城市轨道交通子系统ATS设计与实现

兰州交通大学毕业设计（论文）

摘 要

城市轨道交通系统的建设目标是为出行的乘客提供方便满意的服务，而良好的运输组织是实现这一目标的前提和保证。列车时刻表则是列车运行的综合计划，是轨道交通运行安全和服务质量的基础，而一个好的列车时刻表完全依靠于列车时刻表的编辑及管理系统。目前，我国所采用的城市轨道交通列车时刻表编辑及管理系统基本是国外产品，而国外的列车运行组织方式与国内有较大的差异，编辑得出的时刻表需要人工进行修正，复杂度高，工作量大，并没有达到智能编表的效果。为了使国内城市轨道交通列车时刻表编制工作更高效，非常有必要开发适应国内运行组织方式的时刻表编辑器。

本次毕业设计我选用的是城市轨道交通列车时刻表编辑器系统的设计与实现。系统的开发采用VC++编程语言，采用SQL Server数据库对系统数据进行管理。在系统开发过程中，我首先认真学习了系统所涉及的各个方面的知识，然后才进行系统开发，每遇到问题，我都通过各种渠道去解决，通过自己的努力和指导老师的帮助，我最终完成了系统的开发和论文的写作。

本论文就城市轨道交通时刻表编辑器的设计与实现进行了研究。论文首先对城市轨道交通列车自动监控系统做了简要的介绍； 然后，较为详细的描述了列车时刻表，重点介绍了时刻表的编制原则和编制步骤；接下来，论文重点阐述了时刻表编辑器的设计与实现；最后对所开发的系统进行了较为全面的测试。通过全面的学习，开发的列车时刻表编辑器实现了原先设计的功能。

关键词：轨道交通；列车时刻表；编辑器；

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Abstract

The goal of building urban rail transit system to provide a convenient and satisfactory service for passengers traveling, and good transport organization is the prerequisite and guarantee for achieving this goal. Train schedules, train operation of the comprehensive plan is the basis of the rail transportation safety and quality of service, a good train schedules completely dependent on the editing and management system of the train schedules. At present, China, urban rail transit train schedule editing and management system is the basic foreign products, foreign trains run organization and there are large differences, edit the derived schedules need to be manually corrected, high complexity heavy workload, did not achieve the effect of intelligent schedules. In order to more efficient urban rail transit train schedules prepared, very necessary to develop to meet the domestic running of the organization Timetable editor.

The graduation project I have chosen the design and implementation of urban rail transit train schedules Editor. System development using VC + + programming language, SQL Server database management system data. In the systems development process, first of all, I earnestly study and knowledge of all aspects of the system, before proceeding with system development, when confronted with the problem, I have to solve through various channels, through their own efforts and guidance of the teacher's help. I finally completed the system development and thesis writing.

This thesis is the design and implementation of urban rail transit schedules editor. Firstly, the automatic monitoring of urban rail transit system to do a brief introduction; then a more detailed description of the train schedule, highlighting the establishment of principles and the preparation steps of the schedules; Next, the paper focuses on the Timetable Editor design and Implementation; Finally, the system developed a more comprehensive test. Through a comprehensive study, the development of the train schedule editor function of the original design.

Keywords: rail transport; train schedules; editor;

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目 录

摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................................................................................ 1

1.1 研究背景及意义 ........................................................................................................ 2 1.2 研究目的 .................................................................................................................... 3 1.3 论文结构 .................................................................................................................... 3 1.4 论文研究的主要内容 ................................................................................................ 3 第2章 城市轨道交通列车自动监控系统 ............................................................................ 5

2.1 概述 ............................................................................................................................ 5 2.2 系统结构描述 ............................................................................................................ 9 2.3 系统基本原理 ............................................................................................................ 9 第3章 轨道交通时刻表简介 .............................................................................................. 12

3.1 概述 .......................................................................................................................... 12 3.2 列车时刻表 .............................................................................................................. 12 3.3 时刻表编制 .............................................................................................................. 12

3.3.1 时刻表编制原则 .......................................................................................... 12 3.3.2 时刻表编制步骤 .......................................................................................... 13 3.3.3 时刻表比较 .................................................................................................. 13

第4章 时刻表编辑器的设计与实现 .................................................................................. 14

4.1 时刻表编辑器的功能分析 ...................................................................................... 14

4.1.1 系统设置功能分析 ...................................................................................... 14 4.1.2 用户管理功能分析 ...................................................................................... 14 4.1.3 时刻表编辑功能分析 .................................................................................. 15 4.2 时刻表编辑器的设计 .............................................................................................. 16

