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基于CBTC的ATP防护曲线仿真试验研究

邓子渊  
【摘要】:CBTC(CommunicationBasedTrainControl)是目前最有前景的新兴列车控制技术,尤其在城市轨道交通领域有着广泛应用。我国正在大力发展城市轨道交通解决城市拥塞问题,但是在建线路的城轨CBTC系统大部分依靠引进国外成套设备,我国自主研发的CBTC系统市场占有份额少,整体还不成熟,国产化技术研究也是目前的热点之一。 ATP(AutomaticTrainProtection)系统是CBTC列控系统中的核心安全控制子系统,是CBTC系统实现移动闭塞的关键技术。ATP系统分为车载ATP和地面ZC(ZoneController)两部分,ZC提供的主要安全服务是移动授权MA(MovementAuthority),车载ATP根据ZC提供的移动授权计算安全防护曲线保障列车安全运行。除此之外,ATP系统功能还包括列车测速定位、超速防护、列车监督、车地通信等,因此,对ATP技术的研究极具价值。节能是近几年备受关注的新问题,运行能耗与列车控制息息相关,不同的运行工况组合得到的列车运行结果也各不相同。城市轨道交通爆炸式的发展伴随着惊人的电能消耗和经济成本,研究节能控制能够有效避免资源浪费,利于我国城市轨道交通长期有益健康发展。 本文探讨了ATP系统的安全防护功能的实现过程,并结合目前国内比较关注的节能问题,研究了列车在ATP控制下的节能惰行应用,最后用VC++6.0对ATP安全防护功能进行了仿真实现。研究主要有以下三个内容: 研究了列车的多质点动力学模型。分析了列车超速防护曲线计算的动力学物理模型。列车运行过程中要受到牵引力、制动力和运行阻力。运行阻力包括基本阻力和附加阻力。附加阻力受到坡道、曲线、隧道等线路条件的影响。本文分析了多质点模型的计算和实现过程,为进一步研究打下基础。 研究了地面ATP系统ZC对列车的管理授权功能,整合ATP系统的数据模型,实现ATP计算的初始环节。研究了车载ATP的防护曲线计算,给出了紧急制动触发曲线的算法,实现了车载ATP对列车的超速防护计算。研究了节能惰行,引入了一种改进的复合算法,并将其应用到惰行点寻优中,获得有效的节能收益。 对ATP安全防护功能计算进行了软件实现,模拟了列车在节能运行策略中的安全控制过程,并对计算数据进行了分析,对仿真试验进行了有效验证。


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