基于FPGA的軌道交通車載自動防護子系統(tǒng)研究與實現
發(fā)布時間：2021-07-13 06:48
近年來,隨著經濟的發(fā)展和人口數量的增加,社會對鐵路交通的需求越來越大,對軌道交通安全控制系統(tǒng)的要求越來越苛刻,因此對車載自動防護（Automatic Train Protection,ATP）子系統(tǒng)安全性能和可靠性能要求越來越高。本課題是基于FPGA的軌道交通車載自動防護子系統(tǒng)研究與實現,系統(tǒng)根據列車的速度、位置、臨時限速、移動授權、軌道占用情況和接口信息實現對列車的超速防護和車門控制,系統(tǒng)采用硬件和軟件聯合設計方式,使用FPGA設計列車防護算法即“三取二”算法,提高系統(tǒng)的可靠性、可用性和安全性,實現了超速防護和車門控制功能。系統(tǒng)硬件設計包含了輸入EMC板、輸入板、輸出板、輸出繼電器板和公共板,實現了原理圖設計和PCB板制作,編寫了基于FPGA的輸入板、輸出板和公共板代碼,實現了FPGA對車輛信息的采集和控制,系統(tǒng)的同步和自檢,通過系統(tǒng)測試平臺對系統(tǒng)進行測試,并對測試結果進行分析,測試結果表明系統(tǒng)性能穩(wěn)定,功能符合設計要求。
【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
CBTC系統(tǒng)典型功能組成框圖
樂?列車超速或者與敵對列車相撞，控制車門和屏蔽門防止乘客和工作人員發(fā)生危險[26]。ATP系統(tǒng)與自動運行(ATO)系統(tǒng)相結合，完成對列車自動運行速度的控制，與計算機連鎖系統(tǒng)通信，根據連鎖系統(tǒng)向ATP系統(tǒng)發(fā)送的屏蔽門信息，實現對屏蔽門的控制和監(jiān)督。ATP系統(tǒng)主要包括車載ATP系統(tǒng)和地面ATP系統(tǒng)，地面ATP系統(tǒng)又分為室內部分和室外部分，室內部分的地面ATP系統(tǒng)主要包括區(qū)域控制器ZC、數據存儲單元DSU和軌旁電子單元LEU等，室外部分的地面ATP系統(tǒng)主要包括應答器和次級軌道占用檢測設備等[27]，ATP系統(tǒng)內部組成框圖如下2.2所示。圖2.2ATP系統(tǒng)內部組成框圖2.1.3ATP系統(tǒng)功能ATP系統(tǒng)是直接保護列車運行和提高線路運營效率的安全控制系統(tǒng)，能夠對追蹤列車的間隔進行有效防護，實現對列車運行速度的監(jiān)督和控制以及位置的自主定位，采用車載設備和地面設備聯合控制的方式，根據道路狀態(tài)和限速條件確保與追蹤列車的安全行車間隔，不斷的將列車的實際運行速度與推薦速度或者限制速度速度作比較，防止列車超速和相撞[28-29]。（1）測速定位列車的實際運行速度和列車的位置是與速度和距離有關信息的基本條件，ATP系統(tǒng)使用速度傳感器和測試雷達測量列車的運行速度，從而計算列車的位移和安全距離，通過電子地圖和里程計等定位裝置實現列車的精準定位，并且通過地面ATP系統(tǒng)對列車二次定位。
FPGA的內部結構
【參考文獻】：
期刊論文
[1]車載ATP仿真測試環(huán)境中接口單元的設計與實現[J]. 楊凱,柯長博,薛仁溥. 控制與信息技術. 2019(03)
[2]基于SCADE的列控系統(tǒng)車載ATP軟件建模研究[J]. 王錫奎,田建兆,王若昆,張菊. 高速鐵路技術. 2019(01)
[3]基于三維視景的車載ATP仿真系統(tǒng)研究[J]. 向美柱,鄭杰良,張銘瑤,王懷松. 現代城市軌道交通. 2018(11)
博士論文
[1]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 劉曉娟.蘭州交通大學 2009
碩士論文
[1]軌道交通駕駛仿真系統(tǒng)設計與應用[D]. 劉慧勇.北京交通大學 2018
[2]基于SCADE的ATP建模與驗證[D]. 胡春鳳.西南交通大學 2018
[3]城市軌道交通ATO和ATP冗余邏輯單元的設計與實現[D]. 何杰文.蘭州交通大學 2018
[4]低壓低漏電瞬態(tài)抑制二極管工藝設計[D]. 范志為.蘭州交通大學 2017
[5]基于FPGA的AES算法硬件實現優(yōu)化及其系統(tǒng)設計[D]. 王佳.深圳大學 2017
[6]基于通信的列車自動控制系統(tǒng)中ATP沖標防護的研究與實現[D]. 劉明.北京交通大學 2017
