铁路综合演练系统的开发与实现
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摘要
高等教育需要通过创新实践教学模式来实现创新型人才的培养。铁路行车组织工作和铁道通信信号工作是铁道运输生产的核心工种。对从事铁路行车组织工作和从事铁道通信信号工作的工程技术人员的培养就显得尤其重要。本文以铁路技术站运输生产过程为背景,以行车组织工作为核心,以培养技术应用型管理人才及进行科研活动为目的,以培养学生的科技创新意识与能力为着力点,构建了铁路综合演练系统,并对其实现方式进行了研讨。
本文运用模拟技术、仿真技术、沙盘技术、计算机技术、铁路运输生产管理,铁道信号相关理论、控制论、调度决策理论以及数据库技术、面向对象程序设计技术等对铁路综合演练系统进行了分析与设计,以期实现对硬件系统、铁路运输生产管理系统、技术作业过程仿真系统以及铁道行车调度决策系统的构建、集成与整合,达到接近于铁路现场实际的仿真模拟实训目的。在此基础上,可以进一步开展铁路行车领域的理论研究以及仿真模拟系统的研发工作。
自主研发的这套系统,提供了比较完善的培训功能及可扩展性。通过对时钟的推进速度、区段列车开行的对数、不同的晚点列车、列车的限速、区间的限速等条件的设置,系统可以满足不同层次学员实训的要求。另外,系统针对具体列车运行计划,通过仿真运行,学员可以模拟各种角色,在各种角色中锻炼自己,可以计算其运行指标,测试计划的合理性。对于新线建设或既有线改造方案以及新设备的建设,通过基于各方案的行车调度模拟,可以验证方案的合理性,从而在方案实施之前发现其缺陷,为铁路行车领域理论研究等科研活动提供了仿真模拟平台。因此,系统在各铁路局、车站和有关教育室以及大专院校的相关领域等有着广阔的应用前景及一定的商用价值。
Higher education needs to achieve the cultivation of creative talents through innovative practice-teaching mode. The railway traffic organization and railway communications and signaling are the core of railway transportation and production. The personnel training is especially urgent for engineers and technicians engaged in the railway traffic organization and railway communications and signaling. This thesis has structured a comprehensive railway practice system, with the railway station transportation and production process for a background and the railway traffic organization at the core, for the purpose of scientific research activities so as to nurture technology-based management personnel, focusing on increasing students’awareness and abilities of scientific and technological innovation. And meanwhile, it has studied and discussed the methods of the achievement.
This thesis has analyzed and designed a comprehensive railway practice system with simulation technology, sand table technology, computer technology, railway transport production and management, related railway signaling theory, control theory, scheduling decision theory and database technology, object-oriented programming technology, hoping to structure and integrate the hardware system, railway transportation production and management systems, simulated systems of technology operating process into the system of railway traffic scheduling decision, which will be closer to the actual railway scene. On this basis, we can further develop the theoretical research in railway traffic fields and simulated training systems.
The independently researched and developed system provides a relatively comprehensive training function and scalability. The system can meet training requirements of different levels of students by setting the clock speed, different late trains, and the train speed limits, etc. In addition, students can calculate system operating targets and test reasonability of plans by playing various roles in simulated systems of technology operating process. The system can verify the reasonableness of programmes for the construction of new lines as well as the construction of new facilities and find their shortcomings before the implementation of the programmes through simulated performances. In this way can the system provide simulation platforms for scientific research activities in the railway traffic fields. Therefore, the system has broad application prospects and commercial value in every railway bureau, station and education section, as well as related departments of institutions of higher education.
本文运用模拟技术、仿真技术、沙盘技术、计算机技术、铁路运输生产管理,铁道信号相关理论、控制论、调度决策理论以及数据库技术、面向对象程序设计技术等对铁路综合演练系统进行了分析与设计,以期实现对硬件系统、铁路运输生产管理系统、技术作业过程仿真系统以及铁道行车调度决策系统的构建、集成与整合,达到接近于铁路现场实际的仿真模拟实训目的。在此基础上,可以进一步开展铁路行车领域的理论研究以及仿真模拟系统的研发工作。
自主研发的这套系统,提供了比较完善的培训功能及可扩展性。通过对时钟的推进速度、区段列车开行的对数、不同的晚点列车、列车的限速、区间的限速等条件的设置,系统可以满足不同层次学员实训的要求。另外,系统针对具体列车运行计划,通过仿真运行,学员可以模拟各种角色,在各种角色中锻炼自己,可以计算其运行指标,测试计划的合理性。对于新线建设或既有线改造方案以及新设备的建设,通过基于各方案的行车调度模拟,可以验证方案的合理性,从而在方案实施之前发现其缺陷,为铁路行车领域理论研究等科研活动提供了仿真模拟平台。因此,系统在各铁路局、车站和有关教育室以及大专院校的相关领域等有着广阔的应用前景及一定的商用价值。
Higher education needs to achieve the cultivation of creative talents through innovative practice-teaching mode. The railway traffic organization and railway communications and signaling are the core of railway transportation and production. The personnel training is especially urgent for engineers and technicians engaged in the railway traffic organization and railway communications and signaling. This thesis has structured a comprehensive railway practice system, with the railway station transportation and production process for a background and the railway traffic organization at the core, for the purpose of scientific research activities so as to nurture technology-based management personnel, focusing on increasing students’awareness and abilities of scientific and technological innovation. And meanwhile, it has studied and discussed the methods of the achievement.
