福星号列车运行防护系统仿真设计与实现毕业设计论 文

本科毕业论文（设计）中文题目福星号列车运行防护系统仿真设计与实现英文题目SimulationdesignandimplementationofopopopoperationprotectionsystemforFuxingtrainOperationsystemforFuxingtrain选题编号系（部）专业学生姓名学号指导教师完成时间本科毕业论文（设计）[6]。测速定位功能是车载设备的重要功能之一，通过安装在车轮上的速度传感器和安装在车体的雷达能够实时测试列车的运行速度，测速单元把速度传感器和雷达的输人进行测量和逻辑运算，得到列车的实际速度，并把列车运行速度传送给主机模块。速度—距离模式控制曲线是列车实时速度与制动距离间的关系曲线。在线路参数、列车制动性能参数确定时，采用这种速度控制方式的列车运行控制系统根据列车前方的目标速度、目标距离，依据一定的速度—距离模式曲线计算出列车当前的允许速度，并依此监控列车运行。速度—距离模式曲线控制方式与阶梯速度控制方式的最大区别在于，不仅体现了信号系统的速度含义,也加入了距离含义。随着电子控制、传输技术的发展,通过数字轨道电路、点式应答器或无线通信等地一车传输方式可以向列车传输更多的信息，基于速度—距离模式曲线的列车运行控制系统已得到广泛应用。速度—距离模式曲线控制又可分为分段曲线控制和目标—距离控制。3.3列车运行防护模块列车运行防护模块是列车超过规定的速度时，可以自动制动。当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后，与实际速度比较，当列车速度超过实际限速后，制动装置即令列车停止行进。车载设备考虑列车运行的各种限制生成动态/静态列车制动模式曲线，包括最大常用制动曲线和紧急制动曲线等。车载设备允许司机以最大安全速度行驶,保证列车在静态和动态速度模式曲线监督下安全运行。当列车速度超过报警速度值时，向司机报警；超过常用制动速度值时，实施常用制动直到实际速度低于缓解速度；如果最大常用制动失效，列车速度超过紧急制动速度值，车载设备实施紧急制动，并且能够自动或按照规定对制动进行缓解。除了对速度的监督外，列控车载设备还能够防止列车出现不期望的位移，如列车溜逸、退行、在不期望运行的时候运行、对车门的监督或一些列车运行控制系统自身要求的特殊的防护功能。列车运行防护模块根据接收到的列车运行相关信息，经过处理后发送给列车行车控制命令。列车运行防护模块通过地一车信息传输系统(轨道电路或应答器或无线通信等)接收地面设备发送给列车的行车控制命令和线路信息，接收到的信息经接收单元译码、处理，然后传送给车载安全计算机。车载安全计算机根据接收到的信息实时计算列车的当前允许速度，将列车实际速度与列车允许速度进行比较，当列车实际速度接近计算的允许速度,列车运行防护模块通过司机台上显示单元给出报警指示；当列车速度超过允许速度时，车载安全计算机则给出制动命令，通过控制输出接口单元控制列车制动机实施制动，使列车减速或停车，从而确保列车的行车安全。列车自动防护系统车载设备是保证列车行车安全的重要安全设备。

4系统实现4.1列车状态模型列车状态模型代码，如图4.1所示。图4.1列车模型建立代码这段代码使用了Vue3的CompositionAPI来创建一个基于Canvas的火车动画。具体实现包括：定义了一些状态和属性，如火车位置、速度、轮子旋转等；定义了画布上的一些元素，如轨道和火车图像；实现了画面的更新和动画效果的实现。代码还加载了一些SVG图片来作为画布元素的图像。如图4.2所示。图4.2列车模型4.2列车运行监测模块4.2.1列车速度监测这是一个使用ECharts库创建速度计的Vue.js组件。该组件接受两个属性，value和max，分别代表速度计的当前值和最大值。当组件挂载或valueormaxprops发生变化时，renderChart会调用该方法，创建一个新的ECharts图表对象，并设置其选项以创建具有指定值的仪表图表。图表在div带有chartref的元素中呈现。该图表以百分比形式显示值，并包括带有值的工具提示和带有颜色编码部分的仪表轴，指示值范围。如图4.3所示，如图4.4所示。图4.3速度表盘代码图4.4速度表盘4.2.2目标距离监测需要根据实际情况调整报警机制的灵敏度和可靠性，以确保及时有效的报警。目标-距离曲线是指列车在运行过程中，与前方目标物之间距离的变化曲线。该曲线可以用于监测列车与前方目标物的距离变化情况，从而实现对列车运行状态的监测和控制。如图4.5所示。图4.5列车距离显示4.2.3目标-距离曲线此代码定义了一个Vue组件，该组件使用ECharts库根据作为prop提供的输入数据呈现折线图。该图表根据一系列记录的动作显示随时间推移的速度和距离。组件有一个mounted()初始化ECharts实例的钩子和一个beforeDestroy()销毁组件时销毁实例的钩子。它还有一个watch属性，可以在数据属性更改时重新呈现图表。该组件定义了一个renderChart()方法，该方法根据输入数据计算要在图表上绘制的数据，并使用该方法使用新数据更新ECharts实例setOption()。如图4.6所示，如图4.7所示。图4.6目标-距离曲线代码图4.7目标-距离曲线4.3列车运行防护模块4.3.1常用制动情况列车常用制动是指列车在行驶过程中，通过制动装置对列车进行减速的操作。常用制动是指列车上装有自动制动装置，当列车超速时，自动制动装置会自动启动，对列车进行制动，以确保列车的安全。常用制动是列车行驶过程中必不可少的安全保障措施，能够有效地控制列车的速度和行驶方向，保障列车和乘客的安全。列车常用制动代码，如图4.8所示。图4.8列车常用制动代码列车常用制动曲线，如图4.9所示。图4.9列车常用制动曲线4.3.2紧急制动情况以下代码是一个基于echarts的Vue组件，用于展示一个关于紧急制动信息的图表，图表的x轴标签表示距离，y轴标签表示速度，数据为传入组件中的data属性，当该属性有值且有效时，会在组件mounted和data`变动时触发renderChart函数渲染图表。其中，通过map函数将传入的data按照规定的格式处理成speedData数据对象数组，而speedData中存储了距离和速度的相关信息，这些信息将被用于echarts的option对象中，通过设定x轴和y轴的数据、设置tooltip具体信息，配置series中的折线图，指定安全基线线、文字标签、附着对象等内容，最终在beforeDestroy生命周期钩子中进行实例手动销毁，以便防止内存泄漏。列车紧急制动曲线，如图4.10所示，如图4.11所示。图4.10列车紧急制动代码图4.11列车紧急制动曲线

