卡斯柯信号有限公司 职文超 吕新军 李付军

本文使用开源软件Scilab/xcos进行列车动力学建模、仿真，采用开源软件X2C将模型生成嵌入式C代码，结合部分手写驱动代码，以开源FreeRTOS为实时操作系统，运行在ESP32硬件模组之上，搭建了列车动力学半实物仿真平台，用以自动驾驶控制算法测试，在保证性能的基础上，大幅降低系统成本。

列车自动控制系统（ATC）一般由列车自动监控系统（ATS）、列车超速防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）构成。而自动驾驶算法是ATO系统的核心，直接关系到轨道交通系统的运营效率和乘客舒适度，列车的牵引和制动是其主要控制对象。在具体工程项目的实施过程中，因为不同列车的性能存在偏差，尤其是列车停站过程中电制动、空气制动的切换，引入了非线性因素，列车模型整定和自动驾驶算法调试工作量大、耗时长。为缩短现场调试时间、提高调试效率，降低项目实施成本，可以提前在实验室，根据项目所用列车的牵引和制动的动静态特性参数，搭建动力学模型，用来进行算法调整、参数整定并验证算法的性能。

而纯软件的仿真也有其缺点，比如没有考虑模型的浮点运算和MCU上面整形运算的区别、电流或电压输出时的精度局限、TIMS控制列车时的通讯延迟等等因素，因此，即便在PC仿真时，得到了满意的列车控制算法，也要在真实的ATO控制器运行列车控制算法，控制仿真列车，来进一步验证ATO算法的有效性。也就是说采用半实物仿真，取代部分数学模型，更接近实际情况，从而获取更确切的信息。……