摘要

　　隨著(zhù)中國鐵路基礎設施建設的大力推進(jìn)，對鐵路行車(chē)安全提出了更高的要求。計算機聯(lián)鎖作為保障行車(chē)安全的關(guān)鍵設備，在鐵路系統現代化的進(jìn)程中有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。通過(guò)研究鐵路信號設備的聯(lián)鎖關(guān)系及計算機聯(lián)鎖系統的結構特點(diǎn)和層次關(guān)系，引入沙盤(pán)設備，開(kāi)發(fā)符合實(shí)際需要的計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統，對于鐵路相關(guān)專(zhuān)業(yè)的崗前培訓和改善教學(xué)質(zhì)量有著(zhù)重要的意義。

　　通過(guò)研究計算機聯(lián)鎖系統的整體功能需求，著(zhù)重對計算機聯(lián)鎖操作系統和硬件電路進(jìn)行設計。在軟件設計部分，通過(guò)UML建模，構建類(lèi)并分析類(lèi)之間的關(guān)系，確定需要創(chuàng )建的對象及其屬性和操作；在軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，以VisualStudio作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，摒棄傳統的MFC框架，采用更為輕便的Qt圖形框架作為開(kāi)發(fā)工具，用C++面向對象的思想進(jìn)行編程；根據站場(chǎng)平面布置圖、進(jìn)路聯(lián)鎖表和各對象的存儲數據，最終實(shí)現對操作界面的開(kāi)發(fā)。在硬件設計部分，首先搭建沙盤(pán)，布置信號設備，完成車(chē)站的整體布局；然后利用AltiumDesigner軟件設計電路，完成對信號設備的控制，主要包括：轉轍機繼電控制模塊、道岔監測模塊、信號機控制模塊、軌道電路監測模塊；最后定義串口通信協(xié)議，上位機向下位機發(fā)送指令，沙盤(pán)設備進(jìn)行動(dòng)作并反饋動(dòng)作結果，最終完成整個(gè)實(shí)訓系統的設計。

　　計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統不僅能實(shí)現對計算機聯(lián)鎖系統的操作，還能實(shí)現對信號機、道岔、轉轍機、軌道電路的控制，使沙盤(pán)運作起來(lái)，具有非常深刻的教學(xué)意義。該實(shí)訓系統的應用場(chǎng)景非常廣闊，可以用于鐵路職工崗前培訓、鐵路相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模擬和在校生校內實(shí)習等場(chǎng)景，能夠顯著(zhù)提高教師的教學(xué)效率和學(xué)員的專(zhuān)業(yè)技能。

　　關(guān)鍵詞：鐵路信號；計算機聯(lián)鎖；控制系統；鐵路沙盤(pán)；Qt

Abstract

　　With the vigorous promotion of China's railway infrastructure construction, higher requirements have been placed on railway traffic safety. As a key equipment to ensure the safety of driving, computer interlocking has a broad development prospect in the process of modernization of railway systems. By studying the interlocking relationship of railway signal equipment and the structural characteristics and hierarchical relationship of computer interlocking system, the sandbox equipment is introduced to develop a computer interlocking training system that meets the actual needs. It has a pre-job training for railway related majors and improved teaching quality. Significance.

　　By studying the overall functional requirements of the computer interlocking system, the computer interlocking operating system and hardware circuits are designed. In the software design part, through UML modeling, build classes and analyze the relationship between classes, determine the objects that need to be created and their properties and operations; in the software development process, use Visual Studio as the development environment, abandon the traditional MFC framework The lighter Qt graphics framework is used as a development tool to program with C++ object-oriented ideas. According to the station floor plan, the access interlock table and the storage data of each object, the development of the operation interface is finally realized. In the hardware design part, first set up the sand table, arrange the signal equipment, complete the overall layout of the station; then use Altium Designer software to design the circuit to complete the control of the signal equipment, including: switch relay relay control module, switch monitoring module, signal The machine control module and the track circuit monitoring module; finally define the serial communication protocol, the upper computer sends the command through the lower position machine, the sandbox device performs the action and feedbacks the action result, and finally completes the design of the whole training system.

　　The computer interlocking training system can not only realize the operation of the computer interlocking system, but also realize the control of the signal machine, the switch, the switch machine and the track circuit, so that the sand table can be operated, which has very profound teaching significance. The application system of the training system is very broad, and can be used for pre-job training of railway workers, teaching simulation of railway-related majors, and internships in school students, which can significantly improve the teaching efficiency of teachers and the professional skills of students.

