中文摘要 中文摘要 摘要：城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件是針對(duì)城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞制式下 的閉塞信號(hào)設(shè)備布置輔助設(shè)計(jì)軟件。該軟件替代了閉塞設(shè)計(jì)工程師的繁重、復(fù)雜 的設(shè)計(jì)工作。軟件根據(jù)輸入的線路數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置條件，在牽引計(jì)算和仿真 計(jì)算功能接口的基礎(chǔ)上，自動(dòng)完成信號(hào)機(jī)、計(jì)軸設(shè)備和停車(chē)牌等閉塞信號(hào)設(shè)備的 類(lèi)型選擇和布置條件檢查計(jì)算，并在完成設(shè)計(jì)后交由仿真計(jì)算功能模塊行車(chē)進(jìn)行 驗(yàn)證，以確保列車(chē)在該閉塞設(shè)備布置結(jié)果的線路上能夠安全、高效的運(yùn)行。 國(guó)內(nèi)外目前的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件已經(jīng)能夠較完整的完成牽引計(jì)算功能和仿 真行車(chē)驗(yàn)證功能，但是對(duì)于全線路閉塞自動(dòng)的、系統(tǒng)的設(shè)備布置功能尚未完善， 目前實(shí)際項(xiàng)目中的閉塞設(shè)計(jì)在牽引計(jì)算輔助軟件和仿真輔助軟件的支持下，仍需 要閉塞設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)、分析和大量修改。在這些繁雜的過(guò)程既影響了工程設(shè) 計(jì)的工作效率，又增加了設(shè)計(jì)人員的人為失誤導(dǎo)致的計(jì)算錯(cuò)誤和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。 本文針對(duì)系統(tǒng)化的自動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)功能尚不完善這一技術(shù)現(xiàn)狀，研究了閉塞設(shè) 計(jì)原理和規(guī)則，建立閉塞設(shè)計(jì)條件模型，并在牽引計(jì)算接口功能和仿真計(jì)算接口 功能滿足外部接口需求的條件下，編制了實(shí)現(xiàn)了全線路自動(dòng)的、系統(tǒng)的準(zhǔn)移動(dòng)閉 塞設(shè)計(jì)功能的軟件，并以實(shí)際線路為背景進(jìn)行了軟件功能測(cè)試。 本文主要完成如下工作： 第一，分析了城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件的內(nèi)部功能需求和外部接口 功能需求，并完成了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件的總體設(shè)計(jì)，層次結(jié)構(gòu)劃分、外部接口 數(shù)據(jù)與功能函數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)工作； 第二，分析與研究了城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件的設(shè)備布置規(guī)則，建 立了城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞檢查條件模型，并對(duì)線路上的正線無(wú)岔區(qū)域、道岔 區(qū)域、站臺(tái)區(qū)域和折返線路區(qū)域等不同條件情況下的區(qū)域進(jìn)行了模塊的劃分和設(shè) 計(jì)，從而提出了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備自動(dòng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)解決方案； 第三，編制了城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件，調(diào)試并實(shí)現(xiàn)了接口功能， 得到預(yù)期的輸出結(jié)果； 第四，對(duì)城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件功能模塊進(jìn)行了調(diào)試，并以實(shí)際 線路為背景，完成了軟件的功能測(cè)試。 關(guān)鍵詞：城市軌道交通；準(zhǔn)移動(dòng)閉塞；信號(hào)布置；c a d 分類(lèi)號(hào)：u 2 3 1 + 7 a b s t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：u r b a nm a s st r a n s i tf o m t ) q u a s i m o v i n gb l o c kc a ds o f t w a r ei sab l o c k d e s i g nc a dw h i c hc a nd i s p o s e s i g n a le q u i p m e n ta u t o m a t i c a l l yb a s e d o nt h e q u a s i - m o v i n gp r i n c i p l e t h es o r w a r 9t a k e st h ep l a c eo ft h ec o m p l i c a t e db l o c kd e s i g n b yt h ee n g i n e e r s i td i s p o s e ss i g n a l s ，a x l e sa n ds t o p p i n gs i g n s ，a n dc h o o s e s t h e i rt y p e a u t o m a t i c a l l y , b a s e do nt h el i n ed a t aa n dc o n f i g u r ed a t aa si n p u td a t ao fs o f t w a r e ，a n d t h ec a l c u l a t i o nf u n c t i o no ft r a c t i o na n ds i m u l a t i o n a f t e rt h eb l o c kd e s i g n ，i ti sv e r i f i e d b yt h es i m u l a t i o nt h a ta sm a n yt r a i n sa sp o s s i b l er u n o nt h el i n et o g e t h e r t h es i m u l a t i o n w o r k so u tt h ep e r f o r m a n c er e s u l tt ov 嘶f 3 ，t h eb l o c kd e s i g n ，i no r d e rt om a k es u r et h e t r a i n sr u ns a f e l ya n de f f i c i e n t l y s o f a r , q u a s i m o v i n g b l o c kc a ds o f t w a r eh a s a c c o m p l i s h e dt r a c t i o na n d s i m u l a t i o nc a l c u l a t i o nf u n c t i o n b u ti ts t i l ln e e d st ob ei m p r o v e dt h a tt h es o f t w a r e s h o u l dd i s p o s es i g n a le q u i p m e n t sa u t o m a t i c a l l ya n ds y s t e m a t i c a l l y n o w a d a y s ，b l o c k d e s i g nb a s e do nt r a c t i o na n ds i m u l a t i o nc a l c u l a t i o ns t i l ln e e de n g i n e e r sd e s i g n ，a n a l y z e a n dm o d i f yi th a r di np r a c t i c a lp r o j e c t t h e s et a s k sm a yd i s t u r bt h es c h e d u l eo ft h e p r o j e c ta n di n c r e a s et h ef a u l t sm a d e _ b yp e o p l e 1 1 1 i sp a p e ra i m i n ga tf a u l t i n e s so fb l o c kd e s i g nf u n c t i o nr e s e a r c h e sa n da n a l y z e s t h ep r i n c i p l e sa n dr u l e so ft h e q u a s i m o v i n gb l o c kd e s