（计算机应用技术专业论文）铁路接发列车和调车作业教学辅助软件.pdf

原创性声明 iiiii ii ii i i ii i ii ii iiil y 18 8 8 3 5 5 本人声明 所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果 除本文已经注明引用的内容外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也 不包含为获得内墓直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名 互避 日 指导教师签名 翘垣嵫 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 l i p 内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构 部门送交学位论文的复印件和磁盘 允 许编入有关数据库进行检索 也可以采用影印 缩印或其他复制手段保存 汇编学位论文 为保护学院和导师的知识产权 作者在学期间取得的研究成果 含计算机软件 程序 属于 内蒙古大学计算机学院 作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果 须征得内 蒙古大学计算机学院就读期间导师的同意 若用于发表论文 版权单位必须署名为内蒙古大 学计算机学院方可投稿或公开发表 学位论文作者签名 监笙兮 日 将教师签名 毖亟盛 日 内蒙古大学工程硕士学位论文 铁路接发列车与调车教学辅助软件 摘要 接发列车工作是铁路行车组织的重要组成部分 随着铁路运输的发展 对 铁路接发列车工作提出了更加高效 安全 可靠的要求 所以必须建立一支素 质高 能力强 爱岗敬业的职工队伍 因此对高技能型人才的需求越来越大 在铁路职业院校 铁路接发列车和调车作业是两个特别重要的实践教学环 节 这方面的教学 一直是通过现场实习或模拟实训室来达到理论联系实际的 教学目的 但是 在现场学生只能看 不能亲自参与 在模拟实训室可以动手 操作 但由于实训时间的安排 导致理论与实践的脱节 甚至有些学校并没有 模拟实训基地 为了加强理论教学的直观性 改变实习难的现状 研制一套操 作简便 经济实用 功能较全 不受时间和空间限制的模拟软件是教学的迫切 需要 本文首先根据接发列车与调车工作的主要内容和作业程序 对系统进行了 总体需求和功能模块的分析 其次完成了系统数据模型的建立和数据库的设计 最后 在中文版w i n d o w sx p 操作系统下 应用m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i 0 2 0 0 5 平台 使用c 语言建立了一个低成本的接发列车与调车作业的模拟演练平台 主要包含以下内容 1 设计了包含六个虚拟车站的模拟沙盘 模拟沙盘的界面是动态产生的 可以随着基础数据的修改而变化 并根据用户的选择显示模拟沙盘的全部或局 部 一 2 模拟6 5 0 2 控制台 根据车站的原始数据 显示该站的模拟控制台界 面 实现了模拟控制台的重要操作 并且设计了进路生成算法 完成进路的自 铁路接发列车与调车教学辅助软件 动搜索和生成 3 模拟列车的自动运行功能 布置完发车和接车作业之后 模拟列车按 照排列好的进路在车站或区间完成自动运行 4 数据的输入和维护 用户可以随时添加和更新站场数据 实现了软件 的可扩展性 该系统投入使用后 安全可靠 性能稳定 既满足了学校教学的需要 又 为铁路职工培训提供了一个实际演练的平台 关键词 接发列车 控制台 模拟沙盘 铁路信号 联锁 教学辅助软件 内蒙古大学工程硕士学位论文 c a is o f t w a r ea b o u ta r r i v 久la n dd e p a r t u r eo f t r a i n sa n ds h u n t i n gw o r k a b s t r a c t a r r i v a la n dd e p a r t u r eo ft r a i n sa r ei m p o r t a n tf a c t o r si nr a i l w a yt r a f f i cs y s t e m w i t ht h ed e v e l o p m e n to fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n q u a l i f i e da n dw e l l t r a i n e dr a i l w a y s t a f f sa r en e e d e df o rt h ee f f i c i e n c y s e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h et r a i no p e r a t i o n i nr a i l w a yv o c a t i o n a lc o l l e g e s l e s s o n sa b o u ta r r i v a la n dd e p a r t u r eo ft r a i n sa n d s h u n t i n ga s s i g n m e n t sa r ev e r yi m p o r t a n t i nm o s tt