　　Key words: railway signal, computer interlocking, control system, railway sand table, Qt

目 錄

　　第一章 緒 論

　　1.1 研究背景和意義

　　近年來(lái)，中國的基礎設施建設保持高速的發(fā)展，在鐵路建設方面也取得了驚人的成績(jì)。根據中國鐵路總公司公布的數據：截止到 2018 年底，中國高鐵營(yíng)運里程已達 2.9 萬(wàn)公里，超過(guò)世界高鐵里程總和的 2/3,中國成為建成高鐵里程最長(cháng)、運輸能力最強的國家。鐵路信號設備是鐵路現場(chǎng)設備的重要組成部分，是用來(lái)保障列車(chē)安全、高速、準確運行的必不可少的重要設備。信號設備主要指信號機、道岔、軌道電路三大組成部分。2011 年，浙江省甬溫鐵路發(fā)生動(dòng)車(chē)組追尾重大鐵路事故，事故的原因是由于信號電纜遭受雷擊后導致列控設備出錯、信號機錯誤顯示、軌道電路錯誤占用等狀況的發(fā)生，最終造成悲慘的交通事故。由此可見(jiàn)，信號設備的正常工作為鐵路行車(chē)安全提供了重大保障。

　　在鐵路行業(yè)，用信號機、道岔、軌道區段和進(jìn)路之間的聯(lián)鎖關(guān)系是構成計算機聯(lián)鎖系統的重要依據[1].國內的聯(lián)鎖系統先后經(jīng)歷了機械控制聯(lián)鎖、6502電氣集中聯(lián)鎖、計算機聯(lián)鎖、全電子計算機聯(lián)鎖等階段[2].因計算機聯(lián)鎖具備安全性高、穩定性強、維護方便等優(yōu)勢，在各個(gè)車(chē)站得以推廣使用。現在許多高校和研發(fā)單位實(shí)行校企合作，對計算機聯(lián)鎖系統進(jìn)行開(kāi)發(fā)、完善和升級。本校作為鐵路院校，依托鐵路就業(yè)優(yōu)勢，每年向各大鐵路局、地鐵、工程局、通號公司等單位輸送大量的畢業(yè)生。但許多在校生在學(xué)習鐵路信號相關(guān)課程時(shí)，對計算機聯(lián)鎖系統的使用不夠規范，對聯(lián)鎖系統背后的聯(lián)鎖邏輯運算不夠清楚，只停留在書(shū)本上。由于完整的鐵路沙盤(pán)模擬系統造價(jià)昂貴，沙盤(pán)設備難以推廣，學(xué)生只能進(jìn)行參觀(guān)，不能進(jìn)行實(shí)際演練。另外，許多交通院校在研究計算機聯(lián)鎖系統時(shí)，開(kāi)發(fā)模式單一，只進(jìn)行上位機操作系統的開(kāi)發(fā)、未涉及對下位機的控制，不能真實(shí)模擬站場(chǎng)的運行狀況。綜上所述，研究計算機聯(lián)鎖系統的邏輯關(guān)系，開(kāi)發(fā)出符合需要實(shí)際的計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統教學(xué)模擬裝置顯得尤為重要。

　　該實(shí)訓系統可用于滿(mǎn)足各種學(xué)習需要和培訓需要。學(xué)生在學(xué)習鐵路信號相關(guān)課程時(shí)，可以進(jìn)行實(shí)際的操作演練，結合沙盤(pán)設備的動(dòng)作，學(xué)習相關(guān)鐵路知識，做到書(shū)本和實(shí)踐相結合，從而對計算機聯(lián)鎖系統操作更為熟練，對進(jìn)路與信號設備之間的聯(lián)鎖關(guān)系有更加深刻的理解。對即將步入鐵路行業(yè)的畢業(yè)生，可以進(jìn)行崗前實(shí)訓，體驗真實(shí)的作業(yè)場(chǎng)景，提高專(zhuān)業(yè)技能。該實(shí)訓系統還可以直觀(guān)的反映在進(jìn)行列車(chē)作業(yè)和調車(chē)作業(yè)時(shí)，信號機、軌道區段、道岔之間的聯(lián)鎖關(guān)系，提供了講解鐵路信號設備運行狀況的平臺，具有較為深刻的教學(xué)意義。

