磁悬浮列车运行控制系统仿真环境研究报告.pdf

个人资料整理仅限学习使用磁悬浮列车运行控制系统仿真环境研究摘要：本文对磁悬浮列车运行控制系统仿真环境进行了研究，在此基础上，设计软硬件实现了磁悬浮列车运行控制系统的仿真测试平台，为进一步开展磁悬浮列车运行控制系统的研究奠定了基础。关键词：磁悬浮列车运行控制系统环境仿真客运交通发展的历史是一个运行速度不断提高的历史[2]，每一种新型交通工具的出现都伴随着速度的显著提高。随着我国国民经济的持续、快速发展，迫切需要建设和发展与高速客运相适应的、可持续发展的地面高速客运交通体系。高速磁悬浮列车是当今惟一能达到500km/h运营速度的地面交通工具。作为一种安全、快速、舒适、环保的交通工具，磁悬浮列车将得到不断的发展和普及，我国的磁浮交通事业也将进入一个前所未有的发展阶段。磁浮交通系统包括线路、道岔系统，列车控制系统，供电、驱动系统和运行控制系统四个部分。其中运行控制系统是整个磁浮交通系统的“大脑”，它涉及检测、有线和无线通信、数据处理、自动控制等各种高新技术。运行控制系统通过计算机控制、计算机网络、通信及信息处理等先进技术与磁浮交通系统的车辆、安全防护、自动运行及调度管理等任务相连，完成对列车运行的控制、安全防护、自动运行及调度管理等任务[3]。运行控制系统在整个磁浮交通系统中对列车运行进行自动控制与安全防护起核心作用。磁悬浮列车运行控制系统(OCS>是一个安全性要求很高的系统，其安全可靠性直接关系到磁浮列车的安全稳定运行。为了使磁悬浮列车运行控制系统达到相关的安全性标准，对其进行安全性测试是十分必要的。要进行安全性测试，就必须要有一个仿真环境对运行控制系统的实际运行条件进行模拟。仿真环境要求尽可能地反映真实情况，按照真实环境可能出现的各种故障进行模拟。目前，我国在OCS安全性测试方面所做的工作还比较少。笔者根据国内对OCS的研究现状对运行控制系统的环境仿真展开研究，并构建了OCS的仿真环境，为OCS的安全性测试提供了软硬平台。1OCS外部环境分析1.1OCS外部环境功能描述OCS由中央控制子系统、分区控制子系统和车载控制子系统三层结构组成。运行控制系统的外部环境包括道岔测控系统、分区牵引控制系统、分区牵引供电系统和列车悬浮导向及定位系统。OCS及外部环境结构如图1所示。道岔测控系统主要用于控制道岔的位置，通过接收分区控制子系统的控制命令来移动并锁闭道岔，并把采集到的道岔位置信息传送给分区控制子系统；牵引控制系统按照分区控制子系统发出的控制命令和设定值完全自动运行，主要用于列车牵引的开、闭环控制和状态的监控；牵引供电系统为磁悬浮列车的运行个人资料整理仅限学习使用提供动力，它通过大功率变流系统对输出的电压和电流进行调节，从而实现对磁悬浮列车牵引力的有效控制；列车悬浮导向及定位系统主要实现列车的悬浮、定位以及车辆横向稳定控制并跟踪导轨。1.2OCS外部接口分析由图1可以看出，运行控制系统与道岔测控系统、牵引控制系统、牵引供电系统、列车悬浮导向及定位系统都有接口上的连接。OCS与道岔测控系统的接口<如图1中①所示）包括串行接口和数字接口。在上海磁浮示范线中，串行接口用于传送道岔控制命令及位置信息；数字接口用于启动、关闭道岔测控系统的供电。OCS与牵引控制系统的接口<如图1中②所示）为以太网接口。在上海磁浮示范线中，通过此接口向牵引供电控制系统传送列车运行的速度曲线数据和参数，从而实现对列车运行的控制。OCS与牵引供电系统的接口<如图1中③所示）为数字接口。在上海磁浮示范线中，此数字接口用于对牵引供电系统的切断和切断命令执行后电流的回读。OCS与列车悬浮导向及定位系统的接口<如图1中④所示）包括串行接口和数字接口。在上海磁浮示范线中，通过此串行接口传送列车定位信息及运行显示信息；数字接口用于对列车的浮起/放下、开启涡流制动、开关车门等。2OCS仿真环境的设计与实现2.1OCS仿真环境的建立通过对OCS外部环境及外部接口的分析可知，环境仿真机可以分别实现对牵引供电系统、道岔系统、列车控制系统的模拟，外部接口也不外乎以太网、串行口和数字接口三种情况。另外，从磁浮列车运行的安全性方面考虑，以太网和串行通路采用双路冗余方式，数字信号采用动态输入输出方式。由此，可以建立如图2所示的OCS的仿真环境，分区控制计算机<DCC）与牵引供电系统环境仿真机之间有二条冗余以太网通路，分区牵引切断(DPS>与牵引供电系统环境仿真机之间有数字信号输入输出通路；分区道岔模块(DSM>与道岔系统环境仿真机之间有两条冗余RS232串行通路和数字信号输入输出通路；车载安全计算机<VSC）与列车控制系统环境仿真机之间有二条冗余RS232串行通路和数字信号输入输出通路。OCS与牵引供电系统环境仿真机之间的以太网通路用于DCC与牵引供电系统环境仿真机之间交换相关的牵引数据，包括运行数