论文总字数：28825字

摘 要

我国高速铁路正处于蓬勃发展的阶段，由于高速列车的运行过程非常复杂，具有很多不确定因素和较大的离散性，列车行驶的安全问题也逐渐引起了社会的高度关注。列车车载自动防护系统(ATP)核心功能是对列车进行安全防护,最大程度地为列车的行车安全提供保障。目前我国列车上使用的车载ATP系统绝大部分是国外的产品,国内一些公司的产品仍处在试验阶段。

论文主要介绍了列控车载ATP系统国内外的发展与现状和研究的进展以及遇到的问题和挑战。针对列控车载ATP系统分别从硬件结构和软件算法方面进行研究。

关键词:自动防护系统 列控系统 四重化并行表决结构 制动曲线

Debugging and analysis of high-speed railway train control system ATP

Abstract

High-speed railway in our country is in a vigorous development stage, due to the high speed train operation process is very complex, with many uncertain factors and large discreteness, and the safety issue of train driving is gradually aroused the great concern in society. The core function of the on-board automatic train protection system (ATP) is to provide protection for the train to the most degree. The majority of the on-board ATP system used in the train is foreign products in our country at present. The product of some Chinese company is still in the test stage.

Train control on-board ATP system in the paper mainly introduces the development and current situation and research progress both at home and abroad as well as the problems and challenges, the on-board ATP system is researched and designed from the aspects of the hardware architecture and the software algorithm.

Keywords: automatic train protection system ;train control system; quadruple modular parallel voting structure ;braking curve

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1铁路列控车载系统的发展与现状 1

1.2列控车载系统的研究进展 2

1.3列控车载系统国内外发展动态 2

1.4车载系统发展的问题与挑战 3

第二章 ATP的简介 4

2.1车载ATP系统结构 4

2.1.1 内部模块和网络结构设计 4

2.1.2通信接口设计 6

2.3车载ATP安装条件和访问保护 8

2.3.1车载ATP安装条件 9

2.4车载ATP系统的特点 9

第三章列控车载ATP系统硬件结构设计 10

3.1新型四重化并行表决结构设计与研究 10

3.1.1结构设计与工作原理 11

3.1.2结构马尔可夫模型分析 12

3.1.3可靠性和安全性对比分析 14

3.2系统硬件功能总体设计 16

3.3系统硬件可靠性总体设计 16

3.3.1系统可靠性分配 16

3.3.2系统单元可靠性设计 17

3.4系统硬件架构总体设计 18

第四章 列控车载ATP系统软件设计 19

4.1速度一距离制动曲线模块设计 19

4.1.1列车牵引力计算分析 19

4.1.2列车制动力计算分析 20

4.1.3列车运行阻力计算分析 21

4.1.4列车制动距离计算分析 23

4.1.5制动曲线计算分析 23

4.2运行速度控制计算模块设计 25

4.2.1列车测速功能模块 25

4.2.2速度控制功能模块 26

4.3安全控制器子系统表决模块设计 28

4.3.1表决模块结构概述 28

4.3.2表决模块流程算法 29

第五章 列控车载ATP系统的调试 32

第六章总结与展望 35

6.1工作总结 35

6.2工作展望 36

参考文献 37

致 谢 39

第一章 绪论

1.1铁路列控车载系统的发展与现状

回顾中国铁路列控系统的发展,20世纪80年代初,全路大部分机车都安装了机车“三大件”,即机车信号、自动停车和无线列调,行车安全形势大有好转,但还存在不少问题。

1985年我国开始酝酿引进国外的无绝缘轨道电路和车载ATP系统。郑武线电气化工程中率先引进UM71无绝缘轨道电路自动闭塞和TVM300超速防护系统,推动了我国多信息速差式自动闭塞和列车超速防护的发展。以其轨道电路可做到一次调整、有断轨检查、抗干扰性强和工作稳定等显著优势,得到用户的广泛认可,逐步成为我国铁路自动闭塞制式的主流^[3][12]。

1995年,国家“八五”攻关项目“LSK旅客列车速度分级控制系统”在广深线160～200 km/h的列车上投入运营,对列车安全、高速地运行起到了保障作用。LSK系统作为我国自行研制的准高速旅客列车超速防护系统,在“人机联控、人控优先”的设计原则下,综合信号安全技术、机电控制技术、计算机和网络通信技术,以及可靠性与故障安全理论,构成新型人机关系的信号安全防护系统,并首次以车载信号作为行车凭证,实现了我国超速防护系统历史性的突破。

1995年以后,由列车运行记录器发展起来的列车运行监控装置,以其特有的车载线路数据存储方式,受到应用主管部门的肯定并迅速在全路推广。至目前,LKJ-93监控装置加通用式机车信号的车载控制模式已覆盖全路绝大部分机车(包括时速200km/h的高速列车)。2001年,LKJ-93的替代产品LKJ-2000车载控制设备投入使用,监控模式在我国进一步发展。

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