54400字硕士毕业论文城市轨道控制实验室仿真平台硬件接口分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：54400字

论点：轨道交通,仿真,城市

论文概述：

该论文重要的说明了城市轨道交通操纵和通信平台实验室模拟平台硬件接口探析设计，实现对仿真沙盘信号机、道岔、发车表示器、紧急停车按钮等信号设备及仿真列车的运行、定位的控制。系

论文正文：

第一章引言

1.1研究背景和意义

城市轨道交通是一种现代立体交通系统，在城市公共客运中起着关键作用，交通量中等或以上。在国际上，城市轨道交通在国外已有100多年的历史。世界上大多数主要城市都有相对成熟和完整的轨道交通系统。随着我国城市建设的发展，城市轨道交通的市场前景更加广阔。“十二五”期间，国家将投入大量人力、物力和财力进行轨道交通建设，形成世界上规模最大、发展最快、前景最广阔的轨道交通建设市场。城市轨道交通的快速发展对交通安全和控制可靠性提出了更高的要求。
作为城市交通的重要组成部分，城市轨道交通经历了三个阶段:产生、发展和成熟。中国城市轨道交通的发展始于20世纪50年代，经历了短短几十年。其发展势头非常迅猛。我国许多大城市都有城市轨道交通，如北京、天津、上海、广州、深圳、南京、武汉、成都、重庆等。尤其是近年来，我国城市轨道交通建设可谓火与茶。城市轨道交通相关技术发展迅速，多学科相互融合，呈现出很强的跨学科综合趋势。工程应用和现场设计施工技术也日新月异。为此，目前和今后一段时间内，交通院校应培养一大批理论基础扎实、具有一定创新能力、面向生产、建设和管理第一线、适应我国城市轨道交通发展的先进应用型专业人才。因此，迫切需要不断加强实践教育环节。然而，考虑到安全、场地、成本和铁路行业的特殊性，在传统实践中，学生实际上无法操作和处理常见故障。教学效果不理想。培养学生的专业综合技能和创新意识困难重重，已成为影响教育教学质量的重要因素。此外，铁路运输指挥手段和现代铁路信号技术的发展也缺乏新的训练手段。要实现高等教育从知识转移到能力培养、从培养继承和运用知识的人才到培养发现和创新知识的人才的转变，就必须建立一个集教学、培训、专业鉴定和技术服务于一体的综合系统平台。
面对城市轨道交通控制技术的巨大变化，我校必须结合现场，消化吸收先进技术，提高实践教学水平和质量。通过城市轨道交通控制与通信平台，可以有效促进城市轨道交通控制、铁路信号、通信工程、计算机应用、电子测量等专业的发展，提升科研创新水平。

1.2国内外研究现状

国外，计算机仿真技术发展较早，已应用于各行各业，包括轨道交通管理与控制，主要侧重于列车运行自动控制、铁路通信信号、仿真接口设计等科学研究。20世纪80年代，中国开始重视城市轨道交通仿真研究。初步研究主要应用于车站仿真界面和列车运行过程的计算。目前，主要致力于列车牵引计算、城市轨道交通系统设计和技术运行过程仿真的研究。国外铁路沙盘发展较早，深受各种铁路沙盘爱好者的欢迎。现在他们也开始为铁路学院和相关公司开发模拟培训系统。例如，圣彼得堡铁路交通大学和土库曼交通大学都有铁路信号沙盘。沙盘也从简单的显示变成了全面的控制。在中国，北京交通大学、中南大学、兰州交通大学和西南交通大学设计了交通管理与控制软件仿真系统，可以检索到该领域的大量文章。现在综合治理沙盘也从老交通大学扩展到了铁路职业技术学院，如安徽交通职业技术学院和南京铁路职业技术学院。高校以教学为主，注重培养学生的科研能力、创新能力，提高学生的综合实践能力，因此模拟沙盘更倾向于模拟铁路的实际情况和现场数据的一致性。此外，国内铁路局和相关公司也开始开发铁路培训综合仿真系统，如武汉铁路局、昆明铁路局、南京地铁、上海申通地铁和无锡地铁。国内铁路局及相关公司更加重视员工专业技能的培训和技能的识别。今天的铁路仿真系统也逐渐从全软件运输仿真过渡到上层软件仿真和下层铁路沙盘。同时，也有用于上层现场设备和下层铁路沙盘的模拟系统，但该系统昂贵且难以建造，难以推广空。城市轨道交通控制与通信平台是我国首次将城市轨道交通和高速铁路结合起来的综合培训平台。
从国内外轨道交通仿真系统的研究现状可以看出，仿真技术的快速进步和仿真范围的逐步扩大极大地发展了轨道交通仿真系统。目前，我国有许多轨道交通仿真沙盘制造商和上层软件开发商。该技术相对成熟，但大多侧重于表面功能模拟，内部技术原理相对薄弱。主要原因是轨道交通技术设备复杂，技术更新快，现场实际考虑多，因地制宜设计施工。迄今为止，城市轨道交通调度指挥控制仿真系统缺乏，也没有大规模、一体化的教学培训、高度一体化的仿真平台。本发明将理论研究与工程应用相结合，以展示现代城市轨道交通技术装备特点和应用水平为主线，依托现场实际信号控制、通信网络等技术和沙盘动态模拟，有机整合相关学科，系统开发和结合城市轨道交通技术装备现场实际硬环境和运行状态控制软环境，构建可操作性强、集成度高的城市轨道交通控制与通信实验平台。

3.5时钟模块和温度检测........30-31 [/BR/] 3.5.1时钟模块设计........31[/溴/] 3.5.2温度传感器........31 [/BR/] 3.6印刷电路板........31-33 [/BR/]第4章城市轨道交通控制........33-42 [/BR/] 4.1模拟信号控制........33-36 [/BR/] 4.2模拟开关控制模块........36-38 [/BR/] 4.2.1模拟开关动作原理........36-37 [/BR/] 4.2.2模拟道岔设置和换向........37-38 [/BR/] 4.3出发指示器和紧急停车........38-40 [/BR/] 4.3.1离开指示器控制........38-39 [/BR/] 4.3.2紧急停止按钮........39-40
4.4无线机车控制模块........40-42
第5章系统软件设计........42-57
5.1系统通信协议........42-45
5.2城市轨道交通控制........45-55 [/BR/] 5.2.1串行端口编程........45-48
5.2.2定时/计数器编程........48[/比尔/] 5.2.3 EEPROM编程........48-50
5.2.4状态表和驾驶员表操作程序........50-53
5.2.5通信协议编程........53-54
5.2.6控制和采集委员会的主要程序........54-55 [/BR/] 5.3模拟开关控制模块的编程........55-57

结论
阐述了城市轨道交通运营与通信平台实验室仿真平台硬件接口的分析与设计，实现了仿真沙盘信号机、开关、发车指示灯、急停按钮等信号设备的控制以及仿真列车的运行与定位。系统采用模块化即插即用的设计方法，方便实验室查找故障和日常维护，使系统更具扩展性，为今后的研发提供了有利条件。
本文件的主要工作如下:
1。分析城市轨道交通控制与通信平台实验室的功能需求，设计城市轨道交通和高速铁路系统结构图；[/比尔/] 2。城市轨道交通控制通信平台信号仿真设备控制采集板硬件设计，在STCI2CSA60S2芯片最小系统的基础上，扩展了外部数据存储器、RS-232C接口、USB接口、RS-485和RS-422接口，并预留了网络通信接口。