i m e t h ep r a c t i c ei sc a r d e do u tb y t h ew a yo fv i e wt h ed e m oa tt h el o c a l eo ri nal a b a tt h ea c t u a ll o c a l eo fr a i l w a y s t u d e n t so n l yc a nv i e w a n dn o tb ea l l o w e dt op r a c t i c e i nl a b t h ep r a c t i c ec a nn o t m a t c ht h et h e o r yo nt i m e e v e ni ns o m ec o l l e g et h e r ei sn oa n y p r a c t i c ef i e l d i no r d e r t os t r e n g t h e nt h ei n t u i t i v et e a c h i n ga n di m p r o v et h ep r a c t i c ea c t u a l i t y i ti su r g e n tt o d e v e l o pas i m u l a t i n gs y s t e mw h i c hi se c o n o m i c e f f i c i e n t f u l l f e a t u r e da n dw i t h o u t l i m i t a t i o no nt i m ea n df i e l d t h i st h e s i sf o c u s e so nt h ei m p l e m e n to fc a is o f t w a r e a b o u ta r r i v a la n dd e p a r t u r eo ft r a i n sa n ds h u n t i n gw o r k f i r s t l y t h i sp a p e ra n a l y z e st h er e q u i r e m e n ta n dt h ef u n c t i o no ft h es y s t e mm o d e l a n dp u tf o r w a r das y s t e mm o d e l a c c o r d i n gt ot h ec o n t e n ta n dp r o c e d u r ea b o u ta r r i v a l a n dd e p a r t u r eo ft r a i n sa n ds h u n t i n gw o r k s e c o n d l y t h i st h e s i sd e s c r i b e st h ed a t a m o d e la n dd e s i g no fd a t a b a s e f i n a l l yal o w c o s ts i m u l a t i n gp l a t f o r ma b o u ta r r i v a l a n dd e p a r t u r eo ft r a i n sa n ds h u n t i n gw o r ki sc o m p l e t e d w h i c hi sd e v e l o p e dw i t hc 挣 l a n g u a g e s u p p o r t e db yw i n d o w s x po fc h i n e s ev e r s i o na n dm i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o 2 0 0 5 t h em a i nc o n t e n ti sf o l l o w i n g m 铁路接发列车与调车教学辅助软件 1 s i m u l a t i o ns a n dt a b l e i n c l u d i n gs i xv i r t u a lr a i l w a ys t a t i o n s t h ei n t e r f a c eo f t h em o d e li sd y n a m i c c h a n g i n gw i t ht h eo r i g i n a ld a t a s oi tc a r ld i s p l a yt h em o d e l i n f o r m a t i o np a r t l yo re n t i r e l ya c c o r d i n gt ot h eu s e r sc h o i c e 2 s i m u l a t i n gc o n s o l e i tc a nd i s p l a yt h ec o n s o l eo f t h es t a t i o na c c o r d i n gt oi t s o r i g i n a ld a t a y o uc a ni m p l e m e n tt h es i m u l a t i n go p e r a t i o no nt h ec o n s o l e i ta l s oh a