城市轨道交通自动驾驶（ATO）测试系统中信号模拟的研究
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摘要
自城市轨道交通问世以来，人们不断地为提高其安全程度和通过能力(载客能力)而努力，其中一项重要的技术措施即是采用列车自动控制系统(Automatic Train Control，简称ATC)。其中ATC系统的重要组成部分：列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，简称ATO)是城市轨道交通列车实现自动驾驶、提高效率和降低能耗的基础。目前，国内的ATO系统基本上是引进国外的设备和技术，研究开发ATO系统不仅是为了拥有自主产权的城市轨道交通ATO系统，也是为开发城市轨道交通ATC系统创造基本条件。
在ATO系统开发的过程中，采用仿真模拟的方法，建立ATO系统设备的工作模型和ATO系统的运行环境，为ATO系统开发提供辅助设计平台、测试验证平台的工作是十分必须的，而其中ATO设备与环境及测试平台之间信号的传输又是ATO系统正常运行及测试系统实现的基础。
本文首先是在对ATO设备及相关设备工作原理进行分析的基础上，研究ATO车载设备所要实现的主要功能中各种信号在设备间和设备与环境间的传输，从而确定被模拟的信号内容。然后根据实际测试环境研究构建了一个合理的软硬件模拟平台，即以LabVIEW图形化编程语言为开发工具，PXI硬件设备为实现工具的虚拟仪器技术平台。最后研究各个信号模拟模块的流程设计，并在虚拟仪器的平台上得以实现，并通过整个测试系统的运行以及测试结果的分析，验证了信号模拟在整个测试系统中的重要作用及效果。
本文所研究和实现的ATO测试系统中的信号模拟使ATO车载设备及相关设备在实验室开发与测试的环境中正常运行起来，并协助了整个ATO测试系统的实现。
With the development of urban rail transit, people have made great efforts to imp rove the train capacity, and one of the most important techniques is Automatic Train Control (ATC) system. As an important component of ATC system, ATO (Automatic Train Operation) system is the basis of train automatic drive in urban rail transit. It als( can improve efficiency and reduce energy consumption. At present, domestic urbar rail transit ATC system mainly relies on the introduction of equipment and technology from abroad, so ATO system research and development is not only for self-owned pro )erty rights for urban rail transit ATO system, but also for creating basic conditions for urban rail transit ATC system development.
It is very integrant to offer assistant work bench and testing system to the ATO system development by simulating the drive modle and the environment modle. And the transmission of the signal between the ATO system with other equipment, environment modle and testing system is the basis of the ATO system.
Firstly, this thesis researches on the elements of ATO equipment and the mode of signal transmission of signal in important function, then confirms the simulation task. Secondly, constructing the work bench for the signal simulation, which including LabVIEW software ang PXI hardware. Lastly, this thesis researches on the design of how to realize the signal simulation with Virtual-Instrument and validates the effect of the signal simulation by analyzing the testing result of the ATO testing system.
This research of the signal simulation in ATO testing system assist the ATO system and other equipment running well in the laboratory, and it is the basis of the ATO testing system.
在ATO系统开发的过程中，采用仿真模拟的方法，建立ATO系统设备的工作模型和ATO系统的运行环境，为ATO系统开发提供辅助设计平台、测试验证平台的工作是十分必须的，而其中ATO设备与环境及测试平台之间信号的传输又是ATO系统正常运行及测试系统实现的基础。
本文首先是在对ATO设备及相关设备工作原理进行分析的基础上，研究ATO车载设备所要实现的主要功能中各种信号在设备间和设备与环境间的传输，从而确定被模拟的信号内容。然后根据实际测试环境研究构建了一个合理的软硬件模拟平台，即以LabVIEW图形化编程语言为开发工具，PXI硬件设备为实现工具的虚拟仪器技术平台。最后研究各个信号模拟模块的流程设计，并在虚拟仪器的平台上得以实现，并通过整个测试系统的运行以及测试结果的分析，验证了信号模拟在整个测试系统中的重要作用及效果。
本文所研究和实现的ATO测试系统中的信号模拟使ATO车载设备及相关设备在实验室开发与测试的环境中正常运行起来，并协助了整个ATO测试系统的实现。
With the development of urban rail transit, people have made great efforts to imp rove the train capacity, and one of the most important techniques is Automatic Train Control (ATC) system. As an important component of ATC system, ATO (Automatic Train Operation) system is the basis of train automatic drive in urban rail transit. It als( can improve efficiency and reduce energy consumption. At present, domestic urbar rail transit ATC system mainly relies on the introduction of equipment and technology from abroad, so ATO system research and development is not only for self-owned pro )erty rights for urban rail transit ATO system, but also for creating basic conditions for urban rail transit ATC system development.
It is very integrant to offer assistant work bench and testing system to the ATO system development by simulating the drive modle and the environment modle. And the transmission of the signal between the ATO system with other equipment, environment modle and testing system is the basis of the ATO system.