　　在實(shí)訓系統設計過(guò)程中涉及到計算機技術(shù)、軟件編程技術(shù)、電子電路設計技術(shù)、通信技術(shù)等方面的知識，有助于學(xué)校軌道交通、自動(dòng)化、電子信息工程等特色專(zhuān)業(yè)的建設，及多種學(xué)科的全面發(fā)展。

　　1.2 國內外研究現狀

　　1.2.1 國外研究現狀

　　1978 年，世界上首套計算機聯(lián)鎖系統由瑞典 ABB 公司研制成功，并成功應用于哥德堡車(chē)站。隨后的十年間，德國、法國、日本、美國等國家競相對計算機聯(lián)鎖系統展開(kāi)研究，計算機聯(lián)鎖系統在各車(chē)站得以推廣使用，并由此誕生了許多知名的計算機聯(lián)鎖廠(chǎng)商，比如德國的西門(mén)子、法國的阿爾斯通、日本的信號公司和京山制作所、美國的通用信號公司等。

　　近年來(lái)，計算機聯(lián)鎖在國外進(jìn)行了深入了研究，取得了不俗的成果。2009年，Khan,Sher Afzal 等人提出用圖論和 Z 語(yǔ)言的方法，在提高聯(lián)鎖復雜度的同時(shí)提高其安全性能[3].2010 年，馬德里康普斯頓大學(xué)的 Antonio Hernando 等人采用布爾邏輯運算和獨立于車(chē)站的拓撲結構優(yōu)化了進(jìn)路的排列算法[4].2011 年，Cao Y、Xu T 等人介紹了一種基于計算機聯(lián)鎖系統特定領(lǐng)域的語(yǔ)言（DSL-CBI）的工具，可用于自動(dòng)生計算機聯(lián)鎖表[5].2016 年，Haxthausen A E 等人提出一種利用靜態(tài)檢查器的方法，進(jìn)行實(shí)例建模來(lái)驗證聯(lián)鎖表的正確性[6].Limbrée C 等人通過(guò)建立 nusmv 模型檢查器對計算機聯(lián)鎖系統的程序數據進(jìn)行驗證，進(jìn)而減少聯(lián)鎖系統的出錯率，保障行車(chē)安全[7].2017 年，Li Z、Jing L 等人通過(guò)提出一種利用 SMT 求解器，將聯(lián)鎖規則的規范碼自動(dòng)生成測試用例的方法，并將該方法應用于中國龍溪路站的聯(lián)鎖系統[8].Yao L I、Zhang Y 等人在鐵路信號系統中通過(guò)提出頻率風(fēng)險 SyncCharts 建模的分析方法，定量的描述安全關(guān)鍵軟件的安全性能[8].Santana M R 等人通過(guò)在 WebSocket 接口程序下使用 ATS 仿真系統，來(lái)改善計算機聯(lián)鎖系統與使用 HTML 協(xié)議的遠程 ATS 仿真系統不兼容的問(wèn)題[10].

　　1.2.2 國內研究現狀

　　1984 年，中國首套車(chē)站計算機聯(lián)鎖控制系統由中國通號設計研究院研制成功，并成功應用于地方鐵路；1989 年，由鐵道部科學(xué)研究院研制的計算機聯(lián)鎖系統在國有鐵路鄭州北編組站正式運行；1994 年，由鐵道部科學(xué)研究院和通號公司設計研究院共同研制的計算機聯(lián)鎖系統應用于客貨列車(chē)通過(guò)的車(chē)站[11].國內計算機聯(lián)鎖的生產(chǎn)廠(chǎng)商主要有：鐵道部科學(xué)研究院、中國通號公司、北京交大微聯(lián)公司、卡斯柯信號公司、眾合科技公司。

