本文是一篇決策模擬論文，本文設計了集成整車控制邏輯的小型化、可視化、低成本具有列車故障專家系統并融入Unity3D技術虛實結合的城鐵調試環境模擬裝置，著重對城鐵列車功能系統中的門控系統、輔助供電系統、電熱系統、照明系統進行研究與設計。旨在為受訓人員提供一個真實可交互的調試環境。
第一章緒論
1.1課題的研究背景與研究意義
隨著《加快建設交通強國五年行動計劃（2023—2027年）》落地，要求深入實施交通強國戰略，而優先發展城市公共交通成為各大城市推進交通強國戰略的核心內容[1,2]。其中，城市軌道交通作為城市公共交通的主要組成部分，具有速度快、運能強、節能環保、準點舒適等突出優點，是緩解城市交通壓力、推動產業與城市一體化發展、促進城市群經濟增長的重要基礎設施[3]。根據交通運輸部發布的最新數據，截至2023年末，全國共有55個城市（不含港澳臺）開通城市軌道交通系統，運營線路共計306條，總運營里程為10165.7公里，設有車站5897個。與2022年相比，全年的客運量顯著增長，增加100.4億人次，增長率達51.7%。城市軌道交通的運營里程、建設線路規模及客流量均居世界首位，確立了我國在全球城市軌道交通領域的領先地位，成為名副其實的“城市軌道交通大國”。
我國城市軌道交通建設正蓬勃發展，這不僅為市民提供了便捷、高效的出行方式，也成為城市現代化的重要標志。然而，在交通建設快速發展的同時，軌道交通行業人員緊缺問題日益凸顯，主要表現在對專業調試、運維技術人員需求量增多，同時對這些技術人員培養質量的要求進一步提高[4]。目前，城市軌道交通制造廠商、運營公司及相關職業院校的專業實訓設備已經老舊、落后，而經過技術變革的城鐵列車更加智能化，現有設備已無法滿足當前的實訓需求。同時，任課教師普遍采用常規的理論講解和原車靜態實訓相結合的教學方式，雖然能夠幫助學生掌握專業技能知識，但由于缺少一定的實操經驗，導致學習效果大打折扣，阻礙了調試、運維技術人員培養質量的提升[5]。如何有效解決傳統培訓模式中存在的問題，保質保量地培養城市軌道交通技術人員，是一個亟待解決的問題。
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1.2列車模擬裝置國內外研究現狀
1.2.1國外研究現狀
自20世紀70年代初期起，歐美等西方發達國家開始了針對機車模擬實訓裝置的早期研發與系統設計工作，旨在培養高級工程技術人才[6]。相關研究表明，采用此類模擬裝置實施培訓的方法能夠有效地縮短培訓周期，較傳統方式最高可縮減30%至50%的時間投入，同時帶來高達60%的成本節約。鑒于上述成果及實際應用成效，模擬裝置在歐美等地區的城市軌道交通行業中逐漸確立了其作為行業標準培訓工具的核心地位，成為培養軌道交通領域專業人才的重要途徑之一。
20世紀80年代初，美國鐵路行業開始使用TDA系列模擬裝置對列車駕駛員進行全面培訓，并逐步建立了完善的培訓框架與課程安排。例如，位于美國堪薩斯的TTC鐵路培訓中心自1993年以來，每年能夠完成對大約700名駕駛員的專業培訓活動。至1997年，美國在原有的基礎上進一步創新，研發出TDS-400交互式列車模擬實訓系統以及新一代TDA列車仿真系統，極大地增強了受訓者對復雜情況的應變處理技能和實際操控水平[7,8]。然而，這些系統的占地面積較大且其購置和維護成本相對較高。
20世紀80年代末，法國鐵路部門引入了列車模擬駕駛裝置，旨在通過模擬駕駛訓練提升司機的操作技能，以此降低鐵路行車事故的發生率。至1991年，已有36臺模擬裝置投入使用，顯著提升了駕駛員培訓的效率。隨著高速鐵路的發展，法國在近年來加大了對高速列車模擬駕駛裝置的技術研發和設備升級的投入，以適應高速鐵路時代的需求[9]。
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第二章城鐵調試環境模擬裝置門控及輔助系統總體設計方案