i g n , b u i l d st h em o d e lo f c o n d i t i o n s a tl a s ta u t o m a t i cq u a s i - m o v i n gb l o c kd e s i g ni sa c c o m p l i s h e dw i t hs o f t w a r e b a s e do nt h ei n t e r f a c eo ft r a c t i o na n ds i m u l a t i o nc a l c u l a t i o nf u n c t i o n s m a i nw o r k s ： a d ot h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，a c c o m p l i s ht h eo v e r a l ls o f t w a r ed e s i g n ，m a k et h e s t r u c t u r e ，d e s i g nt h ef u n c t i o ni n t e r f a c ea n dt h eh u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ， d e s i g nt h ep r o c e s so f t h es o f t w a r e ； 一一，oro b r e s e a r c ha n da n a l y z et h em l e st h a tb 簿妒i s p o s es i g n a le q u i p m e n tf o rt h e s o f t w a r e ，b u i l dt h em o d e lo ft h ec o n d i t i o n s ，d e s i g ne a c hm o d u l ef o rd i f f e r e n t t r a c kc o n d i t i o na ss w i t c ha r e a , p l a t f o r ma r e a , t u m b a c ka r e aa n dm a i n l i n e w i t h o u ts w i t c ha r e aa n dp r o p o s et h es y s t e m a t i c a ls o l u t i o n ； c d e v e l o pt h eq u a s i - m o v i n gb l o c kc a ds o f t w a r e ； d d ot h ef u n c t i o nm o d u l et e s ta n dr i l lt h eq u a s i - m o v i n gb l o c kc a ds o f t w a r e w i t ha c t u a lp r o j e c td a t at od ot h es o f t w a r ef u n c t i o nt e s t k e y w o r d s ： u m t ；q u a s i - m o v i n gb l o c k ；s i g n a ld i s p o s i t i o n ；c a d c l a s s n 0 ：u 2 31 + 7 v 獨(dú)創(chuàng)性聲明 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：彭多、嚆 簽字日期：塒年鄉(xiāng)月鄉(xiāng)日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特 授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索， 并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó) 家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明) 學(xué)位論文作者簽名：壟瑤 簽字日期：礎(chǔ)年占月6日 導(dǎo)師簽名： 主茸談 簽字日期：砒年多月 致謝 本論文以上海貝爾阿爾卡特股份有限公司的科研項(xiàng)目為背景，在導(dǎo)師徐洪澤 教授的指導(dǎo)下完成的，徐洪澤教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大 的幫助和影響。在此衷心感謝徐洪澤老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。 在上海貝爾阿爾卡特股份有限公司實(shí)習(xí)期間。在部門(mén)負(fù)責(zé)人吳昊的支持下、 陳榮武、鄒雷斌、黃潤(rùn)磊等工程師的指導(dǎo)下，完成了主要的軟件設(shè)計(jì)及編制工作， 在此對(duì)他們表示衷心的感謝。 鄭偉副教授和岳強(qiáng)老師在學(xué)習(xí)和塵活上都給予了我很大的關(guān)心和幫助，在此 向他們表示衷心的謝意。 在實(shí)驗(yàn)室工作及撰寫(xiě)論文期間，周鵬、吳良坤、程梁等師兄和張陽(yáng)、鄭長(zhǎng)宗、 董任飛等同學(xué)給予了熱情幫助，在此向他們表達(dá)我的感激之情。 另外也感謝我的父母和朋友，他們的理解和支持使我能夠在學(xué)校專(zhuān)心完成我 的學(xué)業(yè)。 緒論 1 i 研究背景 l 緒論 近年來(lái)，伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快以及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市人口快速 增長(zhǎng)，城市規(guī)模f 1 益擴(kuò)大，許多大城市的地面交通已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)同益增長(zhǎng)的客運(yùn) 需求。由于城市軌道交通系統(tǒng)具有快速、便捷、大運(yùn)量的特點(diǎn)，因此許多城市己 經(jīng)確定了以軌道交通作為公共交通骨干的戰(zhàn)略。 隨著對(duì)閉塞性能要求的不斷提高和閉塞技術(shù)的不斷發(fā)展，閉塞方法由最初的 人工閉塞，經(jīng)過(guò)了半自動(dòng)閉塞發(fā)展到今天得到廣泛應(yīng)用的自動(dòng)閉塞方法。 伴隨通信技術(shù)和列車(chē)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)閉塞又分為了固定自動(dòng)閉塞、 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、虛擬閉塞和移動(dòng)閉塞四種閉塞方式： 固定閉塞也被稱(chēng)為傳統(tǒng)的自動(dòng)閉塞，列控系統(tǒng)采用分級(jí)速度控制模式，運(yùn)行 列車(chē)間的空間間隔是若干個(gè)閉塞分區(qū)，閉塞分區(qū)數(shù)量依據(jù)劃分的速度級(jí)別而定。 固定閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)為前行列車(chē)所占用閉塞分區(qū)的始端，后車(chē)從最高速開(kāi)始制 動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)為要求開(kāi)始減速的閉塞分區(qū)始端，這兩點(diǎn)都是固定的，由于空間間隔 長(zhǎng)度也是固定的，所以稱(chēng)作固定閉塞。由于區(qū)間劃分相對(duì)固定，列車(chē)追蹤間隔相 對(duì)較大。 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式采用目標(biāo)距離控制模型，根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度和列車(chē)本 身性能確定列車(chē)制動(dòng)曲線，不需要設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)的速度等級(jí)，采用一次制動(dòng) 方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞追蹤目標(biāo)是前車(chē)所在分區(qū)的始端位置后方一個(gè)安全距離處，后 行列車(chē)的開(kāi)始制動(dòng)點(diǎn)根據(jù)目標(biāo)速度、目標(biāo)距離和列車(chē)性能計(jì)算決定。所以相對(duì)空 間間隔長(zhǎng)度是不固定的，介于固定閉塞和移動(dòng)閉塞之間，所以稱(chēng)為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。 其追蹤間隔要比固定閉塞小，而且由于采用一次制動(dòng)，且制動(dòng)曲線相對(duì)平滑，列 車(chē)運(yùn)行的舒適度也大大提高了。 虛擬閉塞與準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的原理相同，區(qū)別僅僅在于虛擬閉塞沒(méi)有實(shí)際存在的 閉塞分區(qū)和軌旁信號(hào)設(shè)備，信號(hào)和計(jì)軸設(shè)備均由計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬設(shè)定的，因此虛 擬閉塞有能力把閉塞分區(qū)劃分得很短，當(dāng)單位區(qū)段短到一定程度，其性能將與移 動(dòng)閉塞非常接近。 