本文以城市轨道交通车辆段实际运营工作过程为基础,以专业技术应用人才培养及科研活动拓展为目的,以培养学生的科技创新意识与能力为侧重点^[1],以车辆段作业模式、岗位设置以及各人机交互界面形式为思路,通过硬件设备与软件编程构建了车辆段工作过程数码控制动态物理模拟系统,并对其实现方式进行了研究。首先,论文整理总结了系统的设计原则及依据,对系统进行了功能、用户、界面及接口的需求分析,并对系统的总体框架进行分析,将系统划分为动态物理模拟平台、通信控制子系统和业务控制子系统,并进行了详细设计。本文结合实际现场车辆段及停车场的特点和布置形式,构建了包括车辆、道岔、信号机和红外线定位等硬件设备于一体的动态物理模拟平台,并对以上硬件设备的参数、功能及通信规则进行研究开发。同时,本文通过构建各类业务的无线收发码器,实现了动态物理模拟平台上的硬件设备与各业务操作端的联动控制。另外,系统采用了红外线定位技术与基于Zigbee的无线通信技术,构建了定位更加全面精确的无线感应网。其次,本文将系统数据结构整理为三类:系统基础数据结构、系统控制数据结构和业务数据结构,并分别对三类数据结构进行属性分类定义和功能流程叙述。在系统数据结构设计构建基础上,本文分析了系统中列车运营日计划、调车计划及收车计划的控制流程。随后,本文对车辆段子系统的业务流程中关键的进路展开了研究,建立了车辆段子系统网络拓扑图,并基于深度优先搜索策略及系统坐标大小比较搜索策略设计了进路搜索算法基本思路,实现了车辆段子系统的进路搜索功能。为实现运营日计划的自动编制,对其构建最大化利用车底检修修程的数学模型,并基于启发式算法,最终依靠计算机搜索策略得到运营日计划自动编制的最优解。最后,系统对车辆段子系统的各类数据进行维护,并通过车场调度、司机和信号员业务操作端的操作介绍,说明各业务操作端的信息交互和状态变化,并以调车计划中的列车检修计划为例进行车辆段子系统的业务模拟,在本文末尾展示了目前系统的硬件设备测试情况。