s a na l g o r i t h mw h i c hc a ns e a r c ha n d p r o d u c e ar o u t ea u t o m a t i c a l l y 3 a u t or u na b i l i t yo ft h ev i r t u a lt r a i n s a f t e rf i n i s h i n gt h ew o r ko fa r r i v a la n d d e p a r t u r eo ft r a i n s t h ev i r t u a lt r a i n sw i l lr u na u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt ot h er o u t e p r o d u c e db e f o r e 4 d a t ai n p u ta n d d a t am a i n t e n a n c e u s e rc a na d dn e wd a t ao rr e f r e s hd a t aa t a n yt i m et or e a l i z ei t se x t e n s i b i l i t y t h es y s t e mi sr e l i a b l ea n ds t a b l ed u r i n go p e r a t i o n i tn o to n l ys a t i s f i e st h es c h o o l t e a c h i n gb u ta l s op r o v i d e s ap r a c t i c a lp l a t f o r mf o rt h er a i l w a yw o r k e r s t r a i n i n g k e yw o r d s a r r i v a la n dd e p a r t u r eo ft r a i n s c o n s o l e s i m u l a t i o ns a n dt a b l e r a i l w a ys i g n a l i n g i n t e r l o c k i n g c a is o f t w a r e i v 内蒙古大学工程硕士学位论文 目录 第一章绪论 1 1 1 研究背景 1 1 2 研究现状与分析 1 1 3 研究目的 方法 j 2 1 3 1 研究目的 2 1 3 2 研究方法 j 2 1 4 论文结构 3 第二章铁路接发列车与调车作业的概述 4 2 1 接发列车作业 4 2 1 1 概念 4 2 1 2 接发列车作业的意义和主要内容 4 2 1 3 接发列车作业流程 4 2 2 调车作业 7 2 3 本章小结 7 第三章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的框架结构 8 3 1 系统总体目标 8 3 2 系统功能需求 8 3 3 系统的功能模块 9 3 4 本章小结 9 第四章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的开发 1 0 4 1 数据模型的建立 1 0 4 1 1 轨道区段模型 1 0 4 1 2 道岔模型 l o 4 1 3 信号机模型 1 1 4 1 4 进站信号机模型 1 2 4 1 5 道岔表示灯模型 1 3 4 1 6 火车模型 1 3 4 2 系统数据库的设计 1 3 v 铁路接发列车与调车教学辅助软件 4 3 软件的设计与实现 l7 4 3 1 数据输入和维护模块 1 7 4 3 2 模拟沙盘的设计与实现 1 9 4 3 3 模拟控制台的设计与实现 2 3 4 3 4 列车运行管理模块 一3 3 4 3 5 故障设置 3 9 4 4 本章小结 3 9 第五章进路生成算法的选择和分析 4 0 5 1 进路生成算法的选择 4 0 5 2 算法的分析与优化 4 1 5 2 1 深度优先搜索算法的分析 4 l 5 2 2 深度优先搜索算法的优化 4 1 5 3 进路生成算法的设计 4 1 5 4 本章小结一 4 3 第六章总结与展望 4 4 6 1 总结 j 4 4 6 2 展望 4 4 墅定谢 4 5 参考文献 4 6 v i 内蒙古大学工程硕士学位论文 图目录 图3 1 系统功能模块图 9 图4 1 轨道区段模型 1 0 图4 2 道岔模型 1 1 图4 3 双开道岔图 1 1 图4 4 复式交分道岔 1 1 图4 5 车站现场的信号机 1 2 图4 6 信号机模型 12 图4 7 进站信号机模型 1 2 图4 8 道岔表示灯 13 图4 9 数据库的关系图 17 图4 1 0 站场参数的录入界面 1 8 图4 1 1 道岔数据的录入界面 1 8 图4 1 2 轨道区段的录入界面 1 9 图4 1 3 信号机数据的输入界面 19 图4 1 4 模拟沙盘 2 0 图4 1 5s h a p a n o 过程的流程图 2 1 图4 1 6s e t s t a t i o n 过程的流程图 一2 2 图4 1 7 呼和浩特站控制台界面 o 2 4 图4 1 8 车站控制台设计界面 2 4 图4 1 9 生成迸路按钮的流程图 2 6 图4 2 0 生成道岔表示灯的流程图 2 8 图4 2 1 排列进路的控制台界面 2 9 