Firstly, this thesis researches on the elements of ATO equipment and the mode of signal transmission of signal in important function, then confirms the simulation task. Secondly, constructing the work bench for the signal simulation, which including LabVIEW software ang PXI hardware. Lastly, this thesis researches on the design of how to realize the signal simulation with Virtual-Instrument and validates the effect of the signal simulation by analyzing the testing result of the ATO testing system.
This research of the signal simulation in ATO testing system assist the ATO system and other equipment running well in the laboratory, and it is the basis of the ATO testing system.
引文
[1] 黄良骥，唐涛．地铁列车自动驾驶系统分析与设计[J]．北方交通大学学报；2002．6：36-37
[2] 万传军．列车自动控制系统的设计与实现[J]．西安石油学院学报，2003(5)：69-72
[3] 蔡爱华，季锦章．地铁信号系统的现状及发展趋势[J]．电子工程师，2000(5)：1-4
[4] 李芳，陶云．车载信号系统的调试[J]．现代城市轨道交通，2006(4)：18-21
[5] 李鹏，M．Sandidzadeh，M．B Menhaj，S．Ghadrdani．一种用于地铁轻轨的智能行车控制方法[J]．中国铁道科学，2000，21(2)：111-114
[6] 卢衍丹．铁路信号与列车控制系统的面向对象仿真[J]．计算机仿真，2002，19(3)：53-55
[7] 卢衍丹，唐涛．基于模型库的列车自动驾驶仿真系统设计[J]．铁道学报，2001，23(6)：50-53
[8] 王婷，唐涛．基于UML的城市轨道交通列车控制系统分析与建模[J]．系统仿真学报，2004，17(8)：23-25
[9] 郭彤城，慕春棣．ATP铁路运行仿真系统的设计与实现[J]．系统仿真学报，1999(5)：16-20
[10] 阎国军，骆广琦，等．基于虚拟仪器技术的发动机网络化试车测试系统设计[J]．长沙航空职业技术学院学报，2006(2)：34-36
[11] 郭天石．基于LabVIEW的虚拟信号合成图示仪[J]．四川理工学院学报(自然科学版)，2006(2)：42-45
[12] 宋志军．基于LabVIEW和PXI平台的焊机自动测试系统[J]．世界仪表与自动化，2006(2)：27-29
[13] 王磊，陶梅．精通LabVIEW8.0[M1．电子工业出版社，2007：200-221
[14] 王建群，南金瑞，孙逢春，付立鼎．基于LabVIEW的数据采集系统的实现[M]．北京理工大学出版社，2004：122-125
[15] 朱墨，吴国清．基于LabVIEW同步控制的数据采集监控仿真平台[J]．计算机仿真，2006(2)：176-179
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[17] 杨霞，蒋书波，程明霄，张丽，张玉华．基于PXI和LabVIEW的远程数据采集系统[J]．工业仪表与自动化装置，2006(2)：52-54
[18] 谌黎明．CAN总线技术特点及在Device Net现场总线中的应用[J]．低压电器，2005(5)：39-41
[19] 王锐，董秀成，陈延云．CAN总线在现场检测系统中的应用研究[J]．中国测试技术，2007(1)：36-41
[20] 彭其渊，石红国，等．城市轨道交通列车牵引计算[M]．西南交通大学出版社，2005
[21] 中华人民共和国铁道部．列车牵引计算规程[M]．中国铁道出版社，1999
[22] 石红国，彭其渊等．城市轨道交通牵引计算模型[J]．交通运输工程学报，2005(4)：20-26
[23] 徐安．城市轨道交通车辆牵引参数的选择[J]．城市轨道交通研究，1998(2)：43-46
[24] 何鸿云，朱金陵．列车牵引计算及操纵示意图计算机软件的开发[J]．西南交通大学学报，2002(3)：513-516
[25] 罗仁，曾京，戴焕云．列车系统建模及运行平稳性分析[J]．中国铁道科学，2006，27(1)：73-76
[26] 钟波，卢益民，罗妹．实时监控系统中的时分复用CAN协议闭．单片机与嵌入式系统应 用．2006(9)：37-40
[27] 孙铁兵，鞠宁CAN总线及其高层协议．微处理机．2006(1)：24-30
[28] 柳泉，罗耀华．基于PCI总线的CAN卡的设计与实现．电子技术应用．2002(11)：28-30
[29] 孙晓炜，陈永生．基于模糊预测控制策略的ATO仿真[J]．计算机工程与应用，2002(6)：214-217
[30] 贾红娟，唐桢敏．北京地铁一号线ATS仿真系统数据库的设计[J]．铁路计算机应用，2005，14(10)：56-61
[31] 毛保华，何大键．通用列车运行模拟软件系统研究[J]．铁道学报，2000(1)：1-6
[32] Banerjee M K, El Hoda N. Review of the automatic train control system for Cairo Metro line 2[J] Power Engineering Journal, 1998:217-228
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[34] Fengying Cui, Gang Tong. etc. Sonar Power Amplifier Testing System Based on Virtual Instrument[R]. Intelligent Control and Automation, 2006: 5314-5317
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