基于Linux-Qt的地铁列车多系统多屏融合软件设计 .pdfVIP

基于Linux-Qt的地铁列车多系统多屏融

合软件设计

摘要：传统的列车显示屏每一端司机室只配备一个网络系统显示屏以及信号

系统显示屏，当列车在行驶的时候，不论哪一个显示屏出现问题，都会影响列车

的行驶安全，严重的情况会造成列车清客下线，针对这种情况，本文设计了一种

基于Linux-Qt的HMI软件，除了传统的用于显示车辆状态、警告和故障等信息，

并实现一定的控制功能外，还融合了信号系统的显示相关内容。不论哪个系统显

示屏出现问题，都可以在另一个显示屏上进行HMI与DMI（信号显示屏）系统的

相互切换。在不增加显示屏的情况下实现了多系统多屏融合显示，有助于司机行

车安全。经验证，该程序运行稳定、功能完善、界面友好，满足设计要求。

关键词：地铁列车Linux-QtHMI软件，多屏

地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。列车在全封

闭的线路上运行，位于中心城区的线路基本设在地下隧道内，中心城区以外的线

路一般设在高架桥或地面上，英语为metro（undergroundrailway、

subway）。地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运

量的城市轨道交通系统（Metro），主要服务于市郊及旅游景区的客流运输[1]。

列车司机室具有HMI显示屏以及DMI（信号系统）显示屏，人机

交互终端HMI（HumanMachineInterface）向司机或检修维护人员提

供列车的相关信息是列车网络控制系统的重要终端设备[2]，DMI（信

号系统）显示屏向司机展示了列车速度、运行模式以及站点等相关信

息。，为实现HMI与DMI融合显示，都采用苏州长风公司定制基于

MVB通信协议的10.4英寸融合显示屏，结合项目技术要求，设计了一

种基于Linux-Qt平台的多系统多屏融合显示的软件。

1.软件部署及开发平台简介

1.1软件部署平台

软件部署平台由X86架构准系统、MVB通信板卡、液晶显示面板、

存储器及I/O接口组成。液晶面板在满足可阅读及耐久性的基础上，

通过微型光线传感器自动进行亮度调节。

外部I/O接口配置如图1所示，从左到右依次为接地端子、电源

接口（X1）、CAN通讯接口（X2,X3）、RS485接口（X4）、两路MVB

接口（X5,X6）、以太网接口（X7,X8）、USB通信接口（X9,X10）。

图1.部署平台外部I/O接口

本设计采用多功能车辆总线(MVB)，该总线归属列车TCN网络，遵

循IEC61375-1传输协议，广泛应用到列车通信网络当中；MVB总线采

用主/从帧应答方式，保证数据传输的实时性。

物理介质选用EMD(中距传输电介质)。本设计根据子系统和TCMS

需求配置了相应的源/宿端口。

1.2软件开发平台

软件开发平台选用Ubuntu系统下的QtCreactor（Qt内核版本为

5.6.1），Ubuntu为开源操作系统Linux的发行版本，在继承Linux

系统移植性强、稳定性高等特性的基础上，提供了更加友好的使用环

境。Qt是1991年由QtCompany开发的跨平台C++图形用户界面应用

程序开发框架，而QtCreactor为Qt的IDE（集成开发环境）。

2.软件设计

2.1软件框架设计

人机界面按照功能主要分为车辆概况界面、维护界面、报警界面

三种，其中车辆概况界面用于司机监视列车子系统运行状态；维护界

面用于列车维护人员查看列车运行记录，更新列车参数，报警界面用

于查看车辆当前以及历史报警记录，并能进行HMI与DMI系统相互切

换。

图2.HMI界面框架结构图

其中的维护界面还设置密码来保护重要的设定功能及调试状态。

整个软件共包含数十个功能各异的界面，用来完成数据显示、交互操

作功能。因此，需要对界面布局进行规范化，对显示区域进行功能上

的划分。

2.2界面布局设计

根据项目统型需求，参考国际铁路联盟标准UIC612-3[3]，将界面

划分为A、B、C、D四个大区，每个大区又包含若干个子区。A区位于

顶端，用来显示公共信息；B区为主显示区，用来显示主要信息和状

态；C区为故障刷新区，当前发生的故障每隔3秒在该区