2.1模擬裝置整體架構
根據北京6號線B型8編組列車的系統功能原理、控制電路原理等為參照基礎，模擬實現城鐵列車的牽引制動系統、門控系統、空調系統、受電弓系統、輔助供電系統、網絡控制系統、電熱系統、照明系統等設備功能，再現城鐵實車運行的控制場景。在模擬裝置的網絡系統構建方面，集成了中央控制系統（CCU）、司機顯示單元（VMD）、遠程輸入輸出模塊（Remote IO）等關鍵設備，通過組件間的協同工作，為模擬裝置提供了強大的網絡控制和數據交互的能力。圖2.1為系統總體設計方案框架圖。

決策模擬論文怎么寫

城鐵調試環境模擬裝置設計包含三個核心機柜箱：TC1車模擬機柜、TC2車模擬機柜（模擬城鐵列車的兩節車頭功能）及中間車機柜（集成了帶受電弓的MP1、MP2、MP3動車設備和不帶受電弓的M3動車設備）。為降低開發成本并優化空間利用，刪除了功能相同的M1和M2車，僅保留具有代表性的M3車。司機端操作顯示單元配備人機界面，采用懸掛式的方式嵌入在TC1模擬機柜和TC2模擬機柜中，可以為受訓人員提供一個逼真的城鐵列車運行操作界面。
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2.2模擬裝置子系統功能原理分析與設計思路
2.2.1門控系統
模擬裝置門控系統主要由三個核心部分構成：機械結構、控制電路、人機界面。機械結構由傳動裝置、鎖閉裝置、門裝置等關鍵部件組成，共同負責門的物理運動和鎖定功能。控制電路分為開門控制電路、關門控制電路、牽引鎖閉電路、障礙物檢測控制電路等。人機界面作為交互窗口，集成了多種功能，包括門狀態顯示、門故障記錄、故障報警等，可以提供直觀且全面的門控系統狀態信息。
(1)門控系統總體框架設計
模擬裝置考慮到占地空間、設備造價等實際因素，僅設置兩個門控系統，通過1:5小比例縮尺，安裝在中間車機柜柜體的下部，代表列車左側車門和右側車門。門控系統正面裝有門結構、門狀態指示燈以及蜂鳴器；頂端配備電磁鎖、螺旋機械傳動裝置以及與之相連接的編碼器。其中，電磁鎖負責在車門關閉時提供牢固的鎖定力，螺旋機械傳動裝置通過編碼器的精確控制，實現車門的平穩開閉；背面安裝了電源模塊和PLC控制器單元，用于控制門控系統的相關動作。門控系統的控制按鈕和人機界面設置在TC1車和TC2車的司機端進行集成控制，從而確保操作的便捷性和監控的全面性。當司機在操作端按下開關門指令按鈕時，PLC控制電路會根據列車當前的狀態向門控系統發送相應的控制指令。隨后，直流電機負責驅動傳動裝置執行相應的操作指令，并將門控系統的狀態信息反饋到司機顯示單元，使得司機端操作人員能夠通過觸摸屏實時監控門控系統的工作狀態，確保列車運行的安全性和可靠性。
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第三章 城鐵調試環境模擬裝置電路設計 .......................... 23
3.1 激活系統電路設計 ........................... 23
3.1.1 蓄電池激活電路 .................................. 23
3.1.2 司機室激活電路 .............................. 24
第四章 城鐵調試環境模擬裝置軟件設計 ......................... 34
4.1 中央控制系統程序設計............................ 34
4.1.1 設備硬件組態 ................................. 34
4.1.2 數據存儲傳輸程序設計 ........................... 35
