列控系統(tǒng)是高速鐵路信號系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)和核心設(shè)備,隨著我國高速鐵路信號技術(shù)的飛速發(fā)展,信號設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)不斷更新?lián)Q代。CTCS-3級列控系統(tǒng)適用于時速300km/h以上的高速線路,是保障列車高速、安全運行的核心。隨著我國自動駕駛技術(shù)的發(fā)展,將其應(yīng)用于CTCS-3級列控系統(tǒng)中,對于我國列控系統(tǒng)的自主化研發(fā)具有重要意義。本文以自動駕駛技術(shù)在CTCS-2級列控系統(tǒng)上的成功應(yīng)用為參照,將自動駕駛技術(shù)與CTCS-3級列控系統(tǒng)進行結(jié)合,研究應(yīng)用于高鐵信號系統(tǒng)的自動駕駛算法,并對CTCS-3+ATO列控車載系統(tǒng)仿真測試系統(tǒng)的實現(xiàn)進行了詳細介紹。本文的具體研究內(nèi)容如下:首先對CTCS-3級列控系統(tǒng)組成、系統(tǒng)功能以及列車自動駕駛ATO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進行了介紹,并以此為基礎(chǔ)分析了CTCS-3+ATO列控系統(tǒng)構(gòu)想,分析了應(yīng)用ATO技術(shù)之后CTCS-3級列控車載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化及功能需求。其次分析了車載仿真測試系統(tǒng)的總體設(shè)計,對系統(tǒng)層次進行了劃分,對測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及實現(xiàn)方案進行了介紹,并在分析了車載仿真測試系統(tǒng)功能架構(gòu)的基礎(chǔ)上,重點對系統(tǒng)的模擬駕駛界面模塊、信息接收及處理模塊、超速防護模塊、列車運行... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CTCS-3級列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CTCS-3級列控系統(tǒng)與列車自動駕駛車載仿真測試平臺實現(xiàn)-8-TrainSupervisionSystem，列車自動監(jiān)督系統(tǒng))子系統(tǒng)[22]。ATO子系統(tǒng)主要完成站間自動運行、列車速度調(diào)整及列車進站定點停車，并能夠接受控制中心的運行調(diào)度命令，實現(xiàn)列車運行自動調(diào)整；ATP是安全系統(tǒng)，其主要功能是通過車載ATP和地面設(shè)備間的信息傳輸實現(xiàn)列車的安全間隔控制、超速防護以及車門控制；ATS系統(tǒng)主要用于監(jiān)督和控制列車運行[23]。ATP、ATO、ATS與地面相應(yīng)配套系統(tǒng)結(jié)合，以實現(xiàn)ATC閉環(huán)控制功能。在列車運行過程中，應(yīng)答器等地面設(shè)備將列車速度信息、位置信息等發(fā)送給ATP，此類信息經(jīng)由ATP系統(tǒng)處理后發(fā)送給ATO系統(tǒng)，同時ATO系統(tǒng)接收ATS系統(tǒng)下達的列車運行時刻等信息，ATO綜合以上信息計算得到目標速度曲線[24]，自動控制列車運行，主要包括牽引、制動、惰行等，從而實現(xiàn)列車自動駕駛。ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖2.2所示。圖2.2ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同時，ATO系統(tǒng)需在ATP系統(tǒng)的防護下控制列車，使列車按照生成的目標速度曲線運行，當(dāng)列車超速時，ATP系統(tǒng)將采取緊急制動。ATO、ATP、ATS作為一個不可分割的整體，其系統(tǒng)間的信息交互情況如圖2.3所示。ATO系統(tǒng)接收來自于ATS系統(tǒng)的行車命令、目的地碼、運行時間等信息，同時在收到車載ATP發(fā)送的允許控車指令后，在ATP系統(tǒng)的監(jiān)控下，進行牽引、制動命令等信息的交互，以實現(xiàn)列車的自動、安全、舒適運行。整個駕駛過程中，司機可實時對列車進行監(jiān)控，必要時通過駕駛臺可轉(zhuǎn)化為人工駕駛[25]。

