鐵路信號(hào)DMI界面專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

摘要：了解鐵道信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備、車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)、區(qū)間信號(hào)控制系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與DMI人機(jī)界面的仿真制作，進(jìn)一步了解了CTCS的DMI的基本顯示原理和操作方法。能夠理論與實(shí)踐相結(jié)合，以達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐，并在實(shí)踐中提升專(zhuān)業(yè)理論的目的，更有益于對(duì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)設(shè)備；控制系統(tǒng)；理論與實(shí)踐

一.簡(jiǎn)介

我們所選的題目CTCS列控系統(tǒng)車(chē)載DMI操作界面設(shè)計(jì)及場(chǎng)景仿真，根據(jù)列控系統(tǒng)的功能要求，對(duì)車(chē)載人機(jī)界面（DMI）建模，結(jié)合查閱其他文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)CTCS車(chē)載設(shè)備及其工作原理，分析和研究CTCS列控系統(tǒng)的技術(shù)要求規(guī)范和設(shè)備配置，描述CTCS車(chē)載設(shè)備DMI功能；學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Microsoft visual basic 6.0等；撰寫(xiě)該軟件的需求分析，對(duì)各模塊進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，繪制程序流程圖反映設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)辦法，并在計(jì)算機(jī)上結(jié)合Microsoft visual basic 6.0等程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，進(jìn)行軟件測(cè)試。場(chǎng)景仿真建模仿真，根據(jù)高速列車(chē)運(yùn)行實(shí)際與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取兩站一區(qū)間的場(chǎng)景進(jìn)行模擬（站間運(yùn)行、速度級(jí)轉(zhuǎn)換、追蹤前行列車(chē)、緊急制動(dòng)、級(jí)間切換等），模擬列車(chē)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程。

二.設(shè)計(jì)功能：

1.模擬列車(chē)根據(jù)限速曲線(xiàn)制動(dòng)并停車(chē)

通過(guò)在界面輸入初始速度，末速度（此仿真末速度為0），由程序自動(dòng)生成限速曲線(xiàn)，通過(guò)窗體2的滑動(dòng)圖標(biāo)，模擬列車(chē)在線(xiàn)路上運(yùn)行，此時(shí)窗體1的DMI根據(jù)列車(chē)狀態(tài)以及制動(dòng)要求輸出當(dāng)前速度以及目標(biāo)距離和限速曲線(xiàn)，點(diǎn)擊窗體2的清除后可以多次模擬。

2.自動(dòng)模擬列車(chē)出站，區(qū)間運(yùn)行，到達(dá)下一站制動(dòng)停車(chē)

點(diǎn)擊“模擬運(yùn)行”按鈕之后，開(kāi)始模擬運(yùn)行。本模擬設(shè)計(jì)設(shè)定兩站間距6633米，列車(chē)加速階段采用勻加速模擬，加速最大值為300m/s，之后，勻速行駛，之后根據(jù)速度曲線(xiàn)制動(dòng)，最終停止。

三.設(shè)計(jì)原理：

1.目標(biāo)距離：

采用shape控件和label控件構(gòu)成顯示，根據(jù)限速曲線(xiàn)時(shí)時(shí)計(jì)算列車(chē)到目標(biāo)點(diǎn)（停車(chē)點(diǎn)）距離，當(dāng)目標(biāo)距離大于1000米時(shí)，光帶上方（能顯示5個(gè)數(shù)字）用數(shù)字顯示實(shí)際目標(biāo)距離，柱狀光帶的高度保持不變，數(shù)字顯示的精確度為10米；當(dāng)目標(biāo)距離小于1000米時(shí)，柱狀光帶逐漸縮短，且顏色發(fā)生變化，數(shù)字顯示的精確度為1米。

2.儀表盤(pán)顯示：

儀表盤(pán)顯示利用指針指示列車(chē)時(shí)時(shí)速度，并且用label控件顯示列車(chē)速度值，當(dāng)列車(chē)制動(dòng)時(shí)，利用弧形圖案顯示出列車(chē)目標(biāo)速度和允許速度，當(dāng)列車(chē)速度處于頂棚區(qū)時(shí)，弧線(xiàn)為灰色，當(dāng)處于TSM區(qū)，弧線(xiàn)為黃色。

3.MRSP顯示：

次出利用圖表形式時(shí)時(shí)給出列車(chē)的最限速度曲線(xiàn)，并根據(jù)列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)時(shí)變化。

4.限速曲線(xiàn)繪制：

目標(biāo)距離模式曲線(xiàn)的算法基礎(chǔ)就是列車(chē)安全制動(dòng)距離計(jì)算：

S實(shí)=v0·t+12·1000（1+k）（v20-v2e）g（b+w0+wi+wr+ws）

使用加算坡道后制動(dòng)距離計(jì)算變換為：

S實(shí)=v0·t+12·1000（1+k）（v20-v2e）g（b+w0+i）

制動(dòng)初速的計(jì)算公式：

v0=2gΔS（b+w0+i）1000（1+k）+v2e

當(dāng)本車(chē)距目標(biāo)停車(chē)點(diǎn)或減速點(diǎn)的距離，即目標(biāo)距離為DTarget已知，利用上述公式采用分段迭代法，即可計(jì)算速度控制曲線(xiàn)

（1）.本次計(jì)算目標(biāo)距離DTarget，目標(biāo)速度vTarget，最高限速vlim。

（2）.等分目標(biāo)距離為n個(gè)小區(qū)段，n =DTarget/vS；設(shè)k為計(jì)數(shù)器，令k =0；初始化數(shù)組V[n]記錄速度曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果，令首次計(jì)算的制動(dòng)末速ve=vTarget，V[n]=vTarget。

（3）.令k = k +1，把制動(dòng)末速ve帶入公式（3），計(jì)算制動(dòng)初速v0。

（4）.判斷v0是否超出線(xiàn)路限速vlim，如果v0

（5）.判斷計(jì)數(shù)器k，如果k

本次設(shè)計(jì)中，主要分為四個(gè)模塊，目標(biāo)距離顯示柱狀條，速度儀表盤(pán)，限速曲線(xiàn)，以及列車(chē)信息顯示模塊。其中最核心的部分是限速曲線(xiàn)的繪制，其他的部分都是依靠此部分的信息而來(lái)的，在速度曲線(xiàn)繪制方法上，我查閱了很多資料，了解到限速曲線(xiàn)有緊急制動(dòng)曲線(xiàn)，最大常用制動(dòng)曲線(xiàn)，常用制動(dòng)曲線(xiàn)，曲線(xiàn)的繪制是要綜合各種信息的復(fù)雜過(guò)程，這里的設(shè)計(jì)選擇了比較理想的狀態(tài)下的制動(dòng)曲線(xiàn)。并通學(xué)習(xí)郭進(jìn)教授和郭寧的《ATP列車(chē)超速防護(hù)仿真研究》，最終完成了程序的制作。在這個(gè)過(guò)程中，我體會(huì)到知識(shí)是要靠自己鉆研才能掌握的。

作者簡(jiǎn)介：唐小惠（1992.8-），女，漢族，四川資陽(yáng)人，就讀于西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2011級(jí)土木工程系鐵道工程專(zhuān)業(yè)，本科，研究方向：鐵道。