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高速磁浮分区切换的CPN建模研究

作　者: 耿家俊
导　师: 宁滨
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 高速磁浮 分区切换 CPN建模 仿真 验证
分类号: U266.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


摘要：磁浮列车是一种运行时速为400-500km/h的高效运输陆地交通工具。列车高速运行中需要采用性能优越,安全可靠的列车运行控制系统来保证列车的安全、高效运行。分区切换是高速磁悬浮列车运行控制系统的重要功能之一。高速磁浮分区切换的效率直接影响列车运行效率和安全。目前,关于高速磁浮分区换的研究较少,因此建立高速磁浮分区切换的CPN模型并分析影响切换效率的关键因素至为重要。论文首先分析了和分区切换有关的高速磁浮列车控制系统的组成结构和工作原理,其中包括分区运行控制系统、车载运行控制系统。然后分析了磁浮分区切换的流程以及功能模块,主要包括分区切换的DSC功能模块、安全速度防护计算模块、停车点步进等。然后介绍了petri网原理, CPN建模方法和CPN建模在轨道交通列车控制系统中得应用。在这些基础上,采用自顶向下的建模方法建立了高速磁浮分区切换的CPN顶层模型、38GHZ无线信道CPN模型、相邻磁浮分区通信CPN模型、生成最大速度曲线的CPN模型、车载运控系统和分区运控系统建立通信的CPN模型、停车点步进模型等。最后分析了高速磁浮分区切换的CPN模型验证方法,对建立的分区切换模型进行状态空间分析验证,并分析了影响分区切换效率的关键因素。重点仿真分析了38GHZ无线通信系统、DSC交换报文效率、列车速度对分区切换效率的影响,并得出了在不同列车速度下的高速磁浮分区切换的用时分布,为磁浮列车控制系统的工程应用提供一定的参考。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 选题背景和意义  10
  1.2 高速磁浮列车运行控制系统概述  10-13
    1.2.1 分区控制系统结构和工作原理  11-12
    1.2.2 车载运行控制系统结构和工作原理  12-13
  1.3 轨道交通列车控制系统建模、仿真验证方法研究  13-15
    1.3.1 轨道交通列车控制系统系统建模方法研究  14-15
    1.3.2 磁浮分区切换CPN建模验证的目的和意义  15
  1.4 论文研究内容和结构  15-17
2 磁浮分区切换功能设计  17-26
  2.1 磁浮分区切换概述  17-18
  2.2 磁浮分区运行控制系统切换流程设计  18-20
  2.3 磁浮分区切换的功能模块划分和设计  20-26
    2.3.1 磁浮分区切换DSC功能模块设计  20-22
    2.3.2 磁浮分区切换时安全速度防护功能设计  22-25
    2.3.3 分区切换时停车点步进控制功能的设计  25-26
  2.4 本章小结  26
3 磁浮分区切换的CPN建模  26-57
  3.1 petri网原理及建模工具简介  27-32
    3.1.1 petri网原理  27-28
    3.1.2 Petri网性质  28-29
    3.1.3 有色Petri网原理  29-31
    3.1.4 CPN TOOLS简介  31
    3.1.5 CPN TOOLS建模方法  31-32
  3.2 磁浮分区切换顶层CPN模型  32-42
    3.2.1 38G无线通信模型  34
    3.2.2 车地无线电通信网结构和工作原理  34-36
    3.2.3 车地无线传输特点分析  36-41
    3.2.4 38GHZ故障模型  41-42
    3.2.5 故障持续模型  42
  3.3 磁浮分区通信网通信模型  42-46
    3.3.1 磁浮列车通信网络结构和工作原理  42-45
    3.3.2 主网故障模型  45
    3.3.3 主网备网切换模型  45-46
  3.4 相邻DSC交换数据模型  46-49
  3.5 生成最大速度曲线模型  49-50
  3.6 车载和分区建立通信的模型  50-52
  3.7 停车点步进模型  52-54
  3.8 释放无线信道删除线路数据模型  54-55
  3.9 本章小结  55-57
4 高速磁浮分区切换CPN模型的验证和仿真  57-68
  4.1 模型功能验证方法研究  57-59
  4.2 磁浮分区切换过程分析  59-61
    4.2.1 影响切换效率的关键环节分析  59-61
  4.3 模型的时间特性仿真分析  61-67
    4.3.1 38GHZ无线通信系统效率对切换效率的影响  61-63
    4.3.2 DSC交换报文效率对切换耗时的影响  63
    4.3.3 磁浮分区切换CPN模型仿真结果分析  63-66
    4.3.4 列车速度对切换效率的影响  66-67
  4.4 本章小结  67-68
5 结论和展望  68-70
  5.1 论文的主要工作和结论  68
  5.2 下一步研究展望  68-70
参考文献  70-73
图索引  73-75
表索引  75-76
作者简历  76-78
学位论文数据集  78

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车） > 非轮轨系机车，磁浮、气浮动车
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