　　近年來(lái)，中國高鐵建設突飛猛進(jìn)，對計算機聯(lián)鎖系統的研制也得到進(jìn)一步加深。2009 年，西南交通大學(xué)的趙煜以鐵道信號電子沙盤(pán)為整體規劃，通過(guò)設計控制電路，改裝機車(chē)，實(shí)現列車(chē)的自動(dòng)控制，使沙盤(pán)運作起來(lái)，達到真實(shí)模擬鐵路運行的目的[12].2011 年，西南交通大學(xué)的安春蘭通過(guò)設計站場(chǎng)計算機輔助軟件，實(shí)現對信號設備圖元的布置，聯(lián)鎖表的編制等功能，最終完成對整個(gè)站場(chǎng)的繪制，使計算機聯(lián)鎖系統的編制更加簡(jiǎn)單[13].2016 年，北京交通大學(xué)的付哲，通過(guò)分析計算機聯(lián)鎖的結構和功能的實(shí)現，設計出計算機聯(lián)鎖培訓系統[14];蘭州交通大學(xué)的姚文韜通過(guò)利用面向對象的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，完成對高鐵計算機聯(lián)鎖控制系統的研究，并應用到多個(gè)學(xué)校和地方鐵路，取得了良好的培訓效果[15];北京工業(yè)大學(xué)的張京晶通過(guò) UML 建模語(yǔ)言的方法，構建核心數據結構，設計出符合標準的鐵路信號計算機聯(lián)鎖系統[16];西南交通大學(xué)的余嘉希通過(guò)設計電路完成對城軌沙盤(pán)的控制，主要包括信號機的控制、轉轍機的控制、數碼管的控制等內容，能夠反映沙盤(pán)真實(shí)的運行狀態(tài)[17].2018 年，西南交通大學(xué)的易翠英，結合車(chē)站信號布置圖，利用 Visual Studio 開(kāi)發(fā)出一套計算機聯(lián)鎖上位機仿真系統[18];北京交通大學(xué)的王程將蟻群算法運用到進(jìn)路選排模塊中，實(shí)現進(jìn)路的自動(dòng)搜索，提高進(jìn)路的搜索效率和準確性[19].馮浩楠，姜慶陽(yáng)等人通過(guò)構建故障樹(shù)分析模型和故障模型，對用于 CBTC 系統中的計算機聯(lián)鎖系統作出故障預測，能快速對其故障進(jìn)行維修和管理[20].

　　1.3 主要研究?jì)热菁皠?chuàng )新點(diǎn)

　　1.3.1 主要研究?jì)热?/span>

　　通過(guò)查閱大量關(guān)于計算機聯(lián)鎖系統和鐵路沙盤(pán)的資料后，最終設計出計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統，具體研究?jì)热萑缦拢?/p>

　　（1）進(jìn)行前期的準備工作：通過(guò)閱讀、查閱資料，充分了解計算機聯(lián)鎖系統的開(kāi)發(fā)原理和功能，熟悉掌握鐵路信號設備間的聯(lián)鎖關(guān)系，對沙盤(pán)的布局有明確的規劃。

　　（2）軟件的開(kāi)發(fā)：根據需要構建類(lèi)，通過(guò) UML 建模，分析各類(lèi)之間的關(guān)系，并為類(lèi)中的對象添加屬性和操作。根據功能需求設計流程圖，在 Visual Studio的編譯環(huán)境下，調用 Qt 的圖形界面庫，利用 C++的面相對象的方法進(jìn)行編程，實(shí)現各個(gè)模塊的功能。

　　（3）硬件的設計：根據沙盤(pán)的實(shí)際需要，選取 STC8A8K64S4A12 最小系統作為主控板，并設計驅動(dòng)板的硬件電路，利用 Altium Designer 繪制原理圖，PCB圖，并完成元器件的焊接與電路板的調試。

　　（4）沙盤(pán)的搭建：根據車(chē)站的平面布置圖，對信號設備進(jìn)行布局，將設備端口接入電路板中，進(jìn)行設備調試。

　　（5）整體調試：通過(guò)在上位機操作計算機聯(lián)鎖系統，將指令傳遞給下位機，帶動(dòng)沙盤(pán)設備動(dòng)作，完成整體的功能的調試。

　　1.3.2 論文創(chuàng )新點(diǎn)

　　本論文在設計鐵路信號計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統時(shí)，有以下創(chuàng )新點(diǎn)：

　　（1）開(kāi)發(fā)方式：本文在 Visual Studio 編譯環(huán)境開(kāi)發(fā)計算機聯(lián)鎖系統，摒棄了利用 MFC 框架作為開(kāi)發(fā)工具的傳統方式，采用更為輕量化、更為方便的 Qt 圖形界面庫作為開(kāi)發(fā)工具。

　　（2）功能方面：本系統的上位機界面功能更加齊全，增加了行車(chē)日志欄、室外設備連接、軌道區段監測等功能。

　　（3）真實(shí)模擬：取消傳統上位機的模擬行車(chē)功能，通過(guò)車(chē)列在鐵路沙盤(pán)中實(shí)際的位置，來(lái)處理相應的功能，還原站場(chǎng)實(shí)際的鐵路運行狀況，使實(shí)訓系統的功能更加完善、更加真實(shí)。

