CBTC车载设备仿真测试系统的研究与实现

摘要

城市轨道交通由于大运量、节能、环保等优点成为解决城市交通拥堵问题的首选。同时随着通信技术、控制技术和计算机技术的发展而发展起来的CBTC通信制式，能够有效地减少列车间隔，缩短发车时间提高轨道交通效率，成为城市轨道交通首选通信制式。但是CBTC系统多被国外厂商所垄断，为了填补空缺，国内各信号厂商也在积极研发CBTC系统。在研发过程中如何发现正在研发的系统中存在的功能性问题，成为阻碍CBTC国产化的屏障，特别是与行车安全息息相关的车载设备对于出厂要求更是严谨。
　　本文针对上述问题，运用计算机仿真技术提出了一个基于CAN总线的CBTC车载设备仿真测试系统。首先本文对CBTC系统构成进行分析与研究，以CBTC车载设备各个外部接口为对象，对CBTC车载设备仿真测试系统的结构进行分析，并对硬件平台进行设计。然后，根据车载设备各个接口功能和系统需求，运用面向对象的方法对系统软件和系统所需数据结构进行设计。最后，编写典型案例测试脚本，使测试系统可以对典型案例进行自动测试，根据结果比对算法自动评测测试结果。
　　CBTC车载设备仿真测试系统，不仅可以进行自动测试还可以人工测试，不论哪种测试都可以对CBTC车载设备进行功能测试，并将测试数据进行保存生成测试日志，以供测试人员及时发现车载设备存在的功能缺陷。
　　CBTC车载设备仿真测试系统，以CBTC车载设备各个外部接口为对象进行分析设计，使系统适用于不同厂商的CBTC产品，增强了系统的适用性。系统提供友好界面使测试人员操作简单，大大减少测试人员的工作量，增加了系统的易操作性。系统通过对CBTC车载设备的功能测试，验证了系统的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究的目的及意义

1．3 国内外仿真测试系统研究现状

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．4 论文的创新点

1．5 论文的组织结构

2 相关技术介绍

2．1 CBTC地面基础设备

2．1．1 查询应答器

2．1．2 微机计轴设备

2．1．3 联锁设备

2．1．4 信号机

2．1．5 轨旁电子单元

2．1．6 转辙机

2．1．7 紧急停车按钮

2．1．8 屏蔽门

2．2 CBTC系统技术基础

2．2．1 列车测速技术

2．2．2 列车定位技术

2．2．3 闭塞技术

2．3 CBTC系统简介

2．3．1 列车自动防护(ATP)子系统

2．3．2 列车自动驾驶(ATO)子系统

2．3．3 列车自动监督(ATS)子系统

2．4 列车模型

2．4．1 制动加速度

2．4．2 牵引加速度

2．5 测试结果算法研究

2．5．1 曲线相似判断

2．5．2 相对确定数据分析方法

2．5．3 相对不确定数据分析方法

3 CBTC车载设备仿真测试系统接口规范

3．1 CBTC车载设备仿真测试系统软件接口

3．2 CBTC车载设备仿真测试系统硬件接口

3．2．1 CPCI工控机、服务器、计算机、显示器

3．2．2 接口介绍

4 CBTC车载设备仿真测试系统软件建模

4．1 数据结构组织

4．1．1 轨道数据结构组织

4．1．2 测试数据结构组成

4．1．3 数据组织结构实现

4．2 模拟器

4．2．1 应答器模拟器

4．2．2 无线模拟器

4．2．3 列车模拟器

4．2．4 速度模拟器

4．2．5 对端模拟器

4．3 测试服务器

4．3．1 测试服务器需求分析

4．3．2 测试服务器结构组成

4．3．3 测试服务器用例分析

4．4 人机会话工作站

4．4．1 显示界面

4．4．2 设置界面

4．4．3 DMI

5 CBTC车载设备仿真测试系统实现

5．1 系统CAN总线结构设计

5．1．1 CAN协议

5．1．2 CAN帧类型和帧格式

5．1．3 CAN总线的仲裁机制和校验措施

5．1．4 CAN总线设计

5．2 硬件逻辑组成

5．3 测试实例

5．3．1 手动测试实例

5．3．2 自动测试实例

5．4 小结

6 本文总结与后期展望

6．1 全文总结

6．2 后期展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果