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[摘 要]研究基于LabVIEW的城市轨道交通列车自动防护系统仿真，设计了单列车速度防护和双列车速度防护两种形式的仿真模型，阐述了此仿真模型的研究目标、设计思想、研究方法以及对提出的ATP模型进行了仿真并对仿真进行了效果分析。
[关键词]LabVIEW；城市轨道交通列车自动防护系统；仿真
中图分类号：R522 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0363-01
0 前言
城市轨道交通在城市公共客运交通系统中起骨干作用。近年来，我国城市轨道交通迅速发展，规模和建设速度都在逐年增长，然而我国城市轨道交通起步晚，核心技术缺乏，而且随着经济的发展，客流数量和密度不断地增加，行车密度速度不断地增大，现有的城市轨道交通列车自动防护系统也越来越不能适应城市轨道交通高速度、高密度和高安全性的行车要求。在列车运行控制系统的设计阶段，如果没有行之有效的设计手段和仿真环境，系统中各个核心模块设计完成后，都需要到现场进行多次重复的实验，从而导致时间和经济上的大量浪费。加之列车自动防护系统本身复杂程度高，研发难度大，急需一套半实物的仿真系统来辅助城市轨道交通列车自动防护系统的研制。
1 系统设计
利用实验室现有的美国国家仪器公司的NI-ELVISⅡ+平台，该平台集成了12款最常用仪器，包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特分析仪等，。NI ELVIS可通过USB接口与PC连接，实现快速易用的测量采集及显示，为仿真模型提供了硬件保障。
用直流电机模拟列车牵引电机，通过对直流电机的转速控制来模拟对列车的速度控制。这部分控制由PC机，NI-ELVIS，直流电机和光电编码器组成。PC机将处理后的信息通过NI-ELVISⅡ+的可变电压源模块输出实时电压控制直流电机转速。光电编码器实时将采集到的速度信息通过NI-ELVISⅡ+的数据采集通道模块反馈给PC机，如此反复循环，形成闭环控制，保障模型能精确地执行任务。研究系统结构图如图1所示：
2 实现效果
建立基于LabVIEW的城市轨道交通列车自动防护系统仿真系统模型，仿真系统模型最终达到的目标就是利用LabVIEW编写的程序通过PC机、NI-ELVISⅡ+、直流电机、光电编码器获得防护曲线的数据，得出ATP的速度防护效果图，在此基础之上，系统界面要做到美丽直观，操作方便，同时为用户设计好交互的接口，便于对列車的控制。设计了仿真演示系统模型如下图所示：
图2展示了城市轨道交通车辆前车的阶梯式速度防护，以NI-ELVISⅡ+为基础的硬件系统和LabVIEW编写的软件系统共同协作，硬件系统按照软件的指令运行，而软件系统实时获取、显示硬件系统的数据，并根据数据执行相应的操作与控制。同时，软件界面上有曲线显示，可以显示设置的防护曲线、防护后实际运行的防护曲线以及前后车实时位置与速度的显示，更好的方便用户观察与操作。
3 总结
本文研究了基于LabVIEW的城市轨道交通列车自动防护仿真系统研究，以NI-ELVISⅡ+为基础的硬件系统，通过多种通信接口与协议的互联实现了设备仪器与模块的集成，采用LabVIEW的图形化编程语言编程实现了软件本身的优美界面以及设备仪器驱动、控制，数据获取，数据显示与管理等，最终实现了预期效果。为列车运行安全控制系统的设计提供了仿真环境与实验保障。
参考文献
[1] 郭宁.CTCS-2级列控系统超速防护仿真研究 [J].交通运输工程与信息学报，2007.12，5（4）：122-188.
[2] 宋芹，陈凯等.城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现 [J].中国铁道科学，2002 .4， 23（2）：49-52.
[3] 吴汉麒，徐文达.现代城市轨道交通的列车运行记录仪[J].城市轨道交通研究，2004，6：70-71.
[4] 宋红霞，王玉松，王利锋，等.列车自动防护系统安全计算机可靠性与安全性分析[J].工業控制计算机，2008，21（1）：13-15.
[5] GoddardE.Overview ofsignalingand train controlsystems[A].The9th Institution of EngineeringAnd Technology Professional Development Course on Electric Traction Systems[C]. 2006.336—350.
