列控系统是保障铁路安全、有序和高效运营的核心技术装备,在投入实际应用前需要对其进行各项测试工作。传统测试方式包括现场测试与纯软件仿真测试,前者测试费用高、周期长且具有一定危险性,后者需要对被测列控设备建模且模型精度存在局限性。因此,论文将硬件在环仿真应用于列控系统验证平台,设计与实现了列控硬件在环仿真环境。论文主要工作包括以下四个方面:(1)提出了一种基于图论的列控数据建模方法。该方法对列车运行仿真环境所需的列控数据进行建模。相较于表格形式的数据结构,拓扑数据模型具有更高的数据查询与维护效率。此外,通过简单路径矩阵算法,对列控数据模型中的拓扑关系进行了检验以保障模型的正确性。(2)提出了基于拓扑数据模型的列车运行环境仿真方法。在建立列控数据拓扑模型的基础上,对列车运行环境可视化、列车动力学与位姿计算、列车寻径与轨旁设备驱动的仿真方法进行了研究,为列车运行仿真环境的开发提供支撑。(3)开发了硬件接口单元。车载硬件接口单元具有RS-422、RS-485、CAN串行通信接口,24V/110V开关量采驱接口以及速度脉冲输出接口,能够将真实车载设备主机纳入平台中。联锁硬件接口单元仿真了道岔、信号机和轨道电路的硬件接口,具备采集联锁控制信号并输出反馈信号的能力。(4)开发了列车运行仿真环境。根据列车运行仿真环境的需求,设计与实现了列控数据管理模块、列车仿真模块、轨旁仿真模块、三维视景仿真模块,为列控系统的硬件在环仿真测试提供了被控对象仿真模型。通过硬件接口单元,真实车载和联锁设备能够与列车运行仿真环境构成闭环控制回路,从而搭建成硬件在环列控系统验证平台。该平台无需对被测车载和联锁设备建模的同时包含了其真实硬件,故具有开发效率高、测试结果可信度高的优点。