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简谈地铁列车无线调度通信系统的仿真

作者:2017-01-19 15:44文章来源:未知
  随着轨道交通运行线路的快速发展,每年都需要培训大量列车司机、运营调度和车站值班员等工作人员。鉴于轨道交通的运行特点,培训不可能完全在现场实施,大部分培训工作都需要在培训中心、实训基地完成,所以需要相应的培训设施设备用于这些岗位的培训。其中,地铁列车无线调度通信系统(简称无线列调)是重要的地铁列车行车通信设备,通过列车无线调度电话来完成通信,在保证列车正点运行、提高通过能力、通告险情、防止事故、救援抢险等各方面都具有不可替代的作用。
  本文对真实地铁无线列调系统进行仿真研究,主要围绕调度中心操作软件进行开发,仿真系统具有选呼、多呼、全呼、派接、短消息等调度通信功能,并具有相关存储功能。
  1系统总体结构
  本系统主要包括:调度中心设备、车载设备、网络交换机和网线。调度中心设备包括:主机及显示器、操作软件、麦克风。车载设备包括:车载显示终端、操作软件、送受话器。
  1.1系统框架
  本系统仿真对象为一条地铁线路上、下行共计16辆列车与调度中心两台主机通信。根据现场布置,调度中心与车载设备安置在不同房间,利用网线连接两者,实现通信。
  1.2系统功能
  本系统主要具有两大功能:(1)调度中心可以主动与列车建立通信,具有选呼、多呼、派接、全呼、短消息功能,发出调度命令。(2)调度中心可以应答列车呼叫,以及派接列车与列车之间的通信。
  (1)选呼:输入某一个车次号,进行单呼。
  (2)多呼:多呼列表里面含有上/下行所有列车车次号,可以通过键盘SHIFT实现多选进行呼叫。
  (3)派接:当某一列车请求呼叫其他列车时,可以显示在派接列表中,调度中心调度员为其派接。
  (4)全呼:呼叫上/下行所有列车,建立通信。
  (5)短消息:输入相关文本消息,选择车次号进行发送。
  1.3系统通信原理
  调度中心与列车通信主要分为:(1)调度中心呼叫列车,发送调度命令。(2)列车请求呼叫调度中心。
  本系统利用Socket编程技术实现调度中心与列车通信连接。Socket又称“套接字”,是网络应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口,面向客户机/服务器模式(Client/Servermodel)而设计,用于解决两者之间通信连接的问题。
  (1)调度中心呼叫列车:通过网络发送给所有列车一数据报,其中包含了被呼叫列车的ID号、当前呼叫状态标志位(组呼/全呼),所有车载主机收到数据后进行相应过滤,被呼叫的相应列车接收呼叫请求,从而建立通信连接,同时当前列车与调度中心IP地址及相关信息被保存,为通话做准备。当列车应答时,包含语音信号的数据通过Socket在调度中心与列车之间进行传输。
  (2)列车呼叫调度中心:其过程与调度中心呼叫列车相似,通过网络发送给调度中心上、下行主机一数据报,包含了本机ID、当前调度地址IP、当前呼叫状态标志位(组呼/全呼)等,调度中心接收数据后进行过滤,被呼叫的调度中心接收呼叫请求,建立通信连接,同时保存相关信息。当调度中心应答时,语音信号通过Socket进行传输。
  2系统仿真实现
  2.1实物组成
  本系统实物主要包括3部分:调度中心设备、列车车载设备、连接设备。
  根据系统结构,调度中心配置两台主机和两台显示器以提供两位行车调度员进行操作,用于一条运行线路上、下行列车的调度通信;车载显示终端采用一体机的形式,安装在列车驾驶台上。
  2.2调度中心操作界面
  该软件操作界面利用MFC建立基于对话框的界面框架,由于真实地铁具有上、下行运行线路,因此绘制调度中心上行和下行两个操作界面,供两位调度员与上、下行列车进行通信。同时也要考虑某一列车在上下行时车次号的改变,从而建立起调度中心上下行操作界面之间的联系。下面以调度中心上行操作界面为例,进行具体介绍。
  调度中心操作界面主要包括列车列表和IPH、选呼、多选、派接、上下行全呼、短消息标签页,以及应答、PTT、停音按妞。同时还具有状态信息显示。具体如下:
  (1)列车列表:主要有车次号、车体号、方向、注册、工况等项。调度中心传递车次号给列车,为列车完成注册。同时当列车请求呼叫调度中心时,以颜色突出显示当前呼叫列车。
  (2)IPH请呼列表:当列车发出呼叫请求,显示在列表中,以未应答和已应答区分,右边设置应答按钮。
  (3)PTT:当调度员与列车建立通信时,必须用鼠标按住PTT讲话,语音信号才能进行发送。松开PTT接收对方讲话。
  (4)停音:实现挂断功能。
  (5)其他功能:右上角显示时间日期,以及当前通话状态(单呼/挂断等)。
  2.3MFC语音的录入与播放
  Win32API中有一组被称成多媒体控制接口(即MCI-MediaControlInterface)的函数,该接口提供了多媒体编程所需的系统级API。因此可以通过这个接口实现语音信号的处理。
  2.4通信实现
  利用MFC下Socket网络编程仿真实现语音信号在调度中心和列车以及列车与列车之间的传输。
  2.4.1调度中心呼出
  当调度中心单呼某一列车时:(1)MFC消息响应机制检测到呼叫请求,利用OnButton()函数调用TeacherTalk.call(),该函数中包含列车车次号相关ID及标志位;(2)调用OnHandleMessage()函数,该函数进行端口、IP地址等相关处理;(3)利用Socket进行数据的发送。
  当调度中心呼叫列车时,列车车载显示终端操作界面中呼入信息显示:表示调度中心正在呼叫,同时以提示音警示。
  2.4.2调度中心应答
  当某一列车呼叫调度中心时:(1)可以在车载操作界面上通过请呼按钮选择呼叫行车,MFC消息响应机制检测到呼叫请求,利用OnButton()函数调用StudentTalk.call(),该函数中包含调度中心IP地址、列车车次号相关ID及标志位;(2)调用OnHandleMessage()函数,该函数进行端口、IP地址等相关处理;(3)利用Socket进行数据的发送。
  当列车呼叫调度中心时,当前呼叫列车在列车列表中以颜色突出来警示,同时伴有提示音。不仅如此,请呼列表中还有未应答该列车消息提示。
  3结束语
  本设计利用基于VC++下的MFC编程技术对地铁列车无线调度通信系统进行仿真研究。主要围绕调度中心操作界面的设计、语音信号的处理、Socket网络编程等方面,仿真实现列车与调度中心通信以及其他相关功能。因此,本设计具有一定的理论价值,同时可以进行地铁模拟驾驶的相关培训,具有一定的实用价值。
 

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