图4 2 2 进路按钮的事件处理流程图 3 0 图4 2 3 人工解锁过程的流程图 3 2 图4 2 4 发车作业设置对话框 3 3 图4 2 5 列车属性设置对话框 j 一3 3 图4 2 6t i m c r lt i c k 事件的流程图 3 4 图4 2 7 模拟沙盘 3 5 图4 2 8 模拟控制台 3 5 图4 2 9 模拟沙盘 3 5 图4 3 0 模拟控制台 一3 6 图4 31 区间 3 7 图4 3 2 区间信号机的变化过程 3 7 图4 3 3 区间信号系统的模拟过程的流程图 3 8 7 图5 1 道岔形状 4 1 图5 2 进路生成算法的流程图 4 3 v i i 铁路接发列车与调车教学辅助软件 表目录 表2 1 车站接发列车作业程序 5 表2 2 铁路视觉信号 7 表4 1s t a t i o n 表的结构 1 4 表4 2d a o c h a 表的结构 1 4 表4 3g d q d 表的结构 1 5 表4 4 信号机类型表的结构 15 表4 5x h j 表的表结构 1 5 表4 6q jx h d 表的结构 1 6 表4 7d c g x 表的结构 16 表4 8d c g x 表的结构 1 6 表4 9 变量的定义和说明 2 0 表4 1 0 变量的说明 2 3 v i 内蒙古大学工程硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 目前 我国铁路已进入一个崭新的发展阶段 到2 0 2 0 年 我国铁路营业里程将达到1 0 万公里 其中客运专线1 2 万公里 这标志着我国铁路网不仅规模有大的扩展 而且标准和 水平有质的飞跃 路网结构 生产布局调整 运输组织以及铁路产品等许多方面都发生了重 大变化 要适应跨越式发展和改革的需要 必须建立一支素质高 能力强 爱岗敬业的职工队 伍 高技能人才的发展壮大不仅有利于提升铁路企业的核心竞争力以及铁路部门的产业竞争 力 还对全国各行各业高技能人才队伍的建设起到巨大的示范作用与推动作用n 随着我国 铁路第六次大提速和客运专线的逐步建成 对高技能人才的需求会越来越大 这就要求我们 铁路职业院校在培养人才的过程中 更加注重技能的培养 因此 我们职业院校必须转变目 前的教学思想 对教学方式 方法进行改革和创新 接发列车工作是铁路行车组织的重要组成部分 随着铁路运输的发展 对铁路接发列车 工作提出了更加高效 安全 可靠的要求 除了行车运输工作人员要熟练掌握其操作方式 信号维修人员也要精通 所以 铁道运输和铁道信号专业的教学过程中 铁路车站接发列车 和调车作业是两个特别重要的实践教学环节 必须动手实践 熟悉现场设备的相关操作 了 解现场的实际工作情况 这就需要构建接发列车和调车作业的模拟演练环境 并与现场实习 有机结合 切实有效地提高学生动手能力和适应能力 理论教学通过课程学习完成 但由于 和实际工作现场脱节而缺乏直观性 实践教学 一直是通过现场实习或使用模拟实训室来达 到理论联系实际的教学目的 学生在生产岗位实习时 由于运输生产任务繁忙 为了确保铁 路行车安全和人身安全 学生往往只能观摩 不能动手实践 实际工作现场是一个复杂的大 系统 学生很难一下子记住太多内容 难以达到预期的教学和实训效果 在模拟沙盘实训室 实习 可以动手演练接发列车和调车作业 但是实习一般集中安排在学期末 其它时间不对 学生开放 导致不能及时把理论教学应用到实践中 甚至很多学校因经费原因 根本没有实 训室 1 2 研究现状与分析 过去3 0 年来 随着计算机软硬件技术的发展 数字计算机模拟在铁路规划 设计与管理 领域得n r 广泛应用乜1 国际上 较早采用计算机模拟方法研究铁路运输问题的成果有 2 0 世纪7 0 年代美国联邦 铁路接发列车与调车教学辅助软件 铁路局与p e a t m a n w i c k m i t c h e l l c o p 删 0 0 公司签约对线路能力与各种影响因素之 间的统计关系的研究 m e l l i t t 等人对快速铁路运输系统运营及供电系统的研究 c r e m o n i n i 等人研究了列车自动防护系统的模拟问题 b o o t h 曾将面向目标的规划方法应用于开发一个大 型铁路网络的管理系统 功能包括列车径路选择 系统运行监督 交通规划 线路定位 碰 撞避免 失效预测及设备维护等方面 该系统涉及到4 个子问题 通讯技术 线路诱导 车辆 检测和设备实时控制 o k u d a 等人研究建立了日本铁路干线列车间隔评价模拟系统 我国从2 0 世纪8 0 年代开始致力于铁路运输系统的模拟研究 初期的研究主要应用在铁路 编组站及列车运行过程计算 1 9 9 3 年 北方交通大学研究推出了可用于教学培训的铁路列车 接发系统 并在1 9 9 7 年完成了产品化 1 9 9 7 年 香港理工大学与北方交通大学共同致力于基 于列车牵引计算的通用列车运行过程模拟系统 并在1 9 9 9 年开始应用于轨道交通系统的设计 工作 目前 铁路院校的实训室使用的接发列车与调车作业的模拟演练系统大都是仿真系统 由仿真沙盘 若干操作控制台和联锁控制软件等组成 占地面积很大 并且需要大量的资金 当然也有一些模拟车站控制台的独立软件 可以实现车站联锁关系和简单的发车作业 但是 只局限于一个车站 也不能模拟完整的接发列车作业过程 1 3 研究目的 方法 1 3 1 研究目的 在实习难的现状下 为了提高教学质量和效率 研制一套操作简便 经济实用 功能较 全 不受时间 