模拟列车控制系统的开发与价值应用

刘文治　刘恩佑

[摘 要]本文首先梳理模拟列车控制系统概况，进而分析了系统的创新性主干控制技术，最后提出自主开发人机友好界面及设备的协议。

[关键词]模拟列车；控制系统；开发；应用

[中图分类号]U284 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2014）27-0128-02

当下，计算机技术广泛应用于社会生产各个领域，在最近几年飞速发展的高铁产业，计算机也在其中扮演着举足轻重的角色，计算机技术给高速铁路的发展注入了新的活力，极大地提升了高速铁路的发展速度，而计算机技术上的一个漏洞也曾经给高铁的运行带来过毁灭性的后果，我们的项目就是实现计算机对模拟列车的控制，从而可以在线下模拟列车的运行，让公众在校园以及博物馆就可以接近全真地观察、了解列车的运行，而模拟列车系统中开发的实验运行方案同样可以服务于真实的列车，从而节约成本，进一步加快高速铁路发展速度，提升高速铁路运行效率。

1 模拟列车控制系统概况

我们的模拟系统是基于美国的Digitrax公司提供的硬件设备基础上进行开发的，依托于美国铁路列车模型1997年标准的Loconet协议框架进行设计的。通过对该套设备零件包括列车、信号灯、轨道、道岔等共200多个，我们利用计算机对其进行逐一编号，从而可以实现对它们的单个控制，同时也可以分别接受各个设备向计算机传输的信号。我们将现实中的列车运行的真实场景搬到了系统平台上，通过计算机使各个独立设备建立联系，从而可以实现道岔自动扳动，信号灯根据相应区间信号来自动进行颜色变化等设备关联性变化，完成对现实列车运行的全真模拟。

2 系统的创新性主干控制技术

我们软件编程语言主要用了C#，Java和C语言。主要用到的软件编程技术有多线程技术，xml解析技术，Socket网络通信技术，串口编程技术。为了提高系统的互动性，我们还加入了Android技术。可以利用手机与列车互动。除了这些基本技术之外，我们还应用了一些在模拟控制系统领域较为先进的技术。

2.1 Loconet串口协议

Loconet是一种以太网协议，是美国铁路列车模型于1997年提出的标准协议框架，通过Loconet我们就可以把模拟系统平台上的所有设备通过网络的形式结合起来。

2.2 DCC数位列车控制

DCC列车数位控制原理是对轨道分别加一个直流电压和一个交流电压。直流电压用来为列车供电，为列车亮灯、运行提供能源及动力。而交流电压是用来给列车传递信号的，不同的交流電压会被列车模型翻译为不同的指令，从而实现对列车的控制。这样做的好处就是可以同时对多辆列车进行逐一的控制，为每辆列车提供个性化运行方案。

我们的实验设备，是将这两种技术结合在一起，实现列车运行模拟的高精度仿真。

2.3 Socket通信技术及Andriod技术

我们利用Andriod技术开发出在手机里的控制程序，再通过Socket通信技术将手机入网，实现手机对列车模拟系统的操作。

3 自主开发的人机友好界面及设备

3.1 可实时反应轨道状态的检测界面

在模拟列车运行的过程中，我们的计算机可以实时地接受轨道系统返回的信号，从而检测轨道的情况，包括列车所在区间段，各个信号灯的显示状态，以及道岔的扳到位置。及时搜罗系统信息并反馈给操作人员，便可以随时根据轨道情况调整运行方案，提高运行效率，避免轨道上可能发生的事故。参观者也可以通过检测界面了解他们想要获取的相关信息，从一个简单的界面就可以了解列车常规的运行情况，极大地降低了普通人了解学习铁路知识的难度，使得一些专业的铁路知识变得直观且简单易懂。

3.2 安卓手机程序控制列车运行

我们在编译计算机控制程序的同时，也开发了手机上的控制移动终端：用Andriod技术开发手机控制应用，再利用Socket技术将手机接入计算机的wifi网络，使得每一个在手机上安装我们的应用程序的用户都可以实现对于列车系统的控制。极大地增加了人机互动性，使得参观学习可以更为自由，参观者根据自己的需要对模拟列车系统进行控制，使得参观更为自由、随意。

4 结 语

我们的模拟列车控制系统相比一些目前常见的系统，操作更为方便，将一些传统的自动运行系统升级为计算机人工控制，而且界面更为明晰，通过安装我们的手机控制应用程序，每一个参观者都可以成为操作者，根据自己的需要有目的地观察列车运行的各个细节，使得铁路运输的科普更为简单，是一套不可多得的、可用于教学与展览的列车模拟控制系统。