移動(dòng)閉塞也采用目標(biāo)距離控制模式。根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度和列車(chē)自身性 能確定列車(chē)制動(dòng)曲線，與準(zhǔn)移動(dòng)閉塞不同的是，移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)為前車(chē)的尾 部以后再減去一段安全距離處，因此空間間隔長(zhǎng)度的始端和終端都是不固定的， 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 所以稱(chēng)為移動(dòng)閉塞。因此其追蹤運(yùn)行間隔較準(zhǔn)移動(dòng)閉塞更小一些，效率更高。 根據(jù)以上四種自動(dòng)閉塞方式的比較，可以得出以下結(jié)論： 1 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的運(yùn)行方式介于固定閉塞和移動(dòng)閉塞方式之間，相同線路條件 下，其運(yùn)行效率在固定閉塞和移動(dòng)閉塞效率之間； 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞采用了一次制動(dòng)，其目標(biāo)距離控制模式需要靈活考慮列車(chē)性能 和線路條件對(duì)列車(chē)運(yùn)行的綜合影響，因而其閉塞設(shè)備布置條件較固定閉塞復(fù)雜， 需要加入列車(chē)啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、緊急制動(dòng)等情況下的參數(shù)予以分析和檢查，從 而確定設(shè)備布置位置； 3 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的閉塞布置規(guī)則和方法仍沿用了很多固定閉塞布置方法和思 想，布置過(guò)程中將線路中的車(chē)站、區(qū)間、折返點(diǎn)等地方獨(dú)立進(jìn)行分析，確定相應(yīng) 布置規(guī)則和衡量性能的計(jì)算方法； 4 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞對(duì)性能仿真的計(jì)算要求更加精確，由于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞本身已經(jīng)加 入的列車(chē)運(yùn)行速度曲線的計(jì)算，閉塞設(shè)計(jì)的間隔與設(shè)計(jì)目標(biāo)的間隔更接近，因而 仿真中如果對(duì)于列車(chē)運(yùn)行過(guò)程的計(jì)算出現(xiàn)了較大偏差，對(duì)仿真結(jié)果將產(chǎn)生較大影 響。 目前國(guó)內(nèi)外新建城市軌道交通項(xiàng)目的閉塞方式主要采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉 塞方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞是目前地鐵項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用的閉塞方法之一。 本文所研究和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞輔助設(shè)計(jì)軟件是基于a l c a t e l 公司的s e l t r a e 系列某c b t c 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)在上海和北京的多個(gè)地鐵項(xiàng)目中得到應(yīng)用， 并且在項(xiàng)目階段設(shè)計(jì)中進(jìn)行了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)工作。 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下： 2 緒論 車(chē)載設(shè)備 圖1 1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖 f i g u r e1 1s y s t e ms t r u c t u r e 該系統(tǒng)采用計(jì)軸設(shè)備進(jìn)行閉塞分區(qū)，軌旁采用兩顯示區(qū)間信號(hào)模式，并在道 岔處采用三顯示信號(hào)機(jī)來(lái)區(qū)分前方道岔位置信息。系統(tǒng)具備地車(chē)雙向無(wú)線通信能 力，地車(chē)通信可采用應(yīng)答器和無(wú)線通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞方式，但是在各個(gè)項(xiàng)目的一期均采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式 運(yùn)營(yíng)和調(diào)試，并且在移動(dòng)閉塞正式使用后，仍保留準(zhǔn)移動(dòng)閉塞軌旁設(shè)備，以作為 移動(dòng)閉塞的后備模式。 準(zhǔn)閉塞設(shè)計(jì)的設(shè)備基礎(chǔ)條件為： 1 基于a t p a t o 運(yùn)行控制和監(jiān)督； 2 具備地車(chē)通信功能； 2 由軌旁設(shè)備將線路上的信號(hào)狀態(tài)傳到列車(chē)上； 3 線路具備站臺(tái)屏蔽門(mén)，并需要對(duì)其相關(guān)安全條件予以檢查； 4 車(chē)載控制器根據(jù)前方線路信號(hào)狀態(tài)確定列車(chē)運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)。 1 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)地鐵線路準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證工作主要由國(guó)外公司進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn) 證，國(guó)內(nèi)地鐵線路對(duì)于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的分析和計(jì)算，在計(jì)算機(jī)輔助工具計(jì)算的 3 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 基礎(chǔ)上主要依靠人工設(shè)計(jì)來(lái)完成。目前國(guó)內(nèi)具備對(duì)固定閉塞輔助設(shè)計(jì)工具，但是 輔助設(shè)計(jì)工具主要面向配線等工程設(shè)計(jì)需求，更多的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配線管理和配線 圖表自動(dòng)生成功能，還有些針對(duì)個(gè)別安全參數(shù)自動(dòng)計(jì)算的輔助工具。對(duì)于安全 和效率方面的信號(hào)自動(dòng)布置輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究和實(shí)現(xiàn)的相對(duì)較少。目前上海中越 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)公司具備閉塞設(shè)備稚置的軟件產(chǎn)品，但該產(chǎn)品目前僅僅應(yīng)用于上 海若干既有線路的線路優(yōu)化分析，從未對(duì)新建線路進(jìn)行閉塞輔助設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用。 設(shè)計(jì)院也具備閉塞輔助設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件， 究，對(duì)閉塞設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)功能尚不完善， 程度不高。 但該系統(tǒng)更多注重于牽引計(jì)算方面的研 仍需要大量的人工設(shè)計(jì)和調(diào)整，自動(dòng)化 國(guó)外公司準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備布置分析同樣主要依靠設(shè)計(jì)人員的人工設(shè)計(jì)，再經(jīng) 過(guò)仿真系統(tǒng)的驗(yàn)證來(lái)檢查設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足要求。目前國(guó)外已具備能夠計(jì)算安全 距離等參數(shù)的軟件工具。但主要的設(shè)計(jì)過(guò)程仍不能達(dá)到軟件自動(dòng)化高效布置并驗(yàn) 證檢查的水平。