[7]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)車載ATP的研究[D]. 任林杰.蘭州交通大學 2017
[8]基于CBTC的ATS列車報點技術研究[D]. 李夏洋.西南交通大學 2017
[9]基于SCADE的CBTC系統(tǒng)移動授權建模與驗證[D]. 楊巧.西南交通大學 2017
[10]基于FPGA的SPI與ⅡC總線通信系統(tǒng)的設計與實現[D]. 董雪.寧夏大學 2017
本文編號：3281572
【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
CBTC系統(tǒng)典型功能組成框圖
樂?列車超速或者與敵對列車相撞，控制車門和屏蔽門防止乘客和工作人員發(fā)生危險[26]。ATP系統(tǒng)與自動運行(ATO)系統(tǒng)相結合，完成對列車自動運行速度的控制，與計算機連鎖系統(tǒng)通信，根據連鎖系統(tǒng)向ATP系統(tǒng)發(fā)送的屏蔽門信息，實現對屏蔽門的控制和監(jiān)督。ATP系統(tǒng)主要包括車載ATP系統(tǒng)和地面ATP系統(tǒng)，地面ATP系統(tǒng)又分為室內部分和室外部分，室內部分的地面ATP系統(tǒng)主要包括區(qū)域控制器ZC、數據存儲單元DSU和軌旁電子單元LEU等，室外部分的地面ATP系統(tǒng)主要包括應答器和次級軌道占用檢測設備等[27]，ATP系統(tǒng)內部組成框圖如下2.2所示。圖2.2ATP系統(tǒng)內部組成框圖2.1.3ATP系統(tǒng)功能ATP系統(tǒng)是直接保護列車運行和提高線路運營效率的安全控制系統(tǒng)，能夠對追蹤列車的間隔進行有效防護，實現對列車運行速度的監(jiān)督和控制以及位置的自主定位，采用車載設備和地面設備聯合控制的方式，根據道路狀態(tài)和限速條件確保與追蹤列車的安全行車間隔，不斷的將列車的實際運行速度與推薦速度或者限制速度速度作比較，防止列車超速和相撞[28-29]。（1）測速定位列車的實際運行速度和列車的位置是與速度和距離有關信息的基本條件，ATP系統(tǒng)使用速度傳感器和測試雷達測量列車的運行速度，從而計算列車的位移和安全距離，通過電子地圖和里程計等定位裝置實現列車的精準定位，并且通過地面ATP系統(tǒng)對列車二次定位。
FPGA的內部結構
【參考文獻】：
期刊論文
[1]車載ATP仿真測試環(huán)境中接口單元的設計與實現[J]. 楊凱,柯長博,薛仁溥. 控制與信息技術. 2019(03)
[2]基于SCADE的列控系統(tǒng)車載ATP軟件建模研究[J]. 王錫奎,田建兆,王若昆,張菊. 高速鐵路技術. 2019(01)
[3]基于三維視景的車載ATP仿真系統(tǒng)研究[J]. 向美柱,鄭杰良,張銘瑤,王懷松. 現代城市軌道交通. 2018(11)
博士論文
[1]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 劉曉娟.蘭州交通大學 2009
碩士論文
[1]軌道交通駕駛仿真系統(tǒng)設計與應用[D]. 劉慧勇.北京交通大學 2018
[2]基于SCADE的ATP建模與驗證[D]. 胡春鳳.西南交通大學 2018
[3]城市軌道交通ATO和ATP冗余邏輯單元的設計與實現[D]. 何杰文.蘭州交通大學 2018
[4]低壓低漏電瞬態(tài)抑制二極管工藝設計[D]. 范志為.蘭州交通大學 2017
[5]基于FPGA的AES算法硬件實現優(yōu)化及其系統(tǒng)設計[D]. 王佳.深圳大學 2017
[6]基于通信的列車自動控制系統(tǒng)中ATP沖標防護的研究與實現[D]. 劉明.北京交通大學 2017
[7]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)車載ATP的研究[D]. 任林杰.蘭州交通大學 2017
[8]基于CBTC的ATS列車報點技術研究[D]. 李夏洋.西南交通大學 2017
[9]基于SCADE的CBTC系統(tǒng)移動授權建模與驗證[D]. 楊巧.西南交通大學 2017
[10]基于FPGA的SPI與ⅡC總線通信系統(tǒng)的設計與實現[D]. 董雪.寧夏大學 2017
本文編號：3281572
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