This thesis has analyzed and designed a comprehensive railway practice system with simulation technology, sand table technology, computer technology, railway transport production and management, related railway signaling theory, control theory, scheduling decision theory and database technology, object-oriented programming technology, hoping to structure and integrate the hardware system, railway transportation production and management systems, simulated systems of technology operating process into the system of railway traffic scheduling decision, which will be closer to the actual railway scene. On this basis, we can further develop the theoretical research in railway traffic fields and simulated training systems.
The independently researched and developed system provides a relatively comprehensive training function and scalability. The system can meet training requirements of different levels of students by setting the clock speed, different late trains, and the train speed limits, etc. In addition, students can calculate system operating targets and test reasonability of plans by playing various roles in simulated systems of technology operating process. The system can verify the reasonableness of programmes for the construction of new lines as well as the construction of new facilities and find their shortcomings before the implementation of the programmes through simulated performances. In this way can the system provide simulation platforms for scientific research activities in the railway traffic fields. Therefore, the system has broad application prospects and commercial value in every railway bureau, station and education section, as well as related departments of institutions of higher education.
引文
[1]肖田元,张燕云,陈加栋.系统仿真导论.北京:清华大学出版社,2000
[2]杨涤,李立涛等.系统实时仿真开发环境与应用.北京:清华大学出版社2002
[3] Averill M. Law.仿真建模与分析(第三版).北京:清华大学出版社2001
[4]王士同.人工智能教程.北京:电子工业出版社,2001
[5]尼尔森,郑扣根等.人工智能.北京:机械工业出版社,2003
[6]萨师煊,王珊.数据库系统概论(第三版).北京:高等教育出版社,2000
[7]苏瑞等著,陈越等译.ORACLE 8数据仓库分析构建实用指南.北京:机械工业出版社2000
[8] Efrem G.Mallac.李昭智,李昭勇等译.决策支持与数据仓库系统.北京电子工业出版社2001
[9]高洪深.决策支持系统(DSS)理论.方法·案例(第二版).北京:清华大学出版社,2000
[10] Abraham Silberchatz.数据库系统概念.北京:机械工业出版社,2003
[11]冯凤娟.Oracle数据库体系结构和原理.北京:清华大学出版社,2003
[12]陈刚,李建义.数据库系统原理及应用实训教程.中国水利水电出版社.2003
[13]王珊,萨师煊.数据库系统概论(第四版).高等教育出版社.2006
[14]宋建业铁路行车组织基础中国铁道出版社2005年3月
[15]杨浩主编.铁路运输组织学,北京:中国铁道出版社,2001
[16]何文卿编著.6502电气集中电路(修订本).北京:中国铁道出版社,1997.
[17]林瑜筠.对我国发展调度集中的思考.中国铁路.2004, (5 ): 27~28
[18]张琦.积极发展新一代调度集中.铁道通信信号.2004, 40 (4): 3~5
[19]史文胜,吴江娇.我国铁路调度集中系统的现状与发展策略.铁路运输与经济2004, 26(6):42~44
[20]林瑜筠.新一代调度集中对铁路运输发展的深远影响.铁路运输与经济2004, 26(S):53~55
[21]王明慧.积极发展调度集中促进运输组织变革.中国铁路.2004, (7 ) : 34~37
[22]过惠庆.发展调度集中提高铁路运输能力.铁道通信信号.1998, 34 (10):
[23]《京沪高速铁路综合调度系统技术条件的研究一列车调度子系统》铁道科学研究院通信信号研究所2003年1月
[24]分局调度系统课题组编:《行调子系统技术手册》2000年1月
[25]王益众主编:《铁路分局调度综合管理信息系统》中国铁道出版社2002年
[26]周玉清.一种新型铁路调度监督系统的研制.硕士学位论文.2005.3
[27]周德兴等实时系统软件设计方法计算机自动测量与控制2000
[28]景小荣.企业专用铁路调度监督系统的研究.硕士学位论文.2002.5
[29]朱海滨,面向对象技术一原理与设计,北京:国防科技大学出版社,1992年:3~11
[30]李华玲.面向对象的仿真系统研究及其在虚拟实验室中的应用[硕士学位论文〕.太原:华北工学院.2003: 17~20
[31]张龙祥编著.UML与系统分析设计.人民邮电出版社.2001.8
[32]谢希仁编著.计算机网络(第2版)电子工业出版社.1999.4.
[33]李建华等编著.RS-232和调制解调器高级通信编程人民邮电出版社.2001.4
[34]张有生远程控制编程技术电子工业出版社2002.1
[35]张福祥徐建国,车站微机联锁,中国铁道出版社,2000年:8~14
[36]杨莉朱永平,6502电气集中微机监测系统,自动化与仪表,1999年第2期:40~42
[37]何友全许登春,铁道信号微机联锁,交通与计算机,2000年第5期:35~37
[38]燕永田,微机联锁控制系统,铁道通信信号,1996年第33卷第1期:12~15
[39]韩党群.CAN控制器SJA1000及其应用.电子技术应用,2003.
[40]王军等基于CAN总线车站信号微机联锁系统的实现铁路计算机应用2001. 2
[41]郑淑清,曾令国.CAN总线在全电子化计算机联锁系统中的应用[J].仪器仪表学报,2005 C8增刊):501
[42]董锡明.近代铁路可靠性与安全性的几个问题.北京:中国铁道科学,2000
[43]张萍等铁路车站计算机联锁控制系统的可靠性和安全性分析中国安全科学学报2003. 4
[44]李瑜详.微机数据通信技术.上海:上海科学技术文献出版社,1992
[45]郭进等交互式热备冗余微机联锁系统的可靠性研究兰州铁道学院学报1998年12月
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[48]岳学魁.6502电气集中设备与操作.成都:西南交通大学出版社,1995.117
[49]赵矿英,冯俊杰.铁路行车组织与管理.中国铁道出版社.2004: 95~103
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