實(shí)際工程中仍以設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和仿真檢查為主，需要設(shè)計(jì) 師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，利用參數(shù)輔助計(jì)算工具對(duì)線路上的參數(shù)逐個(gè)計(jì)算，進(jìn)行初始的線路 信號(hào)設(shè)備布置。初始設(shè)計(jì)結(jié)束后，將人工布置的結(jié)果提交給仿真系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證計(jì) 算，并模擬行車(chē)以檢查是否達(dá)到運(yùn)營(yíng)的性能設(shè)計(jì)目標(biāo)。仿真設(shè)備反饋給設(shè)計(jì)師各 個(gè)線路段的性能結(jié)果參數(shù)，報(bào)告最終全線仿真運(yùn)營(yíng)結(jié)果。設(shè)計(jì)師根據(jù)仿真反饋的 數(shù)據(jù)，對(duì)線路上最影響效率的部分進(jìn)行人工修改調(diào)整，修改過(guò)程中仍需要利用安 全距離等參數(shù)的輔助計(jì)算工具不斷的檢查安全條件，調(diào)整后，設(shè)計(jì)師仍需要仿真 工具驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足要求，此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直到設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)目標(biāo) 要求。此過(guò)程需要大量人工參與，并且設(shè)計(jì)過(guò)程中主要依靠設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，這給 閉塞設(shè)計(jì)工作的效率帶來(lái)很大制約。這給地鐵項(xiàng)目閉塞設(shè)計(jì)進(jìn)度和項(xiàng)目協(xié)調(diào)帶來(lái) 一定的影響。 目前已有的閉塞設(shè)計(jì)軟件不但依賴人的設(shè)計(jì)和檢查，而且閉塞設(shè)計(jì)軟件具有 系統(tǒng)局限性。每種閉塞自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件都是基于某公司的一種閉塞系統(tǒng)設(shè)備和車(chē)輛 設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前很難很好的實(shí)現(xiàn)該軟件的通用性。 本文通過(guò)對(duì)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的方法和規(guī)則的分析與研究，針對(duì)a l e a t e l 公司的 c b t c 系統(tǒng)，總結(jié)了城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備布置方法，建立了閉塞設(shè)計(jì)中所 要檢查條件的模型，通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)則和條件檢查，并 通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備的系統(tǒng)的、自動(dòng)化的布置功能。 通過(guò)本文的方法和實(shí)現(xiàn)的軟件，可以大大減少設(shè)計(jì)人員的工作量。設(shè)計(jì)人員 輸入設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)，設(shè)定部分設(shè)計(jì)的要求的判斷，就可以通過(guò)運(yùn)行軟件，自動(dòng)實(shí) 現(xiàn)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備布置，布置過(guò)程中，軟件將根據(jù)準(zhǔn)閉塞設(shè)計(jì)規(guī)則，自動(dòng)檢查所 有安全條件和效率條件，自動(dòng)計(jì)算閉塞設(shè)計(jì)過(guò)程中需要的所有參數(shù)，并輸出閉塞 4 緒論 設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)，結(jié)果數(shù)據(jù)將自動(dòng)通過(guò)閉塞設(shè)計(jì)與仿真計(jì)算接口，將結(jié)果數(shù)據(jù)提供 給仿真軟件進(jìn)行仿真行車(chē)驗(yàn)證。仿真軟件將提供閉塞設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證結(jié)果，并自動(dòng) 判斷該自動(dòng)布置是否滿足設(shè)計(jì)人員的所有設(shè)計(jì)目標(biāo)，如果設(shè)計(jì)結(jié)果仍有不滿足條 件的地方，系統(tǒng)會(huì)提供人工調(diào)整功能，對(duì)已有設(shè)計(jì)結(jié)果結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行人工調(diào) 整，人工調(diào)整過(guò)程中，閉塞設(shè)計(jì)輔助軟件仍不斷提供安全條件和效率條件檢查功 能。如果人工調(diào)整不能滿足該線路的設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，閉塞設(shè)計(jì)輔助軟件將通過(guò)界面 提供給設(shè)計(jì)者相關(guān)提示，并限制設(shè)計(jì)人員的不合理操作。 通過(guò)使用本設(shè)計(jì)輔助軟件，設(shè)計(jì)人員將有條件將主要精力集中在設(shè)計(jì)中的困 難部分，集中對(duì)此進(jìn)行分析和解決，而不需要將大量精力投入到繁雜的列車(chē)動(dòng)力 學(xué)模型計(jì)算、線路條件的檢查、計(jì)算和安全條件和效率條件的檢查。這樣可以大 大提高準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)效率，減少人工過(guò)程中由于經(jīng)驗(yàn)限制造成的不利影響，也 可避免設(shè)計(jì)中人造成的錯(cuò)誤對(duì)結(jié)果產(chǎn)生不利影響。本輔助工具將提供設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè) 定功能，這樣可以針對(duì)不同系統(tǒng)僅僅依靠修改參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的準(zhǔn)移動(dòng)閉 塞設(shè)計(jì)功能了。在篇末的總結(jié)中，也提出了針對(duì)不同廠家提供設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性的 設(shè)計(jì)解決思路。 1 3 論文主要內(nèi)容 本文在借鑒國(guó)內(nèi)外已有的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)方法和工具的基礎(chǔ)上，充分考慮到 城市軌道交通項(xiàng)目的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)需求和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)，在詳細(xì)分析了車(chē) 站、區(qū)間、岔區(qū)、折返點(diǎn)的信號(hào)布置的目標(biāo)和影響因素的基礎(chǔ)上，以列車(chē)運(yùn)行模 型和線路模型為基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)布置閉塞設(shè)備的閉塞設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和 實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述。 本文主要內(nèi)容如下： l 闡述研究背景和應(yīng)用現(xiàn)狀。結(jié)合當(dāng)今城市軌道交通準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的應(yīng)用，分 析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)c a d 軟件的應(yīng)用背景，說(shuō)明當(dāng)今準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的應(yīng)用與研究 現(xiàn)狀，從而提出可改進(jìn)的內(nèi)容，從而提出本文研究的意義。 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件的總體設(shè)計(jì)。