ZPW-2000A微机监测子系统采集处理机软件研究与实现
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摘要
ZPW-2000A无绝缘轨道电路作为铁路运输基础安全设备,已经被确立为今后铁路发展的统一制式。该设备的工作状况是否正常直接影响到铁路运输安全,而原有的TJWX-2000型信号微机监测系统又没有包含对轨道电路的监控,为铁路运输安全留下了隐患。针对这个问题,铁道部要求各ZPW-2000A器材生产厂商研制能够与本厂设备配套工作的ZPW-2000A微机监测子系统,将ZPW-2000A无绝缘轨道电路中重要设备的数据纳入监测范围。
本课题围绕铁道部制定的ZPW-2000A微机监测子系统设计方案,配合固安信通铁路器材有限责任公司生产的ZPW-2000A设备研制开发ZPW-2000A微机监测子系统的采集处理机软件。
本文首先对该子系统的研究意义及系统构成的整体情况进行介绍,然后在分析子系统与监测站机之间通信协议的基础上,建立子系统与监测站机之间通信流程的时间自动机模型,并使用UPPAAL软件对建立的模型进行分析、仿真,并对一些特性进行验证。最后根据通信协议及建立的仿真模型,对子系统中采集处理机软件部分进行设计,并使用Visual C++软件编程实现方案中规定的数据通信功能。同时为了便于设备的故障检测及维修,程序中增加了一些实用的辅助维修功能,为查找故障设备及分析故障原因提供一定的帮助。
课题中设计的子系统采集处理机软件为ZPW-2000A监测子系统软件的发展构建了基本框架,该软件在上海铁路局某下属站段实际上道应用,并且工作正常。
ZPW-2000A type jointless track circuit was treated as a uniform standard in the development of railway as it is the basic and safety equipments on railway transportation. Whether the equipments can operate normally will affect the safety of railway transportation directly. While the original TJWX-2000 microcomputer-based signal monitoring system does not have the monitoring of track circuit, which left the hidden trouble in railway transportation. To solve this problem, the Ministry of Railways requires every manufacturer that produces ZPW-2000A to design a ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem, which can fit their equipments. Then can bring the important data of ZPW-2000A type jointless track circuit into the control system.
The main topic of this thesis is to design software which could be used in the acquisition processor of ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem according to the requisition of Ministry of Railways. The software can coordinate with the ZPW-2000A equipments produced by Gu'an XinTong Railway Equipment Co., LTD.
At first, this thesis will introduce the significance and the integral structure of the subsystem designed in this task. Second, it established the timed automata model of the communication process between subsystem and station system according to the communication protocol of them. And then the UPPAAL software is used to analyze, emulate and verify some properties of the model. Finally, design the software which will be used on the acquisition processor in subsystem according to the protocol and the timed automata model, and programmed by Visual C++ to implement the communication functions in the proposal. At the same time, in order to facilitate the fault detection and maintenance of equipments, some commonly used auxiliary functions will be added into the program, which are very useful in finding the fault equipment and failure analysis.
The software of collecting processor of subsystem designed in this thesis build a basic framework on the development for the ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem. This software has been used in a subordinate station in Shanghai and operating normally.
本课题围绕铁道部制定的ZPW-2000A微机监测子系统设计方案,配合固安信通铁路器材有限责任公司生产的ZPW-2000A设备研制开发ZPW-2000A微机监测子系统的采集处理机软件。
本文首先对该子系统的研究意义及系统构成的整体情况进行介绍,然后在分析子系统与监测站机之间通信协议的基础上,建立子系统与监测站机之间通信流程的时间自动机模型,并使用UPPAAL软件对建立的模型进行分析、仿真,并对一些特性进行验证。最后根据通信协议及建立的仿真模型,对子系统中采集处理机软件部分进行设计,并使用Visual C++软件编程实现方案中规定的数据通信功能。同时为了便于设备的故障检测及维修,程序中增加了一些实用的辅助维修功能,为查找故障设备及分析故障原因提供一定的帮助。
课题中设计的子系统采集处理机软件为ZPW-2000A监测子系统软件的发展构建了基本框架,该软件在上海铁路局某下属站段实际上道应用,并且工作正常。
ZPW-2000A type jointless track circuit was treated as a uniform standard in the development of railway as it is the basic and safety equipments on railway transportation. Whether the equipments can operate normally will affect the safety of railway transportation directly. While the original TJWX-2000 microcomputer-based signal monitoring system does not have the monitoring of track circuit, which left the hidden trouble in railway transportation. To solve this problem, the Ministry of Railways requires every manufacturer that produces ZPW-2000A to design a ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem, which can fit their equipments. Then can bring the important data of ZPW-2000A type jointless track circuit into the control system.
