机车辅助驾驶系统半实物仿真测试平台的设计与实现

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面对铁路货物运量不断增长的现状,现有重载列车操纵水平已难以满足铁路运输需求,而辅助驾驶系统可提供优化操纵建议,帮助司机高水平控制列车运行,提高运输效率。在辅助驾驶系统研制的过程,需对系统进行仿真测试以确保系统实现设计功能。半实物仿真技术可在上位机构建数字化列车仿真场景和测试用例,同时通过增加车载硬件设备来丰富测试项点,增强仿真测试的可靠性和有效性,因此,在实验室环境下搭建一套用于测试系统样机运行性能和算法效果的半实物仿真测试平台对于辅助驾驶系统的研发具有重要意义。首先,根据平台功能需求将平台划分为场景仿真子系统、数据通信子系统和场景回放子系统。场景仿真子系统负责场景模拟和运行仿真,数据通信子系统负责模拟实车运行过程中设备实时数据交互,场景回放子系统负责仿真测试数据的回放。针对场景仿真子系统,结合场景模拟和运行仿真需求,设计人机交互界面,模拟实车运行并生成实时列车数据;针对数据通信子系统,基于机车辅助驾驶系统的接口研发需求选择LKJ2000、TAX车载设备作为平台通信的硬件载体,并选择LKJ输入模拟设备作为上位机与LKJ2000装置之间的数据格式转换端口;针对场景回放子系统,基于数据存储和分析需求,选择键值型Unqlite作为存储数据库并设计包含线路、车辆、时刻表等信息在内的数据库格式。随后,基于Qt开发环境采用C++编程语言完成了上述系统的功能实现,并对整体平台进行了功能测试和性能测试。然后,基于半实物仿真测试平台开发环境,设计并研制机车辅助驾驶系统样机。根据系统样机功能需求,进行系统软件建模;基于平台对外数据接口,解析车载设备总线协议;通过分析数据通信过程,设计基于IO复用方式的通信流程。随后,使用C++编程语言完成机车辅助驾驶系统样机的功能实现。最后,对半实物仿真测试平台和机车辅助驾驶系统样机进行联调测试。结果表明,半实物仿真测试平台可有效完成机车辅助驾驶系统样机的功能验证和性能测试工作。
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