分析了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件的功能需 求分析，對(duì)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，其中包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外部 接口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)。 3 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。此部分主要工作有： 分析了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)備布置規(guī)則； 分析影響準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)的線路條件和列車(chē)動(dòng)力學(xué)條件； 設(shè)計(jì)了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)檢查條件模型； 5 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與接口； 對(duì)軟件模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 4 軟件測(cè)試與應(yīng)用研究。本章根據(jù)前文的詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)行了軟件測(cè)試方 案設(shè)計(jì)，并對(duì)模塊和接口進(jìn)行t n 試工作，并且介紹了軟件應(yīng)用的輸入輸出方法 和案例數(shù)據(jù)介紹。 5 總結(jié)本文研究工作，歸納研究成果，并且指出待解決的問(wèn)題。 6 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 2 1 功能需求分析 1 設(shè)計(jì)目標(biāo) ( 1 ) 安全目標(biāo) 閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)能夠保證列車(chē)在a t p 、通信設(shè)備、a t o 設(shè)備正常工作的條件 下，列車(chē)確保不會(huì)發(fā)生正面、側(cè)面沖撞或追尾事故，即使列車(chē)在最不利條件下進(jìn) 行制動(dòng)，仍可以保證行車(chē)安全。 站臺(tái)處，能夠保證如下安全條件： 列車(chē)在進(jìn)站紅燈信號(hào)前超速時(shí)可以通過(guò)緊急制動(dòng)，保證列車(chē)不沖過(guò)出站信 號(hào)機(jī)； 站臺(tái)處如遇險(xiǎn)情，工作人員按壓站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕，列車(chē)能夠保證在站臺(tái) 進(jìn)站信號(hào)機(jī)外按著標(biāo)稱(chēng)制動(dòng)率緊急制動(dòng)，確保在站臺(tái)外方停車(chē)，不沖入站 臺(tái)內(nèi)： 信號(hào)滿足雙紅燈防護(hù)顯示方式，正線內(nèi)所有進(jìn)路都具備防護(hù)區(qū)段。 道岔處，能夠保證如下安全條件： 列車(chē)第一輪對(duì)停在道岔前的攔截信號(hào)機(jī)對(duì)應(yīng)計(jì)軸設(shè)備前時(shí)，能夠保證列車(chē) 的最前端不會(huì)與道岔另一方向運(yùn)行列車(chē)產(chǎn)生側(cè)向沖撞； 列車(chē)在經(jīng)過(guò)反位道岔時(shí)，確保限制速度能夠安全駛過(guò)該道岔而不會(huì)發(fā)生側(cè) 翻事故。 無(wú)岔正線區(qū)間處，能夠保證如下安全條件： 確保列車(chē)在最不利停車(chē)條件下，列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)不會(huì)駛出防護(hù)區(qū)段的終端信 號(hào)機(jī)處，從而避免追尾事故發(fā)生： 折返點(diǎn)處，能夠保證如下安全條件： 列車(chē)運(yùn)行在較低速度，確保列車(chē)能夠根據(jù)要求及時(shí)停車(chē)； 折返點(diǎn)處仍采用雙紅燈防護(hù)原則，每條進(jìn)路需要防護(hù)區(qū)段，且列車(chē)最不利 制動(dòng)可保證不超過(guò)防護(hù)區(qū)段范圍： 列車(chē)在折返線停車(chē)時(shí)，如列車(chē)失控，未能及時(shí)停車(chē)，確保列車(chē)能夠在停車(chē) 牌后的攔截信號(hào)燈前方停車(chē)( 此處可能是線路終端) 。 ( 2 ) 效率目標(biāo) 閉塞設(shè)計(jì)前，操作員會(huì)確定該線路期望的效率參數(shù)，參數(shù)主要包括：線路運(yùn) 7 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 行間隔、線路最多可運(yùn)行列車(chē)數(shù)、列車(chē)旅行時(shí)間等。這些參數(shù)在閉塞設(shè)備布置時(shí) 需要考慮到計(jì)算中，借助牽引計(jì)算提供的接口，確保全線每個(gè)部分線路都能夠滿 足性能要求。 閉塞設(shè)計(jì)后，由仿真設(shè)備進(jìn)行仿真運(yùn)行，以驗(yàn)證是否達(dá)到效率目標(biāo)，如果設(shè) 計(jì)未達(dá)到目標(biāo)，將提交給人工調(diào)整模塊進(jìn)行人工設(shè)計(jì)，在人工設(shè)計(jì)過(guò)程中，本軟 件仍提供條件檢查接口，時(shí)刻為人工調(diào)整提供條件檢查的制約和提示。 ( 3 ) 經(jīng)濟(jì)目標(biāo) 經(jīng)濟(jì)性是系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備是需要投資的，在設(shè)備數(shù)量的考慮 方面要有經(jīng)濟(jì)方面的考慮。本軟件在設(shè)備布置過(guò)程中本著“最小間隔最大化，信 號(hào)設(shè)備最少化”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2 牽引計(jì)算接口需求分析 牽引計(jì)算將列車(chē)動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立，并且根據(jù)輸入和輸出的需要 設(shè)計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)與列車(chē)運(yùn)行過(guò)程相關(guān)的牽引計(jì)算功能。該接口主要提供了速度距 離曲線數(shù)據(jù)和時(shí)間距離曲線數(shù)據(jù)，并且在這兩個(gè)主要數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上添加了相關(guān)計(jì) 算接口功能，主要的接口功能需求如下： ( 1 ) 已知時(shí)間求距離：根據(jù)間隔時(shí)間、延遲時(shí)間等時(shí)間參數(shù)，求得列車(chē)在該間 隔下正常運(yùn)行的距離； ( 2 ) 已知距離求時(shí)間：根據(jù)安全距離、制動(dòng)距離等距離參數(shù)，求得對(duì)應(yīng)距離下 列車(chē)正常運(yùn)行所用時(shí)間； ( 3 ) 制動(dòng)距離的計(jì)算：根據(jù)列車(chē)不同制動(dòng)模型下的制動(dòng)過(guò)程，計(jì)算在所在線路 的土建條件下，列車(chē)進(jìn)行相應(yīng)類(lèi)型制動(dòng)時(shí)所經(jīng)過(guò)的制動(dòng)距離長(zhǎng)度與位置。 3 仿真計(jì)算接口需求分析 仿真工具的主要功能是，將閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入，并根據(jù)設(shè)備布置參數(shù)模 擬線路情況，進(jìn)行仿真行車(chē)，從而檢查閉塞設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的安全和效率條件是否 達(dá)到要求。 仿真工具主要包括如下功能： ( 1 ) 地面信號(hào)仿真 此功能主要仿真地面信號(hào)的變化，其中包括了的模塊有： 聯(lián)鎖外部條件檢查模塊，僅從區(qū)段占用、道岔位置、敵對(duì)信號(hào)開(kāi)放等仿真 所需要的不完全聯(lián)鎖條件檢查地面信號(hào)的開(kāi)放條件，同時(shí)檢查并控制道岔 搬動(dòng)過(guò)程與道岔狀態(tài)； 自動(dòng)調(diào)度模塊，對(duì)a t s 對(duì)線路上的自動(dòng)調(diào)度功能進(jìn)行仿真，根據(jù)線路運(yùn) 行的運(yùn)營(yíng)需要，根據(jù)信號(hào)開(kāi)放條件檢查結(jié)果，對(duì)線路上的信號(hào)顯示與道岔 轉(zhuǎn)換進(jìn)行自動(dòng)控制，確保模擬行車(chē)的信號(hào)設(shè)備按著運(yùn)營(yíng)需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換其狀 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 態(tài)； 此功能主要仿真列車(chē)在地面信號(hào)顯示和車(chē)載控制設(shè)備控制下的運(yùn)行過(guò)程。