The main topic of this thesis is to design software which could be used in the acquisition processor of ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem according to the requisition of Ministry of Railways. The software can coordinate with the ZPW-2000A equipments produced by Gu'an XinTong Railway Equipment Co., LTD.
At first, this thesis will introduce the significance and the integral structure of the subsystem designed in this task. Second, it established the timed automata model of the communication process between subsystem and station system according to the communication protocol of them. And then the UPPAAL software is used to analyze, emulate and verify some properties of the model. Finally, design the software which will be used on the acquisition processor in subsystem according to the protocol and the timed automata model, and programmed by Visual C++ to implement the communication functions in the proposal. At the same time, in order to facilitate the fault detection and maintenance of equipments, some commonly used auxiliary functions will be added into the program, which are very useful in finding the fault equipment and failure analysis.
The software of collecting processor of subsystem designed in this thesis build a basic framework on the development for the ZPW-2000A microcomputer-based monitoring subsystem. This software has been used in a subordinate station in Shanghai and operating normally.
引文
[1]马丽娜.微机监测系统道岔采集机及通用轨道信号发码器研究[D].北京交通大学硕士学位论文.2008年6月.1-2页
[2]黄滨昕.浅谈TJWX-2000型微机监测系统的稳定性[J].甘肃科技纵横2008年第2期
[3]曾欣.浅谈微机监测系统在信号设备中的应用[J].铁道工程企业管理.2007年第二期.
[4]张雅娟.微机监测系统的通信系统研究[D].北京交通大学硕士学位论文.2008年3月.1-2页.
[5]郑民.TJWX 2000型信号微机监测系统的设计及应用[J].铁道标准设计.2006年8月.
[6]常栓定.TJWX-2000型微机监测系统分析与研究[J].铁路通信信号工程技术(RSCE).2007年4月.第4卷第2期.
[7]马全松.秦亚明.杨云国.TJWX-2000型信号微机监测系统设[J]计.铁道学报.2003年2月.
[8]张志洲.浅谈微机监测在信号维修中的应用[J].西铁科技.2007年3月
[9]王丽.微机监测在信号设备维护中的应用[J].铁道通信信号.2007年6月
[10]戴亮.微机监测系统的CAN总线研究[D].北京交通大学硕士学位论文.2007年12月.5-7页.
[11]吴方平.钟邦旺.袁惠平.浅谈微机监测的发展趋势[J].铁道通信信号.2005年6月
[12]刘云珍.浅议微机监测常见问题的处理方法[J].铁道通信信号.2008年8月
[13]蒋国旗.王文仲.微机监测系统的升级改造[J].2008年3月
[14]中华人民共和国铁道部运输局.关于印发《ZPW_2000A监测子系统技术审查意见》的通知.运基信号[2007]492号.
[15]孙志忠.于树永.ZPW-2000A监测子系统[J].铁道通信信号.2008年11月.第44卷.第11期.
[16]朱淑红.UM-71和ZPW-2000A轨道电路的应用比较[J].铁道通信信号.2008年7月.第44卷.第7期
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[18]北京铁路信号工厂.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞培训教材[M].2004.
[19]胡再贵.ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路监测系统[J].铁道通信信号.2005年10月.第41卷.第10期
[20]刘正航.ZPW_2000A无绝缘轨道电路技术应用研究[D].山东大学硕士学位论文.2006年9月.9-17页
[21]尹路.于晓泉.ZPW-2000A监测采集数据在微机监测系统处理应用的探讨[J].铁路通信信号工程技术.2007年12月.
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[24]赵丽芳.基于UPPAAL和UML的实时系统形式化分析与应用[D].苏州大学硕士学位论文.2008年4月.24-27页
[25]孙全勇.时间自动机及其应用研究[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文.2007年1月.41-42页
[26]周清雷.姬莉霞.王艳梅.基于UPPAAL的实时系统模型验证[J].计算机应用.2004年9月第24卷第9期
[27]许丹.基于时间自动机的实时系统形式化建模与验证[D].苏州大学硕士学位论文.2007年10月.22页
[28]谭耿.基于UPPAAL的RBC系统控车流程建模分析[D].北京交通大学硕士学位论文.2008年6月.14页
[29]Lina Khatibl.Nicola Muscettola.Klaus Havelund.Verication of plan models using UPPAAL[J].NASA Ames Research Center,MS 269-2
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[36]周清雷.姬莉霞.基于UPPAAL的实时系统模型验证[J].计算机应用.2004年9月.24(9).129-131
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