　　（4）軟硬件結合：在開(kāi)發(fā)計算機聯(lián)鎖系統時(shí)，因為場(chǎng)地和設備等原因，許多設計者只能對上位機軟件的開(kāi)發(fā)，沒(méi)有下位機硬件的動(dòng)作。本實(shí)訓系統通過(guò)定義通信協(xié)議，將上位機下達的指令傳遞給下位機進(jìn)行相應的動(dòng)作。

　　（5）硬件電路設計：增加硬件電路設計模塊。根據上位機指令，主控板帶動(dòng)三個(gè)驅動(dòng)板，轉轍機繼電控制模塊、軌道電路監測模塊、信號機控制模塊，對道岔、軌道電路、信號機進(jìn)行相應的動(dòng)作和監測，反映車(chē)站信號設備的實(shí)際狀況。

　　1.4 論文章節安排

　　論文各章節的內容如下：

　　第一章論述了本課題的研究背景和意義、國內外研究現狀、鐵路信號計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統研究的方法和思路。

　　第二章論述了計算機聯(lián)鎖系統的整體結構設計、軟件功能需求、站場(chǎng)圖的繪制和聯(lián)鎖表的編制，各設備之間的聯(lián)鎖關(guān)系，為軟件的開(kāi)發(fā)提供了思路。

　　第三章采用面向對象的方法構建各種類(lèi)，如進(jìn)路類(lèi)、信號機類(lèi)、道岔類(lèi)、軌道區段類(lèi)等。通過(guò) UML 建模的方法設計各種對象，并設計對象的屬性和操作。

　　通過(guò)從。txt 文件中讀取數據，在界面中繪制出各個(gè)控件，繪制出站場(chǎng)界面圖。

　　第四章論述計算機聯(lián)鎖系統的軟件設計流程：主要包括辦理進(jìn)路模塊，進(jìn)路解鎖模塊、特殊進(jìn)路處理模塊、功能類(lèi)操作模塊、其他功能模塊。通過(guò)用論述方法+流程圖的方式，對各模塊的內容進(jìn)行詳細的說(shuō)明。

　　第五章進(jìn)行硬件方案設計，主要介紹了沙盤(pán)的搭建與設計、硬件電路的設計、通信協(xié)議設計。對主控板和驅動(dòng)板電路設計、接線(xiàn)方式、通信內容進(jìn)行詳的介紹。

　　第六章進(jìn)行系統測試，上位機操作測試、下位機動(dòng)作測試。通過(guò)上下聯(lián)動(dòng)，來(lái)控制沙盤(pán)設備，還原真實(shí)的鐵路運行狀況。

　　第七章對本論文進(jìn)行總結與展望。總結本篇文章的特點(diǎn)、研究?jì)r(jià)值和不足之處，為下一步的研究與設計指明了方向。

　　第二章 計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統方案設計
　　2.1 計算機聯(lián)鎖系統結構設計
　　2.2 計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統的整體功能需求
　　2.2.1 進(jìn)路類(lèi)功能需求
　　2.2.2 操作類(lèi)功能需求
　　2.2.3 輔助類(lèi)功能需求
　　2.2.4 硬件設計需求
　　2.3 計算機聯(lián)鎖系統
　　2.3.1 計算機聯(lián)鎖的特點(diǎn)
　　2.3.2 信號設備間的聯(lián)鎖關(guān)系

　　2.4 計算機聯(lián)鎖表的編制
　　2.5 系統概述
　　2.5.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹
　　2.5.2 系統操作方式
　　2.6 本章小結

　　第三章 基于站場(chǎng)平面布置圖的聯(lián)鎖關(guān)系設計
　　3.1 分析數據對象
　　3.1.1 對象和類(lèi)
　　3.1.2 利用 UML 分析數據結構
　　3.2 靜態(tài)數據設計
　　3.2.1 進(jìn)路類(lèi)數據設計
　　3.2.2 信號機類(lèi)數據設計
　　3.2.3 道岔類(lèi)數據設計
　　3.2.4 軌道區段類(lèi)數據設計