列 車(chē)運(yùn)行仿真不但需要考慮列車(chē)根據(jù)地面信號(hào)顯示下的加速、正常制動(dòng)、緊急制動(dòng) 運(yùn)行控制邏輯，還需要考慮列車(chē)自身動(dòng)力學(xué)模型在牽引、惰性和制動(dòng)過(guò)程中的速 度變化過(guò)程。 ( 2 ) 列車(chē)運(yùn)行仿真 列車(chē)運(yùn)行仿真功能主要包括以下功能： 根據(jù)線路建信息自動(dòng)計(jì)算并確定速度距離曲線； 根據(jù)線路土建信息和閉塞分區(qū)結(jié)果，自動(dòng)計(jì)算得到時(shí)問(wèn)距離曲線； 根據(jù)站臺(tái)數(shù)據(jù)和列車(chē)參數(shù)，自動(dòng)確定站臺(tái)區(qū)域的限速范圍和限速大小； 根據(jù)線路參數(shù)、列車(chē)模型和最不利停車(chē)計(jì)算模型，自動(dòng)檢查閉塞設(shè)計(jì)是否 滿足最不利停車(chē)距離的安全條件； 根據(jù)線路參數(shù)、列車(chē)模型和正常制動(dòng)模型，自動(dòng)檢查閉塞設(shè)計(jì)是否滿足正 常制動(dòng)距離的運(yùn)營(yíng)要求 ( 3 ) 自動(dòng)仿真驗(yàn)證 利用前面的信號(hào)仿真和列車(chē)運(yùn)行仿真的基本功能，仿真工具能夠根據(jù)線路拓 撲數(shù)據(jù)和閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行所有進(jìn)路的遍歷，在每個(gè)區(qū)段進(jìn)行模擬仿真運(yùn)行， 并將各個(gè)信號(hào)機(jī)的間隔、各個(gè)區(qū)段的平均運(yùn)行速度和全線的運(yùn)行間隔與運(yùn)行速度 進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，以備向閉塞設(shè)計(jì)軟件反饋性能仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，為閉塞設(shè)計(jì)模塊 的優(yōu)化提供參考數(shù)據(jù)。 自動(dòng)仿真驗(yàn)證模塊共檢查兩種運(yùn)行情況 單車(chē)全線運(yùn)行，確保旅行速度達(dá)到要求； 全線根據(jù)設(shè)計(jì)問(wèn)隔要求，連續(xù)發(fā)車(chē)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，確保設(shè)計(jì)間隔在線路 最繁忙狀況下達(dá)到設(shè)計(jì)要求； ( 4 ) 人工手動(dòng)仿真 利用前面的信號(hào)仿真和列車(chē)運(yùn)行仿真的基本功能，仿真工具能夠根據(jù)操作人 員的特殊需要，在特定的線路上運(yùn)行仿真。列車(chē)在任何線路部分進(jìn)行仿真運(yùn)行時(shí) 都將符合地面信號(hào)顯示的規(guī)則、列車(chē)運(yùn)行邏輯與動(dòng)力學(xué)模型。 此功能主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)人員的部分線路閉塞設(shè)備布置人工調(diào)整的結(jié)果檢查， 并且能夠提供給操作員在線路條件苛刻的區(qū)域真實(shí)的行車(chē)過(guò)程和仿真數(shù)據(jù)以供設(shè) 計(jì)人員分析解決問(wèn)題時(shí)參考。 2 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 9 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分與模塊設(shè)計(jì) 1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 城市軌道交通閉塞輔助設(shè)計(jì)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為四層： ( 1 ) 數(shù)據(jù)層： 為閉塞設(shè)計(jì)提供外部輸入數(shù)據(jù)，和設(shè)計(jì)結(jié)果輸出數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)種類(lèi)如下： a 外部輸入數(shù)據(jù)： 線路拓?fù)鋽?shù)據(jù)： 線路拓?fù)鋽?shù)據(jù)為線路模型提供路徑搜索和關(guān)聯(lián)設(shè)備搜索的數(shù)據(jù)基 礎(chǔ)，拓?fù)鋽?shù)據(jù)主要通過(guò)節(jié)點(diǎn)和邊的信息以及二者的關(guān)聯(lián)達(dá)到了線路模型 關(guān)聯(lián)的目的；通過(guò)道岔與節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)信息和區(qū)段、信號(hào)機(jī)、車(chē)站等設(shè)備 與邊的關(guān)聯(lián)信息從而達(dá)到了設(shè)備間的關(guān)聯(lián)目的；再通過(guò)節(jié)點(diǎn)、邊和道龠、 坡道、曲線、隧道等土建數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)從而達(dá)到了拓?fù)渑c土建信息間的關(guān)聯(lián) 目的。 線路土建信息數(shù)據(jù)： 線路土建信息數(shù)據(jù)將土建專(zhuān)業(yè)提供的線路縱斷面圖和線路平面圖 中的所有土建信息按著軟件需求的格式以規(guī)定表格的方式進(jìn)行組織和 整理，從而為閉塞設(shè)計(jì)、仿真和牽引計(jì)算功能提供線路土建條件數(shù)據(jù)。 土建信息數(shù)據(jù)主要包括以下信息： 幻坡道信息：包含坡道的i d 、起始點(diǎn)、重點(diǎn)、坡度值( 有正負(fù)值區(qū) 分) 。 b ) 曲線信息：包含曲線的i d 、曲線起點(diǎn)、曲線終點(diǎn)、曲線半徑、曲 線角度、曲線限速、緩和曲線參數(shù)等信息。 c ) 車(chē)站信息：包含車(chē)站編號(hào)、車(chē)站名稱(chēng)、車(chē)站中心位置、站臺(tái)長(zhǎng)度、 停站時(shí)間、站臺(tái)限速等信息。 m 道岔信息：包含道岔i d 、道岔長(zhǎng)度、岔尖位置、道岔限速、道岔 鏈接邊、道岔定位鏈接邊、道岔反位鏈接邊等。 隧道信息：包含隧道起點(diǎn)、隧道終點(diǎn)、隧道i d 等信息。 d高架信息：包含高架起點(diǎn)、高架終點(diǎn)和高架m 等信息。 閉塞設(shè)計(jì)規(guī)則配置參數(shù)數(shù)據(jù)： 閉塞設(shè)計(jì)因使用設(shè)備不同、閉塞模式的不同而會(huì)有不同的閉塞設(shè)計(jì) 參數(shù)具體配置參數(shù)數(shù)據(jù)有如下幾類(lèi)： 幻閉塞模式的劃分： 此類(lèi)數(shù)據(jù)主要?jiǎng)澐衷O(shè)計(jì)對(duì)象所采用的閉塞模式，由于此軟件 1 0 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 是面向s e | t r a c 相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且未來(lái)應(yīng)用主要面向阿爾卡特的 工程項(xiàng)目，根據(jù)需求分析確定，目前設(shè)計(jì)目標(biāo)的閉塞模式主要為 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，但是需要預(yù)留此接口以備固定閉塞或其他制式的需 要。 b ) 閉塞設(shè)備的劃分： 閉塞設(shè)計(jì)劃分主要區(qū)分軌道電路設(shè)備下的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和計(jì) 軸設(shè)備下的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。 b 設(shè)計(jì)結(jié)果輸出數(shù)據(jù)： 設(shè)計(jì)結(jié)果輸出數(shù)據(jù)主要包括如下信息： 道俞信息：記錄道岔的位置、道岔的i d 、所在節(jié)點(diǎn)i d 、所在區(qū)段i d 和道岔限速。 區(qū)段信息：記錄區(qū)段的起點(diǎn)位置、終點(diǎn)位置、區(qū)段i d 、區(qū)段所在邊 i d 、區(qū)段上行設(shè)備、區(qū)段下行設(shè)備、所屬車(chē)站i d 。 信號(hào)機(jī)信息：記錄信號(hào)機(jī)i d 、信號(hào)機(jī)位置、信號(hào)機(jī)所在邊、信號(hào)機(jī) 類(lèi)型( 2 色燈或3 色燈信號(hào)機(jī)) 、信號(hào)機(jī)的上行鏈接設(shè)備、信號(hào)機(jī)的 下行鏈接設(shè)備。 