[6] 何祖涛.城轨列车超速防护系统（ATP）车载设备设计原理及实现[J]. 铁道通信信号， 2005，41：19-21.
[关键词]LabVIEW；城市轨道交通列车自动防护系统；仿真
中图分类号：R522 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0363-01
0 前言
城市轨道交通在城市公共客运交通系统中起骨干作用。近年来，我国城市轨道交通迅速发展，规模和建设速度都在逐年增长，然而我国城市轨道交通起步晚，核心技术缺乏，而且随着经济的发展，客流数量和密度不断地增加，行车密度速度不断地增大，现有的城市轨道交通列车自动防护系统也越来越不能适应城市轨道交通高速度、高密度和高安全性的行车要求。在列车运行控制系统的设计阶段，如果没有行之有效的设计手段和仿真环境，系统中各个核心模块设计完成后，都需要到现场进行多次重复的实验，从而导致时间和经济上的大量浪费。加之列车自动防护系统本身复杂程度高，研发难度大，急需一套半实物的仿真系统来辅助城市轨道交通列车自动防护系统的研制。
1 系统设计
利用实验室现有的美国国家仪器公司的NI-ELVISⅡ+平台，该平台集成了12款最常用仪器，包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特分析仪等，。NI ELVIS可通过USB接口与PC连接，实现快速易用的测量采集及显示，为仿真模型提供了硬件保障。
用直流电机模拟列车牵引电机，通过对直流电机的转速控制来模拟对列车的速度控制。这部分控制由PC机，NI-ELVIS，直流电机和光电编码器组成。PC机将处理后的信息通过NI-ELVISⅡ+的可变电压源模块输出实时电压控制直流电机转速。光电编码器实时将采集到的速度信息通过NI-ELVISⅡ+的数据采集通道模块反馈给PC机，如此反复循环，形成闭环控制，保障模型能精确地执行任务。研究系统结构图如图1所示：
2 实现效果
建立基于LabVIEW的城市轨道交通列车自动防护系统仿真系统模型，仿真系统模型最终达到的目标就是利用LabVIEW编写的程序通过PC机、NI-ELVISⅡ+、直流电机、光电编码器获得防护曲线的数据，得出ATP的速度防护效果图，在此基础之上，系统界面要做到美丽直观，操作方便，同时为用户设计好交互的接口，便于对列車的控制。设计了仿真演示系统模型如下图所示：
图2展示了城市轨道交通车辆前车的阶梯式速度防护，以NI-ELVISⅡ+为基础的硬件系统和LabVIEW编写的软件系统共同协作，硬件系统按照软件的指令运行，而软件系统实时获取、显示硬件系统的数据，并根据数据执行相应的操作与控制。同时，软件界面上有曲线显示，可以显示设置的防护曲线、防护后实际运行的防护曲线以及前后车实时位置与速度的显示，更好的方便用户观察与操作。
3 总结
本文研究了基于LabVIEW的城市轨道交通列车自动防护仿真系统研究，以NI-ELVISⅡ+为基础的硬件系统，通过多种通信接口与协议的互联实现了设备仪器与模块的集成，采用LabVIEW的图形化编程语言编程实现了软件本身的优美界面以及设备仪器驱动、控制，数据获取，数据显示与管理等，最终实现了预期效果。为列车运行安全控制系统的设计提供了仿真环境与实验保障。
参考文献
[1] 郭宁.CTCS-2级列控系统超速防护仿真研究 [J].交通运输工程与信息学报，2007.12，5（4）：122-188.
[2] 宋芹，陈凯等.城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现 [J].中国铁道科学，2002 .4， 23（2）：49-52.
[3] 吴汉麒，徐文达.现代城市轨道交通的列车运行记录仪[J].城市轨道交通研究，2004，6：70-71.
[4] 宋红霞，王玉松，王利锋，等.列车自动防护系统安全计算机可靠性与安全性分析[J].工業控制计算机，2008，21（1）：13-15.
[5] GoddardE.Overview ofsignalingand train controlsystems[A].The9th Institution of EngineeringAnd Technology Professional Development Course on Electric Traction Systems[C]. 2006.336—350.
[6] 何祖涛.城轨列车超速防护系统（ATP）车载设备设计原理及实现[J]. 铁道通信信号， 2005，41：19-21.