空间限制的虚拟操作平台是教学的迫切需要 并且通过虚拟操作平台能够让 学生了解各种站内作业的办理流程 体会到现场的真实操作 铁路接发列车与调车作业教学辅助软件是一个使用计算机开发设计的多媒体教学软件 实现铁路运输调度区段内列车运行及其组织的计算机仿真实验环境 教师在教学中演示接发 列车和调车作业的过程 并且学生也能亲自参与 完成接发列车和调车工作 直接可以在课 堂上完成教师演示和学生练习 真正达到学中做 做中学 课后学生也可以随时练习所学到 的知识 1 3 2 研究方法 本文主要从铁路接发列车和调车作业出发 分析铁路接发列车和调车作业的主要内容和 程序流程 研究如何使用计算机模拟现场的接发列车和调车作业过程 根据系统的研究背景 2 内蒙古大学工程硕士学位论文 和研究目的 对系统进行需求分析 并确定了系统的框架和功能模块 有了功能模块 就可 以开始进入软件的详细设计过程 首先建立了系统的数据模型 因为模型是客观事物的一种简化的表示和体现 通过建立 精确的系统模型 充分描述系统内存在的各种约束关系 本文通过对数据模型的分析和建立 得到了站场设备之间的联锁关系 设计了系统数据库 接下来 根据数据模型和站场数据 使用c 语言的绘图功能绘制模拟沙盘和车站控制台 的图形界面 并且实现控制台上各类按钮的功能 而且设计了进路生成算法 实现了进路的 排列功能 在实现模拟沙盘和车站控制台的基础上 分析列车在站内和区间的运行情况 完成模拟 列车自动运行管理模块的设计与实现 最后 对铁路接发列车作业中出现设备故障的情况进行分析 总结了常见的故障 实现 出现故障时控制台的变化 1 4 论文结构 鉴于上述的研究思路和主要研究问题的需要 本论文共有六章 各章内容安排如下 第一章绪论 本章介绍了论文的选题背景 提出了论文研究的主要问题 对目前铁路院 校在接发列车作业的实践教学中所采用的方式进行了综述 并分析了国内接发列车作业教学 辅助软件的现状和需求 最后阐述了论文研究的基本思路 方法和论文结构 第二章铁路接发列车与调车作业的概述 本章介绍了接车列车作业和调车作业的概念和 主要的工作 并且对接发列车作业程序作了重点的说明 第三章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的框架结构 本章分析了铁路接发列车与 调车作业教学辅助软件的实现目标和功能需求 设计了系统的总体框架和功能模块 第四章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的开发 本章介绍了数据模型的定义和数 据库的设计 详细阐述了系统界面的设计和功能的实现过程 第五章进路生成算法的选择和设计 本章通过分析计算机联锁控制系统现有的进路生成 算法 选择了本系统要采用的进路搜索法 并且介绍了进路生成算法的设计和实现过程 第六章总结与展望 本章主要是对全文内容进行总结 并论述了在本论文研究过程中 有待于进一步解决的问题 指出了系统的不足和今后研究的展望 铁路接发列车与调车教学辅助软件 2 1 接发列车作业 2 1 1 概念 第二章铁路接发列车与调车作业的概述 接发列车工作是车站根据行车闭塞方式及技术设备条件 按照规定的程序 办理列车接 发 通过作业的整个过程 3 1 接车作业是指接车站从承认邻站发车时起至列车全部到达本站停于警冲标内方并办完开 通区间有关作业为止的一段时间内所办理的全部作业 发车作业是指发车站从向邻站请求发车 双线为预告发车 时起至列车全部开出站界并 办完有关作业为止的一段时间内所办理的全部作业 2 1 2 接发列车作业的意义和主要内容 接发列车工作是铁路运输生产活动的一项重要内容 是列车运行过程中不可缺少的重要 环节 所有列车都需要经过发车和接车作业方能进入区间运行或接入站内进行各项技术作业 因此 严格按照列车运行图规定的时刻 安全 正点 不间断的接发列车是车站行车工作的 主要任务 接发列车的主要内容有办理闭塞 布置与准备进路 开闭信号或交接凭证 接送列车 指示发车或发车和开通区间 2 1 3 接发列车作业流程 铁道部根据我国当前不同的行车闭塞方法 人员配备和作业方法等情况 在既考虑正常 情况下的作业方法 又考虑非正常情况下的特定措施的前提下 结合不同的闭塞法 不同的 联锁类型和不同的劳动组织形式 制定了 接发列车作业标准 车站接发列车工作是列车运行的重要环节 也是保证列车按列车运行图安全正点运行 保证铁路畅通的关键环节 由于参加接发列车工作的人员多 作业环节复杂 接发列车工作 中的任何疏忽或差错 都可能造成列车晚点或行车事故 不仅影响其他列车 甚至影响全局 运输 因此 接发列车工作人员必须认真执行铁道部 接发列车作业标准 所规定的程序 车站接发列车作业程序见表2 1 口1 4 内蒙古大学工程硕士学位论文 表2 1 车站接发列车作业程序 t a b l e2 1w o r k i n gp r o c e d u r e so fa r r i v a la n dd e p a r t u r eo fw a i n s 时间发车站接车站时间 k i 请求闭塞 l7 l 承认闭塞 出 l 上 发 准备发车进路 上 日 开放出站信号 上 指示发车 出 i 7 发 监视列车出发 通 1 l 知 发 车 时 填写 行车日志 刻 区 区 占 7 l 填写 行车日志 向调度报点 间 间 准备接车迸路 还 还 上 行 行 开放进站信号 监视列车进站 土 进 列车全部进入警冲标内方 站 诵知 乏车时热 开 开通区间开通区间 