列车运行模拟数据生成软件的设计与实现

作     者：董渠江 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈荣武

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：城市轨道交通 CBTC系统 车载环境模拟 列车运行状态数据 模拟数据生成 改进遗传算法 

摘      要：目前,城市轨道交通列车控制系统普遍采用基于通信的列车控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统,其中的列车运行监督系统(Automatic Train Supervision,ATS)起着顶层监视和控制作用。本文以ATS系统测试中车载环境模拟系统的列车运行模拟数据生成为目标,研究了车载运行过程中的列车运行数据内容,确定了数据生成技术方案,设计并实现了列车运行模拟数据自动生成软件。本文的主要研究成果如下。首先,介绍了ATS系统测试环境模拟系统结构组成以及车载环境模拟的系统功能与通信接口,然后对车载控制器与外部系统的接口数据进行了分析,基于分析的接口数据,定义了车载环境模拟中的列车运行数据,分析并确定了数据生成总体技术方案。其次,对系统进行了需求分析与系统设计。包括总体、接口和功能需求分析;设计了系统总体流程与系统总体架构。基于接口需求与数据生成技术方案,设计了系统所需数据结构与基础数据计算算法。基于系统总体架构,对模拟数据生成软件的界面、各功能模块以及数据库等方面进行了详细设计。然后,程序实现了列车运行过程中的列车位置-速度、位置-加速度以及位置-牵引/制动信息等基础数据计算算法。基于设计的软件架构,对模拟数据生成软件的界面与主要功能进行了实现。最后,以某地铁部分实际线路数据以及车辆仿真数据为数据来源,对列车运行模拟数据自动生成软件进行了测试与分析。分析结果表明,该软件能够根据输入的计划图功能数据和站场图数据,自动生成多场景下的符合车辆牵引制动特性以及区间运行时分要求的列车运行模拟数据,可以为车载环境模拟系统提供列车正常运行的模拟数据。此外,设计的用于基础数据计算的改进遗传算法比标准遗传算法性能更优。