人机基于TCN高速列车模拟驾驶平台设计

摘要：近年来,我国高速列车进展迅速,但由于目前的列车驾驶、制约系统等核心技术依然是以国外引进,制约了国内高速列车的进展空间。以大量的真车试验为基础的传统探讨策略已无法满足高速列车复杂系统的需求,采取模拟仿真平台能够在满足系统需求的前提下有效的反映出列车运转真实情况,还能模拟各种实车无法试验的危险情况,由此,研发模拟驾驶平台作用重大。本论文工作围绕此主题进行。本论文在综述了高速列车的国内外进展概况以及列车通信网络TCN(Train Communication Network)通信网络的进展概况的基础上,针对国产CRH3(China Railway High-speed3)型列车组,以模拟驾驶仿真平台为主要目标,提出结构化的设计案例；平台内部通信由TCN通信网络实现,能够准确的传输司机制约指令,并精准的反馈列车上各设备与列车运转的各项信息；在此基础上对各子系统的功能和它们之问的信息交互进行探讨。本论文所做的主要工作为：首先,对列车的通信网络TCN进行了概述浅析,并对多功能车辆总线MVB(Multiple Vehicle Bus)和绞线式列车总线WTB(Wired Train Bus)进行详细的介绍浅析。其次,在深入探讨列车驾驶系统的基础上,构建了模拟驾驶仿真平台总体框架,其关键的功能由制约子系统CCU(Central Control Unit)、牵引制约子系统TCU(Traction Control Unit)、车门制约子系统DCU(Door Control Unit)和输入输出站KLIP(Intelpgent Terminal for Peripheral Interfacing)实现,以满足列车的安全性、标准化和兼容性的需求,并对每一个子系统进行介绍、浅析和探讨,以硬件和软件上进行实现。然后,用Qt开发实现界面系统,包含人机交互界面MMI(Man Machine Interface)和列车运转监控界面的模拟驾驶仿真平台的人机交互界面,其中列车运转监控界面参考列车运转监控装置LKJ2000的界面设计,同时还引进了视景仿真投影系统,使整个模拟驾驶仿真平台更加真实,使人机交互更有参考作用。结果表明,该高速列车模拟驾驶系统基本符合动车实际,具有良好的拓展性,为后续的探讨打下了良好的基础。关键词：列车通信网络论文CRH3论文驾驶模拟仿真平台论文人机交互界面论文

致谢4-5

摘要5-6

Abstract6-8

目录8-11

第1章 绪论11-18

1.1 高速铁路概述11-12

1.2 国外高速铁路进展12-14

1.3 国内高速铁路进展14-15

1.4 CRH3型高速列车15-16

1.5 课题探讨的作用16

1.6 本论文探讨内容综述16

1.7 文章组织结构16-18

第2章 TCN网络介绍18-29

2.1 列车通信网络18-19

2.1.1 世界主流列车通信网络18-19

2.1.2 列车通信网络进展走势19

2.2 TCN通信网络概述19-28

2.2.1 绞线式列车总线WTB20-24

2.2.1.1 WTB信号、帧和报文21-23

2.2.1.2 WTB介质访问23-24

2.2.1.3 WTB初运转24

2.2.2 多功能总线MVB24-28

2.2.2.1 MVB没备25

2.2.2.2 MVB信号、帧和报文25-27

2.2.2.3 MVB端口和介质访问27-28

2.4 小结28-29

第3章 模拟驾驶系统平台总体设计与子系统浅析29-48

3.1 模拟驾驶系统设计目标29

3.2 模拟驾驶系统平台结构及其功能需求29-32

3.2.1 模拟驾驶系统平台结构设计30-31

3.2.2 模拟驾驶系统平台子系统功能浅析31-32

3.3 模拟驾驶系统平台各子系统详细浅析32-45

3.3.1 制约单元CCU32-36

3.3.2 列车牵引系统TCU36-41

3.3.3 输入输出站KLIP41-42

3.3.4 门控系统DCU的设计与实现42-43

3.3.5 视景仿真投影系统43-45

3.4 模拟驾驶系统平台结构布局图45-46

3.5 软件开发平台与工具46-47

3.6 本章小结47-48

第4章 列车运转监控页面设计和MMI人机交互界面48-65

4.1 运转监控页面设计与实现48-56

4.1.1 界面框架结构48-50

4.1.2 运转监控界面软件架构50-53

4.1.3 页面的实现53-56

4.2 人机交互界面MMI的设计与实现56-63

4.2.1 人机交互界面MMI框架结构56-58

4.2.2 人机交互界面MMI的设计思路及实现58-63

4.3 本章小结63-65

第5章 全文总结与展望65-67

5.1 总结65

5.2 展望65-67