車(chē)站信息：記錄車(chē)站i d 、車(chē)站位置、車(chē)站所在邊i d 、站臺(tái)進(jìn)站區(qū)段。 站臺(tái)離去區(qū)段。 ( 2 ) 調(diào)度層 根據(jù)系統(tǒng)功能需求，集中控制調(diào)度各個(gè)模塊的調(diào)度控制模塊，并根據(jù)接口信 息為人工調(diào)整模塊提供條件檢查等功能接口。調(diào)度層的主要功能為根據(jù)線路拓?fù)?數(shù)據(jù)對(duì)線路進(jìn)行逐段閉塞設(shè)計(jì)的模塊流程控制，根據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和線路土建數(shù)據(jù)， 根據(jù)線路搜索的算法，逐段進(jìn)行閉塞設(shè)備布置，并把布置設(shè)備的結(jié)果存入閉塞設(shè) 計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)中，最終完成全線的設(shè)備布置，提供完整閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)。 ( 3 ) 線路處理層 以線路數(shù)據(jù)為處理對(duì)象，將線路中分為若干種具體線路種類(lèi)進(jìn)行處理。線路 主要包括以下幾類(lèi)： a 道岔區(qū)域線路：道岔兩側(cè)最近的信號(hào)機(jī)布置； b 車(chē)站區(qū)域線路：主要針對(duì)車(chē)站出站一側(cè)的出站信號(hào)機(jī)的布置； c 折返點(diǎn)區(qū)域線路：根據(jù)折返線路的需求，對(duì)車(chē)站到折返線之間的區(qū)域 進(jìn)行信號(hào)和計(jì)軸設(shè)備的布置； d 固定參數(shù)設(shè)備之間按間隔布置的無(wú)岔區(qū)域線路：正線上的道岔與道岔 之間、道岔與出站信號(hào)機(jī)之間、出站信號(hào)機(jī)與出站信號(hào)機(jī)之間的，有 一定間隔條件限制的線路布置區(qū)域。 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 4 ) 條件層 在處理沒(méi)處線路情況時(shí)所要檢查的各個(gè)條件的處理層，主要包括以下條件檢 查功能： a 間隔條件檢查： 根據(jù)該段線路確定的設(shè)計(jì)間隔參數(shù)束檢查布置信號(hào)機(jī)的位置是否滿足列車(chē)運(yùn) 行間隔條件。詳見(jiàn)3 3 1 節(jié)內(nèi)容； b ，聯(lián)鎖條件檢查： 根據(jù)站臺(tái)與進(jìn)站信號(hào)機(jī)的位置關(guān)系，為了優(yōu)化防護(hù)區(qū)段解鎖時(shí)間，而進(jìn)行的 過(guò)沖解鎖優(yōu)化設(shè)計(jì)條件；由于在間隔模型建立時(shí)考慮了聯(lián)鎖的因素，所以這里不 需要再檢查進(jìn)路辦理的聯(lián)鎖條件。詳見(jiàn)3 3 2 節(jié)內(nèi)容； c 視距條件檢查： 由于地鐵中大部分為隧道路況，所以在曲線和坡道情況下，視距條件更加苛 刻。這里的視距條件將根據(jù)分析得到的參數(shù)表對(duì)線路中的坡道和曲線下的視距情 況進(jìn)行判斷，如果出現(xiàn)視距問(wèn)題將自動(dòng)布置復(fù)試信號(hào)機(jī)并提示操作員； d 安全距離條件檢查： 該條件下考慮列車(chē)最不利得停車(chē)條件，計(jì)算列車(chē)超速后緊急制動(dòng)，且路況和 列車(chē)自身情況在非故障條件下的最不利情況時(shí)的停車(chē)位置是否保證在該進(jìn)路的防 護(hù)區(qū)段以內(nèi)。 e 土建限制條件檢查： 當(dāng)列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，由于在制動(dòng)啟動(dòng)時(shí)列車(chē)超速，而后的制動(dòng)曲線可能有一 部分會(huì)超過(guò)土建限速。如果在坡道等其他路況，超過(guò)限速不會(huì)帶來(lái)不利影響。但 是當(dāng)由于緊急制動(dòng)造成的曲線部分超速，將可能引起列車(chē)側(cè)翻。所以在緊急制動(dòng) 條件下需要檢查列車(chē)制動(dòng)曲線上是否有超過(guò)因土建條件為曲線的速度限制情況， 如果出現(xiàn)，將調(diào)整設(shè)備位置以避開(kāi)曲線上的超速情況。 f 。安全余量調(diào)整策略條件檢查： 按著設(shè)計(jì)間隔進(jìn)行布置設(shè)備時(shí)，由于線路采用雙紅燈防護(hù)，所以中間的個(gè) 信號(hào)機(jī)的位置只能根據(jù)安全距離和正常制動(dòng)距離判斷可布置范圍，卻不能確定具 體的點(diǎn)。此處利用安全余量調(diào)整策略條件來(lái)確定中間的信號(hào)機(jī)的具體位置，該條 件的具體描述見(jiàn)3 3 6 節(jié)內(nèi)容。 g 無(wú)岔區(qū)域設(shè)計(jì)間隔計(jì)算條件檢查： 為了防止線路上布置設(shè)備出現(xiàn)線路剩余，在布置每個(gè)無(wú)岔區(qū)域前預(yù)算如何完 整分配線路，此計(jì)算提供最合理的設(shè)計(jì)間隔參數(shù)，及防止了線路余量的出現(xiàn)，也 一定條件下節(jié)省了線路設(shè)備，且保證滿足線路需要的運(yùn)營(yíng)性能條件。詳見(jiàn)3 3 7 節(jié) 內(nèi)容。 1 2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 具體的功能模塊劃分情況見(jiàn)下圖所示： 線路信初始化閉塞 | 息搜索設(shè)計(jì)模塊結(jié) | 模塊果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l - y 一一上 li 拓?fù)鋽?shù)據(jù)閉寒設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)層f 和線路土l f規(guī)則參數(shù) l 建數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù) | 調(diào)度層 全線路閉塞設(shè)計(jì)功能調(diào)度功能模塊 l 一一一一一一一一一一一一 一 k = 十 ；條件層 。 i 圖例：廠 模塊 調(diào)用關(guān)系( 被調(diào)用模塊 ； i 一 l q 散辨! ：竺二j 圖2 1 功能模塊劃分示意圖 f i g u r e2 1f u n c t i o nm o d u l ad i v i s i o n 系統(tǒng)功能模塊間的關(guān)系 系統(tǒng)功能模塊間的關(guān)系如下圖所示： 1 3 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 閉塞設(shè)計(jì)! 調(diào)度模塊 h p。_ 問(wèn)隔條件梭奄 聰鋪條件 a 臺(tái) 稅距條件撿奇 安夸距離條件 正常：斟動(dòng)距離條件 土建限制條件 優(yōu)化處理?xiàng)l件 1 道岔區(qū)域布置模塊i l 圭蘭竺竺i 忙模越怔習(xí) 圖2 2 系統(tǒng)功能模塊間的關(guān)系 問(wèn)隔條件檢查 聯(lián)鎖條件檢查 視距條件檢查 安全距離條件 正常鑭動(dòng)距離條件 土建限制條件 優(yōu)化處理?xiàng)l件 f i g u r e 2 2r e l a t i o n s h i pa m o n gs y s t e mf u n c t i o nm o d u l a 2 2 2系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 1 閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)外部流程 閉塞設(shè)計(jì)在外部接口的配合下主要實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢查條件，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)自動(dòng) 布置信號(hào)設(shè)備的功能，閉塞設(shè)計(jì)功能與牽引計(jì)算和仿真部分的外部流程關(guān)系如下 圖所示： 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 廝司 f 一i 圖2 4 外部流樣關(guān)系不惹圖 f i g u r e 2 4p r o c e s so u t s i d e 閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)將利用牽引計(jì)算系統(tǒng)提供的計(jì)算接口和數(shù)據(jù)接口，通過(guò)閉塞設(shè) 計(jì)系統(tǒng)的功能模塊支持和閉塞數(shù)學(xué)模型的支持，得到符合各種條件的閉塞設(shè)計(jì)結(jié) 果數(shù)據(jù)，閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)由性能分析模塊獲取并通過(guò)行車(chē)仿真計(jì)算驗(yàn)證是否滿 足性能參數(shù)，并反饋給閉塞設(shè)計(jì)模塊性能計(jì)算的指標(biāo)結(jié)果，用以供閉塞設(shè)計(jì)進(jìn)行 設(shè)計(jì)的優(yōu)化。 