“挑战杯”申请表

1、附：参选作品作品申报表序号： 编码： 第十二届“挑战杯”天津市大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称：轨道交通沙盘电控系统 学校全称：天津职业技术师范大学 申报者姓名 （集体名称）：基于“轨道交通沙盘电控系统”的研究小组 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作A类 科技发明制作B类 A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2. 申报者代表必须是所有作者中学历最高者，其余作者填写按学历由高到低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况姓名吕垚鹏飞性别男出生年月1991/1学校天津职业技术师范大学系别、

2、专业、年级电子工程学院通信工程10级学历本科学制4年入学时间2010.9作品名称轨道交通沙盘电控系统毕业论文题目/通讯地址天津职业技术师范大学电子工程学院邮政编码办公电话常住地通讯地址天津职业技术师范大学电子工程学院邮政编码/住宅电话/其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位宋向远男25本科机械工程学院张潜男21本科自动化与电气工程学院张欣女24本科机械工程学院张睿男21本科电子工程学院卢兴亮男22本科机械工程学院陈湧男22本科电子工程学院高晨女23本科机械工程学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2012年10月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍高职生、本科生

3、、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1.必须由申报者本人填写;2.本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认;3.本表必须附有研究报告,并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书；4.作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称轨道交通沙盘电控系统作品分类（A） A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学

4、、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标【附页1】作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）【附页2】作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果无作品所处阶 段（C）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形 式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用

5、说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测【附页3】专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。当前国内制作轨道沙盘系统的主要用于轨道交通职业学校的学生训练和调度员岗前培训，由于轨道交通调度的要求较高，因此训练设备需要满足轨道交通系统的各种要求，并且在技术方面要有创新。我们在秉承了国内相同研究水平使用ATC系统对列车进行控制自动化的同时，通

6、过学习和研究掌握了满足轨道交通的几项关键技术，并用于实践，得到了4点创新性实验效果：1.列车负极搭铁以及轨道供电系统；2.轨道载波技术；3.车站、列车无线通信；4. 列车安全间隔控制、测速和测距。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述 请对作

7、品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价该装置适用范围广泛，是本科、高职、中职院校城市轨道交通专业的综合实验、实训系统。可满足“城市轨道交通运营”，“城市轨道交通信号”，“城市轨道控制系统”，“城市微机原理与接口技术”等课程实验、实训要求。其它说明推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮编单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 签章日期 年 月 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价该装置适用范围广泛，是本科、高职、中职院校城市轨道交通专业的综合实验、实训系统。可满足“城市轨道交通运营”，“城市轨道交通信号”，“城市轨道控制

8、系统”，“城市微机原理与接口技术”等课程实验、实训要求。其它说明【附页1】作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标轨道交通在城市中起着越来越重要的作用。城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”。轨道交通沙盘电控系统，即轨道交通自动控制系统（ATC系统）模型,是模拟实际的轨道交通运行的实验、实训系统装置。列车模型采用轨道供电及轨道载波技术，轨道按十分之一比例缩小制成，采用铝合金材料，导电性能好，并具有高精度、高稳定性、低功耗等优点。可实现列车闭塞系统、连锁系统、轨道交通自动控制系统（ATC系统）以及无线通信列车自动控制系统（CBTC系统）的运行，并加以相关电路和

9、机械工艺。该装置内部硬件电路、软件程序全部公开透明，并以材料和视频的形式提供给用户，用户可结合有关课程学习该系统的制造技术，并可自行升级换代。此模型系统是解决“城市病”的一把金钥匙，对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。【附页2】作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）实验设备技术分析、功能介绍及参考文献一、设备介绍（一）硬件设备1、微机联锁沙盘子系统硬件包括一套沙盘、一套机车控制系统（硬件）、四台联锁数据运算控制机和八个微机联锁终端组成。沙盘由24个车站构成一个闭环式接发列车的运行环境，其中六股道站场

10、2个（双林总控站，刘园总控站）、中间站场22个（双林站，财大站，华山里站，复兴门站，陈唐庄站，土城站，南楼站，下瓦房站，小白楼站，营口道站，鞍山道站，海光寺站，二维路站，西南角站，西北角站，西站，洪湖里站，勤俭道站，本溪路站，果酒厂站，西横堤站，刘园站）。每个区间采用的双向三显示自动闭塞方式，各车站设备均由微机联锁终端通过场站控制机进行控制。整个沙盘按照1:20的比例采用铝轨制作制作，沙盘上的道岔、信号机、轨道电路与现场一致。道岔的操纵、信号机的开关均由微机直接操作。本实验采用遥控机车来模仿轨道列车的运行。整个运行环境共配备16辆机车。机车控制系统包括“机车集中遥控系统”（硬件）和“行车指挥员

11、操作系统”（软件）。可根据站场上列车和调车信号的开放和关闭来控制机车的运行和停止，同时在软件中也提供模拟遥控器的功能按钮，可对机车进行单独控制。联锁数据运算控制机用于模拟现场的联锁机功能，它通过接收微机联锁终端的控制命令来控制信号机的显示和道岔的转换，并实时将沙盘上轨道电路信息采集到微机联锁终端。本系统共有24台微机联锁数据运算控制机，分别放置在每个场站底下，并分别各个站所对应的微机联锁电脑终端连接。图 1 沙盘站场图微机联锁终端机上运行MCGS软件系统，用于实现各车站的微机联锁功能的仿真控制，并通过运算控制机对沙盘上的信号、道岔和轨道电路进行控制。（二）软件设备包括MCGS组态仿真软件。整个