　　3.2.5 軌道表示線(xiàn)類(lèi)數據設計
　　3.2.6 按鈕類(lèi)數據設計
　　3.2.7 文本類(lèi)數據設計
　　3.2.8 其他類(lèi)數據設計
　　3.3 設備數據的處理與顯示
　　3.3.1 按鈕類(lèi)的數據處理和界面顯示
　　3.3.2 信號機類(lèi)的數據處理和界面顯示
　　3.3.3 道岔類(lèi)的數據處理和界面顯示
　　3.3.4 軌道表示線(xiàn)的數據處理和界面顯示
　　3.3.5 其他類(lèi)的數據處理和界面顯示
　　3.4 功能欄的設置與顯示
　　3.5 本章小結

　　第四章 計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統軟件設計
　　4.1 建立進(jìn)路模塊
　　4.1.1 選擇進(jìn)路
　　4.1.2 排列進(jìn)路
　　4.1.3 鎖閉進(jìn)路
　　4.1.4 開(kāi)放信號
　　4.2 進(jìn)路解鎖模塊
　　4.2.1 正常解鎖
　　4.2.2 取消進(jìn)路
　　4.2.3 人工解鎖
　　4.2.4 區段故障解鎖

　　4.3 特殊進(jìn)路的辦理和解鎖模塊
　　4.3.1 引導進(jìn)路
　　4.3.2 引導進(jìn)路解鎖
　　4.3.3 引導總鎖閉
　　4.3.4 引導總解鎖
　　4.4 功能類(lèi)按鈕操作模塊
　　4.4.1 道岔的定反位操作
　　4.4.2 道岔的單鎖和單解
　　4.4.3 道岔的封鎖和解封
　　4.4.4 信號機故障和信號機故障解除
　　4.4.5 區段故障和區段故障的解除
　　4.5 其他功能按鈕操作模塊
　　4.6 本章小結

　　第五章 計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統硬件設計
　　5.1 鐵路信號沙盤(pán)的整體設計
　　5.2 硬件部分總體設計
　　5.3 主控板硬件設計
　　5.3.1 主控板的選擇
　　5.3.2 主控板原理圖
　　5.4 信號機控制模塊設計
　　5.5 轉轍機繼電模塊設計
　　5.6 道岔監測模塊設計
　　5.7 軌道電路監測模塊設計
　　5.8 USB 串口通信
　　5.9 沙盤(pán)設備檢測
　　5.10 本章小結

　　第六章 系統測試
　　6.1 系統測試
　　6.2 道岔類(lèi)操作測試
　　6.3 信號機類(lèi)操作測試
　　6.4 軌道區段類(lèi)操作測試
　　6.5 進(jìn)路類(lèi)操作測試
　　6.6 進(jìn)路解鎖測試
　　6.7 行車(chē)測試
　　6.8 本章小結

　　第七章 總結與展望

　　7.1 總結

　　本論文研究的鐵路信號計算機聯(lián)鎖實(shí)訓系統，由上位機計算機聯(lián)鎖操作系統和下位機沙盤(pán)信號設備控制系統組成。該實(shí)訓系統可以通過(guò)上位機辦理進(jìn)路、道岔轉換等功能，經(jīng)串口通信實(shí)現對下位機沙盤(pán)信號設備的控制。該實(shí)訓系統具有操作簡(jiǎn)單、功能全面、維護成本低、安全性高等特點(diǎn)，同時(shí)，該系統還具有模擬車(chē)站真實(shí)運行狀況的功能，比較形象直觀(guān)反映信號設備的動(dòng)作。

　　計算機聯(lián)鎖操作系統軟件的設計，主要根據沙盤(pán)的站場(chǎng)圖，利用 VisualStudio + Qt 的方式，開(kāi)發(fā)出符合實(shí)際需要的操作控制系統。該操作系統不僅能夠實(shí)現辦理進(jìn)路、對進(jìn)路進(jìn)行取消和解鎖、還能實(shí)現對道岔、軌道區段、信號機等信號設備的控制功能，并在界面上顯示出來(lái)。該系統還增加真實(shí)行車(chē)功能，當車(chē)輛占用軌道區段時(shí)，通過(guò)軌道區段監測模塊，將占用情況傳輸給上位機并進(jìn)行顯示，使該系統的操作界面與車(chē)站的實(shí)際狀況相符。