开 1 l 上 通通 填写 行车日志 填写 行车日志 区 上 区 间 向调度报点 间 5 铁路接发列车与调车教学辅助软件 1 办理闭塞 通过相邻车站 闭塞分区的设备或人为控制 使列车与列车相互间保持一定时空间隔 以保证列车运行安全的行车方法称为行车闭塞法 行车闭塞的目的是 在同一时间 同一 区间内保证只有一趟列车 我国铁路的行车闭塞法主要分为自动闭塞 半自动闭塞和电话闭塞法三种 自动闭塞是将线路用轨道电路或其它的列车占用检测装置划分为若干闭塞分区 保证 列车按照空间间隔制运行的一种技术方法 通过信号机根据列车占用或离去自动变换信号 显示 指示列车运行 由运行的列车自动完成闭塞作用的一种行车闭塞方法 是目前最先 进的一种闭塞方法 半自动闭塞是列车凭出站信号机的显示进行发车 但列车出发后 出站信号机能自动关 闭 该闭塞方法需人工办理闭塞手续 电话闭塞是以上两种闭塞不能使用时 所采用的代用闭塞法 办理闭塞的方法是 确认区间空闲的情况下 利用行车电话和车站控制台办理闭塞 双 线区段采用自动闭塞 单线区段应采用半自动闭塞 2 布置和准备进路 进路是车站内列车或调车车列由一点运行至另一点所经过的路径 其中列车用的称为列 车进路 调车用的称为调车进路 1 列车进路的类型 列车进路主要分为接车进路 发车进路和通过进路 一 接车进路 接入停车列车时 由进站信号机起 至接车线末端警冲标或出站信号机为止 的一段线路 发车进路 发出列车时 由列车前端至相对方向进站信号机或站界标为止的一段线路 通过进路 列车通过时 该列车通过线路两端进站信号机或进站信号机至站界标之间的 一段线路 2 准备进路 车站信号员根据值班员布置的接发列车的命令 在车站控制台上 单击进路始端的按钮 和末端的按钮即可排列进路 列车进路按绿色按钮 调车进路按灰色按钮 3 开关闭信号 铁路信号分为视觉信号和听觉信号 视觉信号有红 绿 黄三种基本颜色 分别代表不 6 内蒙古大学工程硕士学位论文 同的含义 见表2 2 听觉信号包括号角 口笛 响墩发出的音响和机车轨道车的鸣笛声 表2 2 铁路视觉信号 t a b l e2 2r a i l w a yv i s u a ls i g n a l 信号颜色信号的含义 红色 一 停车 黄色注意或减低速度 绿色按规定速度运行 1 信号机的开放 当车站布置好接车进路后 开放进站信号机 当车站布置好发车进路后 开放出站信号 机 信号机显示绿灯 2 信号机的关闭 当机车或车辆的第一轮越过信号机后 该信号机将自动关闭 显示红灯 2 2 调车作业 在铁路运输生产过程中 除列车在车站的到达 出发 通过以及在区间内运行外 凡机 车车辆进行一切有目的移动统称为调车 调车作业为解体 编组列车 摘挂 转场 整场 调移 取送车辆以及机车的对位 转线 出入段等目的而使机车车辆在站线或其他线路上移 动的作业 调车作业是铁路运输过程中的重要组成部分 也是行车组织工作的一项重要而复杂 的内容 车站信号员收到调车作业通知单后 在车站控制台上排列好调车进路 并开放调车信号 调车信号的基本颜色为蓝色和白色两种 蓝色表示不准越过该信号机 白色表示准许越过该 信号机 当调车进路布置好后 调车信号机自动开放 亮白灯 当调车车列全部出清调车 信号机内方第一轨道区段后自动关闭 亮蓝灯 2 3 本章小结 本章从接发列车作业在铁路行车组织中的重要意义出发 介绍了铁路接发列车和调车作 业的主要内容和相关的概念 以及接发列车工作的程序流程 7 铁路接发列车与调车教学辅助软件 第三章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的框架结构 3 1 系统总体目标 铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的主要目标是建立以铁路行车作业过程中的接发 列车作业为主要研究对象 通过计算机软件来模拟现场的行车作业系统的教学辅助软件 该 系统能够模拟自动闭塞方式下的接发列车和调车作业的基本程序 实时地模仿列车在站内的 各种作业情况 根据列车运行情况 分析出站场的实时联锁信息 并把设备的状态变化显示 在模拟6 5 0 2 控制台上 并且要求软件具备通用性和扩展性 不能局限于固定的某一个车站或 几个车站的使用 让学生在学习理论知识的基础上 通过本系统熟悉接发列车与调车作业的 流程 理解车站站场的联锁控制系统的原理 掌握具体操作方法和作业流程 实现铁路接发列车与调车作业的模拟过程 系统需要设计一个虚拟现场 也就是模拟沙 盘 使用图形界面表示轨道电路 道岔 信号机等站场设备 并且也能根据用户的要求调整 沙盘的大小 车站控制台是车站信号设备的控制中心 也是整个车站行车指挥的中心 所以 设计模 拟6 5 0 2 控制台是本系统开发中必不可少的一部分 通过车站站场的原始数据 可以快速地建 立任何一个车站的模拟控制台 同时得到车站设备间的联锁数据 可以实现对站场设备的管 理和基本的联锁关系 例如 排列进路 取消进路和单独改变设备状态等 要模拟列车在车站站场和区间的运行情况 系统必须具备列车自动运行控制功能 使模 拟列车按照排列好的进路自动运行 为了在车站控制台上 快速而准确的排列出进路 本系统需要一个进路搜索算法 只要 基础数据无误 能够实现任意一个站场的进路排列工作 为了让系统具有通用性和扩展性 系统需要设计数据输入和维护功能 可以随时添加和 更新站场数据 3 2 系统功能需求 在进行软件开发之前 首先需要分析软件的功能需求 该教学辅助软件需要实现的功能 