12、“轨道列车运行与控制实验”系统通过无线局域网连接，分散自律调度集中系统通过制定行车调度计划并下发到场站控制系统，进行车站接发列车控制，各车站的设备信息和列车的运行状态在各个场站微机界面系统显示并且通过无线上传到调度中心，供集中控制。二、功能概述（一）微机联锁沙盘子系统该系统及沙盘能使学生身临其境地操作，直接掌握正常情况下接发列车及调车作业以及非正常情况下的行车办法。该系统MCGS组态仿真软件的界面按照车站控制台布置。学生经过简单指导即可直接使用本系统。仿真软件既可以独立运行，也可以通过联锁数据运算控制机与沙盘集成工作。独立运行时，内设多台模拟机车，利用屏幕行车技术，可以让使用人员控制模拟列车的

13、运行，屏幕上直观显示模拟列车的运行位置；与沙盘集成工作时，系统通过机车控制系统对沙盘上的机车进行自动控制，机车可以自动根据信号来行车、加速、减速及停车。此时在沙盘上可直观地复示车站的各种信号、道岔和闭塞关系。微机联锁沙盘系统功能包括：1、场站微机界面显示各个区间车辆以及设备状态，并赋以时间及汉字提示及语音报警功能。2、机车既可手动遥控行车，又可根据信号自动行车。3、排布列车接车、发车进路、通过进路。4、以进路锁闭方式开放引导信号；根据采集到的信号实现进路及命令的顺序控制。5、道岔单操、单锁、单解、封闭；无线反馈道岔位置；开放非进路调车信号。6、列车、调车进路分段三点解锁。7、中途返回解锁、中岔

14、区段延时解锁、区段故障解锁、通过故障解锁关闭信号。8、车次追踪。9、反方向接发列车。（二）CTC分散自律调度集中子系统CTC分散自律调度集中子系统是调度中心（行车调度员）对其调度区段内各站的信号设备进行集中控制，对列车运行直接指挥和管理的技术装备。它综合了计算机技术、无线网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原理，是以列车运行调整计划为中心，兼顾列车运行与调车作业的高度自动化调度指挥系统。该系统采用计算机分布式网络控制技术、信息化处理技术，将列车运行调整计划分别下达到各个车站的控制机上，然后由其自动执行计划，实现列车运行与调车作业的集中控制。分散自律调度集中系统在信号设备控制与行车

15、指挥方式上仅设有分散自律控制与非常站控两种模式。系统在分散自律控制模式下，只有控制指令的来源不同，调度中心的控制权限并未发生转换；它可由中心通过给车站系统发命令的方式进行统一控制，也可由车站根据预定的规则和计划信息自动产生控制命令，也可由人工发命令进行控制。在非常站控控制模式下，为车站人工控制方式，调度中心不具备直接控制权。CTC系统不再发出进路控制命令，所有的列车进路和调车进路均由车站值班员在微机联锁设备上手工操作。CTC仅用来接收调度命令和阶段计划，并显示站间透明信息等。CTC分散自律调度集中系统功能包括：（1）CTC行调台时间显示功能；区间里程显示功能；操作状态显示功能；计划下达功能；计

16、划图注释功能。（2）CTC助调台车站命令状态显示功能；调车作业办理功能；全部站场显示功能；车站人工控制功能；调车作业功能；调车作业发送功能；作业执行状态显示功能。（3）调监系统全屏显示功能；列车车次追踪功能；车站和区间状态监视功能。（4）CTC车务终端信息采集的功能；自动报点功能。（5）CTC自律机系统接收调度计划的功能；接收直接操作指令；列车车次追踪功能；运行数据上传功能。发送作业命令给微机联锁仿真系统。三、参考文献【1】许展瑛.基于模糊神经网络的ATo系统开发D.西南交通大学硕士学位论文，2010【2】田玉平，蒋眠，李世华.自动控制原理.北京:科学出版社，2006【3】诸静.模糊控制理论与

17、系统原理.北京:机械工业出版社，2005.8【4】毛保华.列车运行计算与设计M.人民交通出版社，2009(7)【5】张强.基于遗传算法的列车自动驾驶系统研究与实现D.北京交通大学硕士学位论文，2008.5【6】彭俊彬.动车组牵引与制动MI.北京:中国铁道出版社，2007【7】姚理.基于智能控制算法的列车自动驾驶系统的优化研究D，北京交通大学硕士学位论文，2009【8】铁道部 .TB/T1407一1998列车牵引计算规程5.北京:中国铁道出版社，1998【9】饶晓璐.列车自动驾驶算法研究及仿真实现D.成都:西南交通大学硕士学位论文，2010.5【10】孙中央.列车牵引计算实用教程M.中国铁道出版

18、社，2005【11】姚理.基于智能控制算法的列车自动驾驶系统的优化研究D，北京交通大学硕士学位论文，2009【12】石红国.列车运行过程仿真及优化研究.西南交通大学博士学位论文田，2006【13】徐啸明.列控车载设备(CTCSZ一ZOOH型 )/CTcs一2级列车运行控制系统应用丛书【14】张杰.大系统多目标规划的理论及应用M.北京:科学出版社，2004【15】EhrgottM，MultieriteriaoPtimization.Berlin:SPringeY【附页3】使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测该系统及沙盘能使学生身临其境地操作，直接掌握正常情况下接发列车及调车作业以及非正常情况下的行车办法。该系统MCGS组态仿真软件的界面按照车站控制台布置。学生经过简单指