2 閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部流程 閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部流程如下幾個(gè)流程圖所示： 匾氅毫燮苧i隰燃端 r 徽和1 茹靜品l 囤翻目 自 甲；圉- 一 圈量蘿鬯型量駑沙矽 圉量斟量 圖2 5 系統(tǒng)內(nèi)部流程 f i g u r e 2 5p r o c e s si n s i d e 1 5 廠- 愕盞裟擎l i j 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 該流程描述了閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，如何根據(jù)線路拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行全線的遍歷線路 并進(jìn)行閉塞設(shè)計(jì)的流程。 該流程將自動(dòng)從線路的各個(gè)始端搜索至終端，且不會(huì)造成線路的重復(fù)布置。 2 2 3外部接口設(shè)計(jì) 外部接口示意圖如下圖所示： ! i 性能分析模塊l 圖2 3 外部接口示意圖 f i g u r e 2 3i n t e r f a c eo u t s i d e 1 牽引計(jì)算模塊接口： 為閉塞設(shè)計(jì)提供牽引計(jì)算功能接口，主要包括： 最不利停車(chē)距離計(jì)算功能； 正常制動(dòng)距離計(jì)算功能； 時(shí)間距離曲線數(shù)據(jù)計(jì)算和提取功能； 速度距離曲線數(shù)據(jù)計(jì)算和提取功能； 列車(chē)在某點(diǎn)的有效牽引力計(jì)算功能： 列車(chē)在某點(diǎn)的附加阻力計(jì)算功能； 列車(chē)在某點(diǎn)的基本阻力計(jì)算功能； 列車(chē)在某點(diǎn)的制動(dòng)力計(jì)算功能； 列車(chē)在某點(diǎn)正常制動(dòng)的速度距離曲線數(shù)據(jù)計(jì)算功能； 列車(chē)在某點(diǎn)緊急制動(dòng)的速度距離曲線數(shù)據(jù)計(jì)算功能； 牽引部分的功能由閉塞設(shè)計(jì)系統(tǒng)外部的功能模塊提供，牽引模塊向閉塞設(shè)計(jì) 模塊提供以上的功能接口，關(guān)于列車(chē)的參數(shù)修改功能將在牽引模塊配置文件中內(nèi) 完成，在閉塞設(shè)計(jì)中將不對(duì)列車(chē)參數(shù)做任何處理。 2 性能分析模塊接口： 為閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果提供行車(chē)仿真計(jì)算，并得到仿真的性能參數(shù)結(jié)果，反饋給閉 塞設(shè)計(jì)。性能分析提供給閉塞設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)接口主要有： 全線實(shí)際運(yùn)行間隔； 1 6 i 一 三 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 全線實(shí)際列車(chē)旅行時(shí)間； 每個(gè)信號(hào)機(jī)的設(shè)計(jì)間隔： 每個(gè)區(qū)段的列車(chē)運(yùn)行平均速度； 折返線路的仿真行車(chē)間隔結(jié)果； 各個(gè)車(chē)站的仿真行車(chē)間隔結(jié)果 3 人工調(diào)整模塊接口： 在閉塞自動(dòng)布置和性能分析后，如果仍不能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，則需要人工 調(diào)整模塊來(lái)人為調(diào)整、設(shè)計(jì)，人工調(diào)整模塊主要功能有： 設(shè)備調(diào)整功能：可以在稚置結(jié)果輸出示意圖上直接搬移對(duì)應(yīng)圖形設(shè)備， 從而設(shè)備的參數(shù)隨著調(diào)整自動(dòng)變化并記錄在結(jié)果數(shù)據(jù)中； 設(shè)備調(diào)整的條件檢查功能：人工調(diào)整要滿足基本的安全條件，在人工 調(diào)整過(guò)程中，軟件不再動(dòng)態(tài)檢查效率條件，軟件不斷的針對(duì)人工調(diào)整部分 線路進(jìn)行安全距離檢查，而在性能分析模塊中來(lái)檢查設(shè)備調(diào)整后的效率變 化是否滿足條件。 2 2 4系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) 軟件界面設(shè)計(jì)如圖所示： 標(biāo)題欄 菜單欄 工具攔 標(biāo)簽欄 視圖欄 致?lián)頇?狀態(tài)欄 圖2 6 軟件界面設(shè)計(jì)示意圖 f i g u r e 2 6h u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c ed e s i g n 本軟件的界面設(shè)計(jì)參照w i n d o w s 界面風(fēng)格，利用f r a m e w o r k 2 0 在v s 2 0 0 5 下 用c 撐開(kāi)發(fā)完成。界面主要包含如下內(nèi)容： 1 標(biāo)題欄：顯示軟件名稱(chēng)和最小化、最大化、關(guān)閉功能按鈕： 2 菜單欄：提供菜單選項(xiàng)，主要包括：文件、編輯、試圖、設(shè)計(jì)、仿真結(jié)果和幫 助選項(xiàng)下拉子菜單。 3 工具欄：提供主要的工具選項(xiàng)，其中包括：新建、打開(kāi)、保存、打印、系統(tǒng)參 1 7 北京交通火學(xué)碩士學(xué)位論文 數(shù)設(shè)置、列車(chē)信息設(shè)置、土建信息設(shè)置、牽引計(jì)算、閉塞自動(dòng)設(shè)計(jì)、性能分析 計(jì)算、輸出結(jié)果為a u t o c a d 格式文件、輸出結(jié)果為e x c e l 表格格式文件和幫 助工具。 4 標(biāo)簽欄：提供不同輸出結(jié)果的切換功能，其中包括：土建信息、牽引計(jì)算、閉 塞設(shè)計(jì)結(jié)果和性能分析指標(biāo)。 5 視圖欄：提供不同功能的輸出結(jié)果試圖，主要包括： ( 1 ) 土建信息下的線路圖型： ( 2 ) 牽引計(jì)算輸出的速度距離曲線和對(duì)應(yīng)線路段的運(yùn)行時(shí)問(wèn)、起點(diǎn)終點(diǎn)信息； ( 3 ) 閉塞設(shè)計(jì)設(shè)備布置結(jié)果圖型和布置設(shè)備信息表； ( 4 ) 性能仿真結(jié)果輸出數(shù)據(jù)表。 6 數(shù)據(jù)表欄，在輸出結(jié)果具有數(shù)據(jù)表信息時(shí)自動(dòng)出現(xiàn)并輸出結(jié)果，輸出信息主要 包括： ( 1 ) 牽引計(jì)算輸出結(jié)果信息，包括計(jì)算始端、計(jì)算終端和運(yùn)行時(shí)間； ( 2 ) 閉塞設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)備信息表，包括設(shè)備名、設(shè)備種類(lèi)和設(shè)備位置； ( 3 ) 性能仿真結(jié)果輸出數(shù)據(jù)表，包括速度指標(biāo)結(jié)果、時(shí)間指標(biāo)結(jié)果和間隔指標(biāo) 結(jié)果。 7 狀態(tài)欄：顯示坐標(biāo)位置信息、軟件版權(quán)信息。 以上界面設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖所示：( 為了保護(hù)版權(quán)，標(biāo)題欄和狀態(tài)欄已刪除) 7，jn。!1 k 。，4 j i t ：， 一 ， 7 ；m14 h、r“n一 一o r t tqt7 ： 圖2 7 閉塞設(shè)計(jì)界面效果示意圖 f i g u r e 2 7b l o c kd e s i g ni n t e r f a c e 仿真驗(yàn)證后，性能分析結(jié)果輸出如下圖界面所示： 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞c a d 軟件總體設(shè)計(jì) 瑤；籀毓鱗籟鞘黲嬲孽燃贊熬鳘豁貔國(guó)妊渤如繃幽泓蝴蝴虢碰蹴池瓣幽瀧渤糊溯乩幽磁醯越逝撕凇緞齜幺幽 蒸蒜嘗必懋壁塑警臻! 墨璺嬰一一i 磷一。一一一一；：一號(hào)一一。一。 圖2 8 性能仿真界面效果示意圖 f i g u r e 2 8p e r f o r m a n c es i m u l a t i o ni n t e r f a c e 牽引計(jì)算后得到的全線速度距離曲線由下圖所示界面顯示： 綴獺；l 囊