绪论
由于铁路运输的低成本、高效率、高安全性，使得其在我国交通运输业中所占比例口益增多，成为保证我国交通运输业运输畅通的主要力量。随着铁路运行速度的不断提高和运营里程的逐年增加，提供能满足其高速、安全等高性能需求的各种软、硬件设备势在必行。铁路信号系统作为铁路行车指挥的主要技术装备，用以确保行车指挥系统指挥列车按计划、安全有效的运行及改善铁路工作人员的劳动条件。在铁路信号系统中用信号、道岔与进路之间的联锁关系来实现车站行车安全的车站联锁系统则成为铁路信号系统中的关键装备。经过几十年发展，现行的车站联锁系统采用由微型计算机和其他一些电子、继电器件组成的具有“故障一安全”性能的实时控制系统，称为计算机联锁系统。计算机联锁系统作为和铁路运输密切相关的几大系统之一，对计算机联锁设备进行各种改进、发展，进而满足铁路运输的高速、安全性能成为近几年的研究重点。本论文基于此背景提出对计算机联锁上位机软件的改进研究，力求提高进路办理效率，最终达到提高行车效率的目的。
1.1计算机联锁系统的研究现状
计算机联锁系统是以轨道电路、信号机和转辙机作为室外基础设备，以电气设备(继电器)或电子设备实现联锁功能，综合计算机技术和各种控制技术，采取集中控制的方式对信号机和道岔进行控制，实现车站信号自动控制的系统。计算机联锁系统由电气联锁系统发展而来，以通用计算机的人机接口设备及显示器等设备作为人机交互界面，取代了电气联锁系统采用的专用控制台;以工业控制用的微型计算机作为联锁机构取代了电气联锁系统采用的继电电路。因此，计算机联锁系统具有以往广泛应用的电气联锁系统所不具备的一些特点:
(l)车站信号自动控制功能更加完善
电气联锁通过由继电器等元件组成的逻辑电路来进行联锁逻辑运算，其电路受复杂性和局限性约束，在功能上仍存在诸多不足，如在办理转线作业时，目前还是由调车员指示调车车列全部刚越过折返信号机时立即停车，以保证安全。而计算机处理速度快、信息量大的优点使得计算机联锁很容易实现联锁控制功能，还可以利用程序实现进路的自动搜索和存储等功能，并能够利用存储好的列车运行计划及车次号系统提供的车次号等信息进行列车进路的自动办理，这些都是电气联锁无法实现的。
......................................
1.2论文的研究目的及意义
计算机联锁在计算机技术及相关技术的支撑下经过了几十年的迅速发展，各国对其可靠性技术和容错技术的研究突破己使得计算机联锁更加成熟和应用普遍，也使铁路信号自动控制进入了自动化、信息化的新时代。可见，计算机联锁是车站联锁设备的发展趋势。从各国对计算机联锁的研究现状中可以看出，在众多对计算机联锁设备的改进研究中，重点均在以冗余技术和其他技术手段，以计算机联锁系统中的联锁机为核心，提高其软、硬件设备的可靠性和安全性。为了对铁路相关人员进行技术培训，各研究单位也进行了计算机联锁下位机仿真软件的编写与实现。而计算机联锁系统中的上位机由于其仅作为人机交互界面，所要实现的功能简单，且一般使用的是通用计算机，安全性不高，因此人们对计算机联锁上位机的改进研究很少。
在各国推行铁路通信信号一体化及铁路大提速、重载的发展趋势中，车站联锁系统办理进路的效率对铁路运营的提速影响甚大。进路搜索模块作为进路办理过程中的关键部分，减少进路搜索时间能够极大的提高进路办理效率。众多研究资料表明，目前应用于铁路现场的各种计算机联锁系统所采用的进路搜索方法搜索效率低、占用资源大，为了提高进路搜索效率，本论文在研究进路搜索算法的改进中发现，由于计算机本身强大、快速的信息处理能力，改进搜索算法后缩短的进路搜索时间对实际应用意义不大。
因此，本论文研究通过对计算机联锁上位机进行少许改进，在上位机软件中加入进路搜索预判断程序，在不影响计算机联锁系统的安全性和可靠性的基础上提高进路办理效率。
..........................................
