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基于Labview的城市轨道交通自动驾驶测试系统模型 摘要：目前，使用计算机模拟复杂的城市轨道交通情境，来研究城市轨道交通运行和控制的理论和方法，是一种非常经济、可靠和安全的方法。因此，不论是从学术研究还是实际应用方面来说，建立和实现城市轨道交通自动驾驶（ATO）系统测试模型是有很大实际意义的。在这篇论文中，我们成功的在ATO实验室利用Labiew 8.0建立了这个测试系统模型，同时也为城市轨道交通监控和控制理论和方法的研究打下牢固的基础。 关键词：ATO，LABVIEW，城市轨道交通，测试模型 Ⅰ引言 自从城市轨道交通的出现，有关人员一直致力于提高它的安全程度和地位，列车自动控制（ATC）是一种重要的方法。然而，ATO是列车自动控制（ATC）的一个重要组成部分，它能代替大部分本应该由列车驾驶员来完成的操作，并且它能够完成最优控制和获得节能操作能力，同时在提高列车正点率上也有很大的帮助。 目前，国内的ATO系统仅仅是引进国外的装备和技术，但是国内许多研究和发展组织都正在为拥有城市轨道交通ATO系统独立自主的所有权而努力。然而，通过研究，如果我们真正的操作来完成这个测试系统，必然会造成巨大的人力、物力上的浪费，更重要的是测试系统的安全性能也得不到保障。因此，最好通过计算机虚拟仿真技术来模拟复杂的列车硬件环境和运行环境，来研究列车监控理论和方法，然后我们再利用这些理论和方法作为一个实验的途径去测试和评估各种车辆设备。 当前的城市轨道牵引方面的计算机仿真软件只是通过计算机实现的算法模拟研究。而且实验室的测试设备大部分都是一些复杂的传统测试仪器。在这篇论文中，我们采用LABVIEW图形编程环境来完成列车ATO测试系统模型的建立。 论文的安排如下：论文的第二章，我们主要介绍ATO系统的发展背景和国内外测试系统的虚拟仿真情况；第三章主要介绍相关的基础知识，包括ATO和LABVIEW的简单介绍；第四章主要分析和设计测试系统模型，包括系统逻辑结构、物理结构，ATO的工作原理。这个测试系统主要分成两个模块：牵引力的计算和ATO设备间的通信，同时我们还详细的描述了这两个模块的设计过程，包括前面板的设计和背景程序框架、数据结构等等。第五章主要通过具体实例来验证该测试系统，并且验证结果表明该测试系统能够很完善的完成ATO系统的测试任务。第六章是全文的总结。 Ⅱ相关理论 ATO ATO是ATC的一个重要部分。ATO、ATS（列车自动监控系统）和ATP（列车自动防护系统）一起组成了整个城市轨道交通的信号系统，是城市轨道交通的一个基础设施。ATO系统按照系统设定的运行系统，根据ATS系统的指令选择最佳运行条件，实现列车运行速度自动调整和节能控制，包括牵引、巡航、制动、停车的控制和车门开关的控制功能，实现正线、折返线和出入段（场）线运行的自动控制，实现区间运行时间的调整控制，代替大部分本应该由列车驾驶员来完成的操作。 LABVIEW LABVIEW全称是实验室虚拟仪器工程平台（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench ）是一个图形编程语言开发环境，是由美国国家仪器有限公司（NI）研究和开发的，类似于C语言和BASIC语言的开发环境。它与其它计算机编程语言的不同之处在于：其它计算机编程语言是基于文本的语言来产生代码，而LABVIEW是用图形程序语言——G语言来编写程序，由此编写出的程序是以程序框图的形式出现的。 在LABVIEW 8.2平台上开发的程序都叫做VI（虚拟工程），它的扩展名为.Vi。所有的VI都有前面板、框图和图标。列车牵引力计算模块主要由两个部分组成：牵引力计算模块的前面板和牵引力计算模块后台程序框图。牵引力计算前面板是实际可见的界面。测试者点击前面板上的控件就如同在操作仪器面板上按运行按钮。如果后台程序框图完成计算和复杂的过程任务，过程结果或者观察数据就能够在前面板上显示出来。 Ⅲ测试系统模型的结构 A.测试系统模型的变量分析 根据城市轨道交通的虚拟仿真和它的运行环境，ATO系统的测试系统测试ATO自动驾驶、自动出发、速度调节、精确停车及目标制动、车地双向通讯、车门和屏蔽门控制、人机互交和其他功能，因此，列车模型和环境模型是ATO系统测试虚拟仿真的基础。 列车模型的参数由3个主要部分组成：牵引制动特性、电流电压特性、车辆固定数据，这些参数都是列车牵引力计算的必要条件。我们在设计这些模块的时候，可以考虑把这些参数设置成前面板可调参数，这样可以通过改变这些参数的值来模拟不同型号的列车。 环境模型也包括两个主要的模块：线路数据和车站数据，由于线路上有坡度和曲线，所以计算线路时又包括线路、曲线、坡度三个部分。坡度是反映线路纵断面的一个重要的线路参数，由于坡道力的影响，会对列车运行产