　　沙盤(pán)硬件電路控制系統的設計，主要設計電路，實(shí)現對沙盤(pán)信號機、轉轍機、道岔、軌道電路的控制。硬件電路主要設計了轉轍機繼電控制模塊、道岔監測模塊、信號機控制模塊、軌道電路監測模塊等部件，能夠執行上位機發(fā)送的指令。在沙盤(pán)的搭建過(guò)程中，信號設備的選取、位置的擺放、排線(xiàn)的對接都有很高的工藝要求，這也是下位機能夠執行指令的關(guān)鍵所在。本實(shí)訓系統作為鐵路信號方面的教學(xué)模擬裝置，能夠應用于交通類(lèi)院校鐵路專(zhuān)業(yè)的教學(xué)演示以及職工的崗前培訓，有助于學(xué)員掌握計算機聯(lián)鎖的相關(guān)知識，充分體現出該實(shí)訓系統的實(shí)用性。

　　7.2 展望

　　由于軟件的開(kāi)發(fā)和沙盤(pán)的搭建過(guò)程中，消耗大量的時(shí)間和精力，對實(shí)訓系統的研究還是存在許多不足之處，需要進(jìn)一步完善：

　　（1）對于信號機進(jìn)行故障設定時(shí)，整個(gè)信號機出現紅色閃爍現象，在以后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以增加對主燈絲、副燈絲進(jìn)行故障設定，添加報警功能；（2）對于計算機聯(lián)鎖表的編制，采用手動(dòng)的方式進(jìn)行編寫(xiě)，工作量比較大且容易出錯，因此可以利用數據結構的構建方法，自動(dòng)生成計算機聯(lián)鎖表，高效而準確；（3）上位機和下位機在進(jìn)行通信連接時(shí)，有時(shí)會(huì )出現故障，應加強對通信功能的研究，使上下聯(lián)動(dòng)更加準確；（4）在硬件電路的設計的過(guò)程中，因需要控制線(xiàn)的數量較多，主控板的帶載能力有限，出現電流過(guò)大，導致板子出現故障的現象，因此，要加強對芯片功能的學(xué)習，增強電路的設計能力；（5）對于沙盤(pán)的搭建，因場(chǎng)地等原因的限制，存在以下問(wèn)題：只能放下一個(gè)車(chē)站、沒(méi)有設置行車(chē)區間且軌道區段較短。若能將該實(shí)訓系統作為教改項目進(jìn)行深入研究，將沙盤(pán)進(jìn)一步擴大，實(shí)現兩個(gè)車(chē)站間的進(jìn)路的辦理、行車(chē)區間的控制，則實(shí)訓系統的功能會(huì )更加完善。

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致謝

　　在即將畢業(yè)之際，我要向那些在我攻讀碩士學(xué)位期間給過(guò)我幫助的老師和同學(xué)們表示由衷的感謝！

　　論文從選題、方案設計、平臺搭建、實(shí)驗與數據分析到最后的論文撰寫(xiě)，都是在導師鄧曉燕教授和導師陳東陽(yáng)副教授的悉心指導下完成的。鄧老師和陳老師在本碩士學(xué)位論文的成稿過(guò)程中傾注了大量的心血，在工作、學(xué)習、生活等多方面對我關(guān)懷備至，令我永難忘懷。鄧老師、陳老師不僅在本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域擁有淵博的理論知識，其豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗的傳授同樣令我受益匪淺，其嚴謹的科研作風(fēng)、孜孜不倦的求索精神更是我今后的工作榜樣。在此謹向鄧曉燕教授、陳東陽(yáng)副教授及其家人表示崇高的敬意和衷心的感謝。

　　同時(shí)，我要向石家莊鐵道大學(xué)的楊紹普教授、趙正旭教授等表示我誠摯的敬意，其嚴謹治學(xué)、勇于創(chuàng )新、精心育人、志在四方的科研作風(fēng)值得每一個(gè)鐵道大學(xué)學(xué)子學(xué)習。正是在這種艱苦奮斗、精益求精精神的激勵下，許多科研中遇到的困難和問(wèn)題被我克服，最終順利完成了這篇論文。

　　我還要感謝各位與我一同生活、學(xué)習和參與研究的同學(xué)與朋友：楊彥凱、王曉。我們互相學(xué)習，互相幫助，互相鼓勵，共同進(jìn)步，正是他們的存在讓我的科研道路變得更加豐富多彩。

　　最后，謹向在百忙中審閱此論文和參加答辯的每一位教授、專(zhuān)家表示我由衷的敬意！

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