第五章 城鐵調試環境模擬裝置虛擬仿真系統的設計 ........................ 56
5.1 Unity3D 與 Blender 軟件簡介 ........................... 56
5.2 虛擬場景模型搭建 ............................. 57
第六章城鐵調試環境模擬裝置調試與仿真
6.1硬件調試
(1)司機室激活系統電路調試：
閉合司機室激活斷路器=21-F01，在TC1車模擬機柜的司機操作面板中，將司機室鑰匙=24-A01打開至“ON”位，司機室激活繼電器=21-K01至=21-K10帶電，司機室激活成功。司機室激活成功后，需要確認TC1車操作端的列車司機室占用繼電器=21-K11和=21-K12帶電，TC2車非操作端的列車司機室占用繼電器=21-K11和=21-K12帶電，TC1車司機室占用成功。
(2)門控系統電路調試：
在司機操作面板中將門系統的控制開關81-S01旋轉至“左門位”，按下開左門按鈕=81-S10、=81-S11。左門系統收到開門指令，通過門裝置中的傳送電機、編碼器、門控PLC執行開門操作。
(3)輔助供電系統電路調試：
列車上電激活后，按下升弓按鈕，受電弓升起，輔助供電系統啟動，人機界面實時顯示輔助供電系統工作正常狀態。按下輔助停機按鈕=33-S01，輔助供電系統停止輸出，人機界面顯示輔助供電系統為停機無輸出狀態。
(4)電熱系統與照明系統電路調試：
閉合司機控制面板中的電熱斷路器=63-F01，將電熱選擇開關=65-S01打開至‘HALF’半熱位置，電熱接觸器=65-K01得電吸合，將電熱選擇開關=65-S01打開至‘STOP’停止位置，電熱接觸器=65-K01失電斷開，半熱功能調試成功；將電熱選擇開關=65-S01打開至‘FULL’全熱位置，電熱接觸器=65-K01、=65-K02得電吸合；將電熱選擇開關=65-S01打開至‘STOP’停止位置，電熱接觸器=65-K01、=65-K02失電斷開，全熱功能調試成功。

決策模擬論文參考

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結論
針對我國軌道交通高速發展存在調試、運維人員隊伍嚴重短缺的現狀，本文設計了集成整車控制邏輯的小型化、可視化、低成本具有列車故障專家系統并融入Unity3D技術虛實結合的城鐵調試環境模擬裝置，著重對城鐵列車功能系統中的門控系統、輔助供電系統、電熱系統、照明系統進行研究與設計。旨在為受訓人員提供一個真實可交互的調試環境。論文主要完成工作如下：
(1)介紹國內外列車模擬裝置的研究現狀及發展趨勢，并結合我國軌道交通行業調試、運維技術人員短缺及城鐵培訓設備的情況，進行城鐵調試環境模擬裝置的設計。
(2)對城鐵調試環境模擬裝置總體設計框架進行介紹，明確門控系統、輔助供電系統、電熱系統與照明系統的工作原理與設計思路及模擬裝置的網絡通信架構，構建故障專家系統，并對主要硬件設備進行選型。
(3)將門控系統、輔助供電系統、電熱系統與照明系統進行區域化和功能化劃分，根據其工作原理進行主電路及相應功能電路設計。
(4)根據門控系統、輔助供電系統、電熱系統、照明系統的工作流程，以電氣設計原理圖為基礎，確定信號的I/O通道分配，采用西門子PLC編寫相關邏輯控制程序，確保子系統按預定邏輯順序工作。使用MCGS嵌入版組態軟件進行上位機人機界面的設計，實現人機界面與中央控制系統的數據通信，并實時監控子系統的工作狀態。
(5)根據門控系統、電熱系統、照明系統的真實動態特性進行相應動畫的制作，通過Blender建模軟件進行三維模型的建立以及動畫制作部分，利用Unity3D強大的交互功能，將配置好的模型和動畫高度集成，并通過PLC接口，實現PLC設備與Unity3D虛擬場景的聯動控制。
參考文獻（略）