2计算机联锁进路搜索算法及A*算法
计算机联锁系统是铁路行车指挥的关键系统之一，有着保证行车安全和提高行车效率的重要作用，其主要功能是接受调度计划进行进路控制，完成作业办理。进路搜索作为计算机联锁系统的核心模块，直接影响了进路控制的正确、安全、高效性。目前对计算机联锁进路搜索方法的研究大多通过将车站信号平面布置图中的元素经过一定简化抽象后，其所具有的二元关系具有了图的特性，可以应用图论中的图搜索方法解决车站进路搜索的问题，以此来提高搜索效率。 A*算法是图搜索算法中的一种智能搜索算法，用于求解静态路网中的最短路，在智能交通、机器人路径搜寻等方面都有着广泛的应用。基于此，将其与车站信号平面布置图相结合进行进路搜索。
2. 1计算机联锁进路搜索模块
计算机联锁系统在保证安全、高效、自动化的基础上，应能满足各种站场规模和运输作业的需求。因此其系统软件应为实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务实时系统。计算机联锁系统软件的基本结构按层次可分为人机会话层、联锁运算层及执行层，其结构如图2.1所示。
.....................................
3 A*进路搜索算法的实现..................................... 13
3.1 A*进路搜索算法启发函.............................................. 13
3.1.1 估价函数 h ( n )的构造.................................... 13
3.1.2 估价函数 h ( n )的分量系数确..................... 14
3.2 A*进路搜索算法的搜索流程...................................... 23
3.3 A*进路搜索算法性能对......................................... 25
4 计算机联锁上位机仿真软件............................................. 29
4.1 计算机联锁系统上......................................... 29
4.2 含进路办理预判断.................................... 30
4.3 上位机仿真软件的实.................................... 32
5与虚拟下位机的通信
5. 1上位机仿真软件与虚拟下位机通信平台的搭建
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活和使用方便等优点，且普遍具备通信接口，可以方便地与计算机进行数据通信。因此许多具有上、下位机系统的应用实例均采用单片机作为下位机，并扩展相应的外围电路来实现相应的控制功能，与上位机进行通信[[51]。在本论文的研究中，考虑到单片机的优点和其应用，将单片机作为联锁机实现上、下位机之间的数据通信，最终完成上位机仿真软件中各信号设备的状态更新。由于采用单片机实物作为硬件仿真设备投入资金多，调试复杂，因此综合各种软件，采用虚拟单片机通信方案。
5.1.1虚拟串口的设置
Virtual Serial Port Driver软件可以在PC机上创建任意数量的虚拟串口，这些虚拟串口在功能和使用上与PC机原有的物理串口一致，可以方便的实现同一台PC机上各个串口的互联或不同PC机之间的串口互联[[52]。虚拟串口的功能相当于实际的两个串行口之间，省略掉了连接它们的通信电缆，可见，一对虚拟串口之间是两两相连的。本论文使用Virtual Serial Port Driver软件设置虚拟串口，实现同一台PC机上不同软件(计算机联锁上位机仿真软件与虚拟下位机)之间的串口通信。使用Virtual Serial Port Driver软件设置的虚拟串口如图5.1所示，点击“Add pair”键后，设置了COM1和COM2为一对虚拟串口。将COM1分配给虚拟下位机，用于数据发送，将COM2分配给计算机联锁上位机仿真软件，用于数据接收。
............................................
结论
计算机联锁系统有着保证行车安全和提高行车效率的重要作用，其主要功能是接受调度计划进行进路控制，完成作业办理。进路搜索作为计算机联锁系统的核心模块，直接影响了进路控制的正确、安全、高效性。针对目前应用于铁路现场的各种计算机联锁系统所采用的进路搜索方法搜索效率低、占用资源大，本论文研究采用A*算法，结合车站进路搜索的实际要求，进行进路搜索，并将其应用于计算机联锁上位机软件进行进路搜索的预判断，提高搜索效率。建立了计算机联锁上位机软件仿真平台，对A*进路搜索算法进行可行性验证及性能对比测试，并由实验结果验证了含进路办理预判断的计算机联锁上位机仿真软件能够提高进路办理的效率。
参考文献（略）
提供海量毕业论文，论文格式，论文格式范文，留学生论文，商务报告相关资料检索服务。
