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摘要：随着国家城镇化步伐的加速推进和城市人口数量的激增,城市轨道交通以其安全快捷、节能环保且不受路面影响等优势,越来越多地应用在我国的大中型城市中,逐渐成为解决城市交通拥堵的有效手段。基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control, CBTC)作为当今最先进的城市轨道交通控制系统,已经应用于国内外多个城市的轨道交通项目中。作为城市轨道交通控制的重要组成部分,列控系统轨旁设备的仿真不仅可以模拟进路排布、列车运行等运营场景,为系统测试提供基础数据；同时还能进行列车群控制、行车压力测试等研究工作。因此,城市轨道交通轨旁设备模拟系统的研究在系统测试验证及相关科学研究方面具有重要的意义。本文依托于CBTC模拟测试平台,以轨旁设备模拟系统为研究对象,提出了了基于统一建模语言(Unified Modeling Language, UML)与有色Petri网(Colored Petri Net, CPN)相结合的轨旁模拟系统建模方法,设计了轨旁模拟系统与仿真平台其它系统之间的接口,完成了模拟软件的开发。本文首先从城轨列控系统轨旁设备测试与验证的需求出发,提出了UML和CPN结合建模的方法,建立了轨旁设备模拟系统UML模型,通过UML状态图到CPN模型等效方式将其转化为CPN模型,并在CPN Tools环境下进行验证分析,证明了所建模型的正确性。其次,本文从轨旁系统的模拟实现角度将其分为两个部分：交互通信部分和逻辑功能部分。在交互通信部分实现中,重点介绍了继电半物理接口的设计,分析了CAN总线分布式通信的基本原理和具体应用实现,介绍了轨旁设备用到的继电组合,设计了在实验室条件下的轨旁设备继电组合。针对功能实现部分,利用Visio Studio 2010开发了轨旁模拟系统软件,对主要功能流程做了说明,并提出了应答器定位、轨道区段占用搜索以及故障模拟设置等算法。最后,分别完成了CAN通信测试、继电组合测试和轨旁模拟软件功能测试,并通过与其他系统的联调,实现了轨旁半物理模拟系统的功能需求测试与验证分析。