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-9-圖2.3ATC系統(tǒng)信息交互圖2.2.2列車自動駕駛系統(tǒng)功能分析根據(jù)上節(jié)對ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的介紹，分析可知ATO系統(tǒng)的基本功能包括[26]：(1)自動駕駛功能首先，可自動對列車運行速度進行調(diào)整。ATO車載控制器完成列車運行過程中列車運行速度與列車最大限速和目標速度的實時比較，并自動給出控制指令（牽引、制動），實現(xiàn)列車自動駕駛；同時盡可能的減少列車在牽引、惰行及制動之間來回轉(zhuǎn)換，以滿足乘坐的安全性、準時性、舒適性等指標。其次，可精確控制列車停車點。進站精確停車是ATO的基本功能。列車需進站停車時，ATO系統(tǒng)根據(jù)列車當(dāng)前運行速度、制動率及所處位置，計算得到合理的列車制動曲線，然后控制列車以最合適的制動率準確的在規(guī)定點停車，停車誤差可控制在0.5m以內(nèi)。若停車時超過了停車點，在確保安全的前提下，ATP允許列車后退一定距離；若超過后退速度限制值(5km/h)，車載設(shè)備則會向司機發(fā)出聲光報警。第三，可實現(xiàn)車站自動發(fā)車。列車處于ATO模式下且車門已關(guān)閉時，駕駛員按下自動駕駛按鈕，從而驅(qū)動列車自動發(fā)車。ATO通過預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)提供牽引控制。第四，可實現(xiàn)區(qū)間臨時停車。如區(qū)間內(nèi)列車運行前方發(fā)生事故或停有車輛時，車載ATP首先給出停車點的位置以及制動曲線，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給ATO車載單元，ATO車載單元接收到信息后啟動列車控制器輸出制動命令，使列車在目標點前10m左右安全停車。在列車緊急停車或速度超過緊急制動曲線時，ATP將啟動緊急制動，同時ATO

【參考文獻】：
期刊論文
[1]親歷者王夢恕 高鐵:中國制造的亮麗名片[J]. 張璐晶.  中國經(jīng)濟周刊. 2018(45)
[2]C3+ATO系統(tǒng)與站臺門的接口設(shè)計[J]. 劉磊,周超.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(19)
[3]高速鐵路自動駕駛系統(tǒng)方案設(shè)計研究[J]. 李一楠,鄭理華,徐效寧.  鐵道運輸與經(jīng)濟. 2018(10)
[4]智能鐵路總體架構(gòu)與發(fā)展展望[J]. 王同軍.  鐵路計算機應(yīng)用. 2018(07)
[5]中國鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 趙德生.  高速鐵路技術(shù). 2018(01)
[6]列車自動駕駛系統(tǒng)（ATO系統(tǒng)）在地鐵中的應(yīng)用[J]. 趙紅.  電子世界. 2014(07)
[7]遺傳算法研究綜述[J]. 葛繼科,邱玉輝,吳春明,蒲國林.  計算機應(yīng)用研究. 2008(10)
[8]列車運行控制技術(shù)的發(fā)展與系統(tǒng)研究[J]. 裘韌.  電氣化鐵道. 2007(03)
[9]一種實用高速鐵路ATP算法的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 郭彤城,慕春棣,劉韌,沈卓力.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2000(07)

碩士論文
[1]CTCS-2級列控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[D]. 常峰.蘭州交通大學(xué) 2017
[2]列車牽引計算仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 張東欣.北京交通大學(xué) 2016
[3]基于灰色理論的列車自動駕駛系統(tǒng)研究[D]. 李瑞璟.蘭州交通大學(xué) 2015
[4]列車牽引計算系統(tǒng)研究[D]. 金建飛.西南交通大學(xué) 2010
[5]基于遺傳算法的列車自動駕駛系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 張強.北京交通大學(xué) 2008



本文編號：3057563