内外研究现状………………………………………………………………………21．3课题来源及论文研究内容…………………………………………………………．．41．3．1课题来源………………………………………………………………………．．41．3．2论文研究内容…………………………………………………………………．．41．4论文内容安排………………………………………………………………………。

4第2章相关背景知识介绍…………………………………………………………………62．1行车调度仿真培训系统的组成………………………………………………………62．1．1教员系统…………………………………………………………………………72．1．2学员系统…………………………………………………………………………92．1．3运算服务器系统………………………………………………………………．102．2列车运行相关基础环境介绍…………………………………………………………112．2．1运行图……………………………………………………………………………112．2．2区域控制器……………………………………………………………………122．2．3信号机…………………………………………………………………………．122．3本章小结……………………………………………………………………………．1 3第3章虚拟列车群模块功能需求分析…………………………………………………．．143．1虚拟列车群功能概述………………………………………………………………143．2虚拟列车群模块结构………………………………………………………………143．3功能需求分析………………………………………………………………………。

153．3．1虚拟司机…………………………………………………………………………153．3．2列车运行计算…………………………………………………………………1 63．3．3 ATP超速防护…………………………………………………………………．．173．3．4列车群控制管理………………………………………………………………．173．4本章小结……………………………………………………………………………一18第4章虚拟列车群模块的设计与实现……………………………………………………194．1开发环境的介绍……………………………………………………………………．1 94．2虚拟司机模块的设计与实现………………………………………………………．194．2．1虚拟司机数据结构的设计……………………………………………………．194．2．2虚拟司机的实现………………………………………………………………204．3列车运行计算模块的设计与实现…………………………………………………．．254．3．1列车运行模型的建立…………………………………………………………．．254．3．2列车运行计算模块的实现……………………………………………………．．30西南交通大学硕士研究生学位论文 第Ⅳ页4．4 ATP模块的设计与实现………………………………………………………………344．4．1 ATP的建模………………………………………………………………………344．4．2 ATP模块的实现………………………………………………………………．．374．5列车群控制管理模块的设计与实现………………………………………………394．5．1列车群模型的建立……………………………………………………………．．394．5．2运行控制子模块的设计与实现………………………………………………．424．5．3故障管理子模块的设计………………………………………………………444．。