4.2.1 总体设计思想 .............................................................................................. 16 4.2.2 软件开发环境 .............................................................................................. 16 4.2.3 系统开发关键技术 ...................................................................................... 16 4.2.4 系统流程图 .................................................................................................. 19 4.2.5 数据库设计 .................................................................................................. 20 4.2.6 软件功能模块划分 ...................................................................................... 21 4.3 时刻表编辑器实现 .................................................................................................. 21 第5章 系统测试 .................................................................................................................. 30

5.1测试方案设计 ........................................................................................................... 30

5.1.1 内容测试 ...................................................................................................... 30 5.1.2 易用性测试 .................................................................................................. 30 5.1.3 功能测试 ...................................................................................................... 30 5.1.4 容错性测试 .................................................................................................. 30 5.2 测试实施 .................................................................................................................. 31 结 论 ...................................................................................................................................... 32 致 谢 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 33

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第

1章 绪论

随着城市轨道交通需求的增加,列车自动控制(ATC)系统的作用越来越大。城市轨道交通采用先进的列车控制技术，能大大提高行车安全性，增加旅客乘坐的舒适度。 ATC系统主要包括三个子系统：列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）、列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）、列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）。

三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。

ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI(列车识别)功能。

（1）ATS功能：是ATC的核心功能，可自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控制中心)内的设备实现。

（2）联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，进路、轨道电路、道岔和信号和状态信息提供给ATS和ATC功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。 （3）列车检测功能：一般由轨道电路完成。

（4）ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。

（5）PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行信号ATC系统依据控制方式以及信息传输方式的不同，系统结构组成和配置方式也完全不同，在工程设计中选择何种配置，须根据行车组织、车辆性能、车站规模、线路条件等，以安全性、可靠性为基本原则，兼顾成熟性、经济性、合理性，以发挥最大效能为目标，并需适当考虑先进性等[2]。

在列车自动控制系统（ATC）的三个子系统中，列车自动监控系统（ATS）是列

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车自动控制系统的重要组成部分,其主要实现对列车运行的监督和控制，包括：列车运行情况的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录列车运行实迹等，辅助调度人员对全线列车进行管理[2]。目前我国城市轨道交通自动控制系统主要采用国外产品,随着经济的发展,我国城市轨道交通已进入发展阶段，因此迫切需要城市轨道交通自动控制系统的国产化。 1.1 研究背景及意义

交通运输在人类社会生活中占有很重要的地位，是国民经济活动中必不可少的重要组成部分。城市轨道交通发展至今己有百余年的历史。目前世界上己有近百座城市的快速列车日夜不停地在轨道交通网络上奔驶，运送着南来北往的乘客。城市轨道交通己经成为城市生活不可缺少的一部分，同时也鲜明地编织着这个城市已进入现代化的行列，而伴随着世界范围内城市化的发展，城市轨道交通的发达与否直接影响城市的发展，并且在城市化过程中，也出现了很多城市交通问题，各国纷纷规划与建设立体化的城市轨道交通系统。我国目前建成或即将建设的城市轨道有北京、上海、南京、重庆、天津、沈阳、武汉、长春等十多个城市，在未来几十年内，国内将要建成上百条线的地铁或轻轨，这是一项十分巨大的建设工程[2]。

城市轨道交通系统的建设目标是为乘客提供满意的出行服务，而良好的运输组织是实现目标的前提和保证。城市轨道交通的客流是动态变化的，客流的基本特征在于它沿时间和空间分布的不均匀性，即客流的动态性。线网上的客流动态分布于城市的总体布局有很大的关系，并受到路网格局的限制。城市轨道交通的行车组织计划必须以线路网上的客流动态变化情况为前提进行设计[3]。

应该说铁路列车控制系统中的列车运行图和时刻表的编制由人工发展到计算机编制，其编制效率以及质量都有了较大提高。但是，国内外很少有文献对城市轨道交通的列车运行计划进行详细的论述，尤其是列车时刻表编制理论和方法方面的研究比较少。虽然城市轨道交通系统与国家铁路在列车运行图编制方面有着比较多的共性，但是这也不意味着可以完全照搬照抄国家铁路双线列车运行图的编制理论和方法。主要是因为轨道交通系统中的列车全都为旅客列车，列车速度差异比较小，线路一般为双线，而且车站没有到发线，只能利用正线停车，不存在列车的越行以及会让，与我国既有铁路在列车开行方案和运输组织等方面有着较大的不同，列车运行图的铺画相对于国家铁路要简单一些[4]。但是，由于系统运行环境是城市地区，线路客流的波动随节假日变化较大，为满足轨道交通列车有序运行及旅客出行需求，列车运行间隔需要

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