5系统测试5.1测试计划按照自己程序的功能模块（行车、加速、减速）进行测试，然后在慢慢的分化，处理好每一个控件之间的连接。5.1.1测试范围与主要内容主要测试该程序各个功能模块之间的连接，以及控件与图表之间的相互作用与相互反应。5.1.2测试方法在不同电脑进行程序的安装以及使用然后查看小程序的运行情况，然后打开各个功能模块查看各个功能模块是否存在，功能运行不正常等，如果不正常再进行修改。5.1.3测试环境列车运行防护系统软硬件测试，如表5.1所示。表5.1测试环境硬件环境软件环境CPU：Intel(R)Core(TM)i7操作系统：Windows10内存：16GMSN7.5硬盘：520G浏览器：QQ浏览器5.2功能测试列车运行防护系统需要经过严格的功能测试，以确保其能够正常运行并满足设计要求。下面是一些涉及的功能测试。列车运行监测模块，首先进行的是列车运行测试，在我点击开始按钮后，列车能否正常的启动运行。以及在本系统中会一直跟随列车速度产生变化的列车的速度表盘，是否是显示了列车的实际速度。其次目标距离是否也在跟随列车的运行而变化。最后就是目标-距离曲线是否是根据列车的实际运行来变化的。如表5.2所示。表5.2列车运行监测模块测试测试项描述/输入/操作期望结果实际结果列车运行点击开始按钮列车开始运行与期望一致表盘速度随列车速度变化显示列车实际速度与期望一致目标距离随列车运行变化显示目标距离与期望一致目标-距离曲线随列车运行变化显示目标-距离曲线与期望一致列车运行防护模块的测试，第一我们是要确认列车的加速是否能正常的运行。当我们第一次点击加速按钮时，列车的速度能否超过200km/h。以及列车超过200km/h时列车能不能自动启用常用制动。但我们第二次点击加速按钮后，列车速度是否能够超过250km/h，当列车速度超过250km/h时，列车会不会启用紧急制动。如表5.3所示。表5.3列车运行防护模块测试测试项描述/输入/操作期望结果实际结果触发常用制动点击加速按钮列车速度超过200km/h与期望一致常用制动防护列车减速列车减速至200km/h以下与期望一致触发紧急制动点击加速按钮列车速度超过250km/h与期望一致紧急制动防护列车停车列车减速至0km/h与期望一致5.3测试结论本系统经过功能测试和兼容性测试后，各个模块的功能正常运行，达到了系统设计时的预期结果，测试过程中发现了一些问题并对问题及时做出修改，软件运行更加可靠、稳定。最终得到了符合要求的高效率的列车运行控制系统。

6总结与展望6.1总结总体来说，列车运行防护系统是一个非常重要的系统，对于保障铁路交通运输的安全和稳定起着至关重要的作用。在现代化铁路交通的发展中，列车运行防护系统不断得到更新和完善，从最初的机械式保护到现在的数字化系统，不断提高其安全性、可靠性和自动化水平。列车运行防护系统的发展将会不断推动铁路交通运输的现代化和智能化，为人们提供更加安全、高效、舒适的出行体验。针对目前列车运行过程中存在的安全隐患和风险，设计了一种自动的列车运行防护系统，旨在提高列车运行的安全性和可靠性。首先对列车运行安全问题进行了分析和研究，明确了列车运行过程中可能存在的安全隐患和风险。其次，通过调研和分析现有的列车运行防护技术，提出了本论文设计的列车运行防护模块的设计思路和关键技术。然后，详细介绍了列车运行防护模块的设计和实现过程，包括控制系统的设计和算法的编写等方面的内容。最后，进行了实验测试和数据分析，验证了列车运行防护模块的可行性和有效性。通过本论文的研究和实验，证明了列车运行防护模块可以有效地监测列车运行过程中的各种参数，并根据参数进行实时控制，从而提高列车运行的安全性和可靠性。本论文的创新点在于通过采用控制系统和列车运行系统相互配合，实现了对列车运行过程的全方位监测和控制，能够及时发现和处理列车运行过程中的异常情况，从而有效地保护列车和乘客的安全。总之，本论文对列车运行防护技术的研究和应用具有重要的实际意义和应用价值，具有推广和应用的前景和潜力。同时，本论文在研究方法、技术设计和实验验证等方面也具有一定的创新性和参考价值。6.2展望展望未来，随着铁路交通的发展和技术的进步，列车运行防护系统将会更加完善，特别是在自动驾驶和智能化方面的应用将会更加广泛。例如，随着人工智能技术的不断发展，列车运行防护系统将会具备更强的智能化能力，能够实现更高效的自主决策和智能化的预测控制。此外，随着5G、物联网等新一代通信技术的广泛应用，列车运行防护系统将能够更好地进行通信和信息共享，从而提高系统的安全性和可靠性。

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