主要有车站站场设计 车站控制台 模拟列车的自动运行和故障设置四部分 1 构造一个包含六个车站的双线接发列车与调车作业的模拟沙盘 2 设计车站模拟6 5 0 2 控制台 实现进路的选择和取消以及控制台上重要按钮的功能 并 且监视站场内列车的运行 能够实时动态的显示站场图形 内蒙古大学工程硕士学位论文 3 实现模拟列车的自动运行控制功能 4 自动生成设备故障和设备维修等可能发生的实际情况 包括轨道电路故障设置 道岔 挤岔 断线 信号灯丝断丝等 5 实现站场数据的输入和维护功能 3 3 系统的功能模块 根据系统的功能需求 对系统的功能进行了详细的模块划分 具体的功能模块如图3 一l 所示 图3 1 系统功能模块图 f i g 3 1s y s t e mf u n c t i o nm o d u l e 3 4 本章小结 本章对铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的总体目标和功能需求进行了分析 并介 绍了系统的功能模块的设计 9 铁路接发列车与调车教学辅助软件 第四章铁路接发列车与调车作业教学辅助软件的开发 根据本论文的研究内容和实际项目的需求 在w i n d o w sx p 操作系统下使用m i c r o s o f t v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 平台的c 语言和数据库管理软件s q l s e r v e r 2 0 0 5 对系统进行了的详细 的设计 4 1 数据模型的建立 根据接发列车与调车作业教学辅助软件的功能需要和传统的联锁设备的特点 主要对轨 道电路 道岔 信号机 道岔表示灯和列车进行研究 建立数据模型 并根据数据模型定义 出对应的类 4 1 1 轨道区段模型 轨道电路区段是铁路信号的重要设备 轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路 轨道电路可以用来监督列车的占用 为开放信号 建立进路等提供依据 还可以利用轨道电 路的被占用关闭信号 把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来 每个轨道电路单元称为 轨道电路区段h 1 轨道电路区段模型如图4 一l 所示 a 和b 分别表示轨道区段的起点和终点 a b 图4 1 轨道区段模型 f i g4 1t r a c ks e c t i o nm o d e l 根据轨道区段模型定义了q u d u a n 类 定义了轨道电路区段的名称 起始坐标 终止坐标 颜色等属性 4 1 2 道岔模型 道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的转辙设备 是保证行车安全的重要设备 在车站联锁关系中 起着重要作用 道岔主要分单开道岔 双开道岔 三开道岔以及复式 交分道岔四种 如图4 2 所示的道岔模型为单开道岔 双开道岔为y 形 复式交分道岔像x 形 如图4 3 4 4 所示 道岔除了使用 清扫 检查或修理等情况外 经常向某一线路开通的位置叫道岔的定位 向另一方向开通的位置叫道岔的反位 如图4 2 所示 一个道岔由多个轨道电路区段组成 如图4 2 所示的道岔模型中的反位道岔由a b b e c d e f 四个轨道电路区段组成 有些道岔没有e f 区段 如图4 2 中的右图 l o 内蒙古大学工程硕士学位论文 道岔模型中 a b c d e f 点分别表示道岔的前端点 中心点 后端第一点 后端 第二点 侧位第一点和侧位第二点 依据道岔模型 定义了d a o c h a 类 类中包含道岔的名称 状态和表示前端点 中心点 后端第一点 后端第二点 侧位第一点和侧位第二点的坐标属性 a ef bc d 道岔处于反位道岔处于定位 图4 2 道岔模型 f i g 4 2 s w i t c hm o d e l 图4 3 双开道岔图 f i g 4 3e q u i l a t e r a lt u r n o u t 4 1 3 信号机模型 信号机是指示列车和车辆运行的主要设备 设备之一 也是车站联锁的主要控制对象之一 1 信号机的类型 x 图4 4 复式交分道岔 f i g 4 4d o u b l es l i ps w i t c h e s 是确保铁路运输安全及提高运输效率的重要 信号机按照用途可分为进站 出站 调车信号机 进站信号机 位于车站的入口 为防护接车进路 指示列车能否由区间进入车站用的信 号机 出站信号机 位于列车由车站向区间发车地点前方 为防护发车进路和区间 指示列车 能否向区间发车用的信号机 调车信号机 位于站内有调车作业的地点 为防护调车进路用的信号机 铁路车站现场的信号机如图4 5 所示 在车站站场中 出站信号机兼做调车信号机 铁路接发列车与调车教学辅助软件 黪黝黝黝黝獬霸 乎荔 进站信号机出站信号机 图4 5 车站现场的信号机 f i g 4 5s t a t i o ns i t es i g n a l 2 信号机的方向 按照信号机防护的方向不同 信号机可分为上行信号机和下行信号机两种 我国铁路实 行左侧行车制 规定所有信号机应设在行车方向线路的左侧 列车按左侧信号机的状态行驶 在系统中 根据铁路车站现场的信号机 设计了如图4 6 所示的信号机模型 信号机模 型的图形中 由一个竖杠代表信号机的机构 由 个短横杠代表信号机的机柱 圆圈代表信 号机的灯泡 信号机的基准点为竖杠的上端点的位置 用一个屏幕坐标来表示信号机的位置 上行信号机 剑纠 下行信号机 图4 6 信号机模型 f i g 4 6s i g n a lm o d e l 根据以上的分析 为信号机模型定义了x h j 类 类中定义了信号机类型 名称 坐标 方向和颜色等属性 还有信号灯的自绘方法 4 1 4 进站信号机模型 车站现场的进站信号机有时会显示两种颜色的信号 所以在信号机模型的基础上 又设 计了进站信号机模型 如图4 7 所示 从x h j 类继承的子类叫j z x h j 类 在j z x h j 类中 定 义了两种信号的颜色属性和进站信号机的自绘方法 酬 图4 7 进站信号机模型 f i g 4 7h o m es i g n a lm o d e l 1 2 内蒙古大学工程硕士学位论文 4 1 5 道岔表示灯模型 在车站控制台上 通过道岔表示灯表示站场中所有道岔的当前状态 定位或反位 当排 列进路或取消进路时 道岔的状态变化会实时的显示在车站控制台上 绿灯表示道岔处于定 位 黄灯表示反位 如图4 8 所示 在图4 8 中 1 3 是道岔1 和3 的表示灯 因为道岔 1 和道岔3 是双开道岔 所以任何情况下 两个道岔的状态是相同的 目前均处于定位 相 反的 道岔5 和7 处于反位 道岔1 7 2 6 和3 2 为单开道岔 目前正处于定位 图4 8 道岔表示灯 f i g 4 8s w i t c hl a m p 为了便于管理和控制道岔的状态 定义了道岔表示灯类 在类中定义了道岔表示灯的名 称 位置 状态三个属性和道岔灯的自画方法 4 1 6 火车模型 铁路接发列车与调车作业教学辅助软件中 需要在模拟站场中动态的增加或删除列车 控制列车的运行过程 并实时监视列车的运行的位置 所以 设计了一个矩形的火车模型 并为模型定义了火车类 火车类 t r a i n 中定义了火车的位置 所属的车站等属性 还有火车的显示和删除方法 4 2 系统数据库的设计 根据以上设计的数据模型 定义了对应的数据结构 设计出了系统数据库 保存虚拟车 站的原始数据 包括车站站场 轨道电路区段 道岔 信号机以及各对象之间的关系数据 1 s t a t i o n 表 该表中保存车站的相关参数 包括车站的名称 编码 大小 道岔数目以及前一站 后 一站的相关信息 表结构见表4 1 2 d a o c h a 表 该表保存所有车站的道岔对象的名称 状态和各点 前端点 后端点 侧位点 的坐标 信息 表结构见表4 2 所示 1 3 铁路接发列车与调车教学辅助软件 表4 1s t a t i o n 表的结构 i a b l e 4 1s t a t i o nt a b l es t r u c t u r e 字段名称数据类型说明 车站编码 n v a r c h a r车站的代码 车站名称 n v a r c h a r虚拟车站的名称 长度 i n t车站的大小 前站编码 n v a r c h a r 前一车站的车站编码 下站编码 n v a r c h a r下一车站的车站编码 下行区间的长度 i n t与下一车站之间的距离 最大的奇数道岔 i n t车站中 最大的奇数道岔的名称 最大的偶数道岔 h a t车站中 最大的偶数道岔的名称 表4 2d a o c h a 表的结构 t a b l e4 2d a o c h at a b l es t r u c t u r e 字段名称数据类型说明 车站编码 n v a r c h a r道岔所属车站的编码 道岔名称 n v a r c h a r 道岔的名称 数字 中心点坐标x i n t 中心点坐标y i n t 前端点坐标x i n t 前端点坐标y i n t 后端第一点坐标x i n t 后端第一点坐标y i n t 后端第二点坐标x i n t 后端第二点坐标y i n t 侧位第一点坐标x i n t 侧位第一点坐标y l n t 侧位第二点坐标x i n t 侧位第二点坐标y i n t 道岔的状态 状态 b i t 1 表示定位 0 表示反位 3 g d q d 表 轨道区段表 该表中保存所有车站的轨道电路区段对象的数据 包括轨道区段名称 坐标 长度等信 息 表结构见表4 3 1 4 内蒙古大学工程硕士学位论文 表4 3g d q d 表的结构 t a b l e4 3g d q dt a b l es t r u c t u r e 字段名称数据类型说明 车站编码 n v a r c h a r轨道区段所属车站的编码 区段名称 n v a r c h a r轨道区段的名称 起始坐标xi n t轨道区段起始点的x 坐标 起始坐标y i n t 轨道区段起始点的y 坐标 终止坐标x i n t轨道区段终止点的x 坐标 终止坐标y i n t 轨道区段终止点的y 坐标 长度 i n t轨道区段的长度 4 信号机类型表 该表保存信号机的类型编码和类型名称 表结构见表4 4 表4 4 信号机类型表的结构 table4 4x u j yt a b l es t r u c t u r e 字段名称数据类型说明 表示信号机类型的编码 j z 进站信号机 类型代码 n v a r c h a r d 调车信号机 c z 出站信号机 类型名称 n v a r c h a r信号机的类型名称 5 x h j 表 该表保存站场中所有信号机的名称 类型 位置和方向等信息 表结构见表4 5 表4 5x h j 表的表结构 table