实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置，该装置包括：仿真轨旁设备、3D动画控制模块、仿真车载控制器和驾驶台驱动模块；所述仿真车载控制器，分别与仿真轨旁设备、3D动画控制模块和驾驶台驱动模块连接；所述仿真轨旁设备，用于模拟并传输轨旁消息；所述仿真车载控制器，用于模拟多个车辆模型并传输车辆状态消息和传输控制信号；所述驾驶台驱动模块，用于采集模拟列车的状态，并控制模拟列车上部分设备的动作；所述3D动画控制模块，用于模拟列车线路运行场景。与现有技术相比，本发明专利技术具有集成度高、节约成本、节约时间、功能强大、可扩展性强、通用性好等优点。

The Method and Device for Realizing the Control Simulation System of Rail-to-Rail Fully Automated Unmanned Train

【技术实现步骤摘要】
实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置
本专利技术涉及列车控制模拟系统，尤其是涉及一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置。
技术介绍
传统的人工驾驶模拟存在停车停不准，容易误操作等现象，即使是自动驾驶模式也需要司机实时监控列车的状态，还需按时按压ATO发车按钮。随着轨道交通的发展，轨道交通信号技术获得了突破性的进展。在基于无线通信控制技术的基础上，全自动无人驾驶系统模式以自动化程度高，安全等级高，运行密度大，运营成本低等特点成为了未来城市轨道交通发展的必然趋势，全自动无人驾驶不仅能够减少人力成本、而且极大降低了人工误操作的概率，更加大大缩短了发车间隔时间提升了旅客输送量有效缓解了城市拥堵现象。传统的列车控制模拟系统，扩展性低，设备成本高昂，并且各个系统之间无集成仿真联动功能。现阶段的所有用户都在使用市场上比较流行的纯模拟驾驶系统，而这种系统只能起到单纯地培训司机或者调度员的效果并未将各个系统结合起来实现联动培训。所以传统的培训系统并不能培训各个系统工种之间的相互协调和配合过程，都是单打独斗不能实现一个整体功能。从国内外近年来发生的地铁事故案例来看，很多事故的发生都是由于各个工种相互协作和配合不到位的问题所致。如利用单纯的模拟驾驶系统做司机培训，而调度员和车站值班员两类工种并没有参与其中，会导致司机培训与调度员、值班员甚至是维保人员培训的脱节，不能很好地发挥出各个工种联动培训的效果。全自动无人驾驶系统对信号系统的安全性以及稳定性要求非常高，这就对无人驾驶系统产品的安全性以及稳定性要求就高，产品的安全与稳定离不开测试验证阶段的真确输出，目前国内还没有一套完整的全自动无人驾驶列车控制模拟系统，鉴于此，如何开发一套完整的全自动无人驾驶列车控制模拟系统是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成度高、节约成本和时间的实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置，包括：仿真轨旁设备、3D动画控制模块、仿真车载控制器和驾驶台驱动模块；所述仿真车载控制器分别与仿真轨旁设备、3D动画控制模块和驾驶台驱动模块连接；所述仿真轨旁设备，用于模拟线路轨旁设备(诸如信号机、道岔、屏蔽门等设备)的逻辑原理并传输轨旁消息；所述仿真车载控制器，用于模拟并传输车辆消息和传输控制信号；所述驾驶台驱动模块，用于采集列车的状态，并控制列车动作；所述3D动画控制模块，用于模拟列车线路运行场景。进一步地，所述仿真轨旁设备模拟并传输轨旁消息的具体过程为：通过模拟轨旁真实设备的逻辑和状态，对轨旁设备状态进行内部逻辑处理，从而获取轨旁消息。进一步地，所述轨旁真实设备包括屏蔽门、紧急停车按钮和区域封锁按钮，以及信号机、道岔仿真设备。进一步地，所述仿真车载控制器用于模拟并传输车辆消息和传输控制信号的具体过程为：仿真车载控制器模拟车载控制器的逻辑原理，根据轨旁设备和列车的状态，获取车辆消息，并传输控制信号。仿真车载控制器将车辆消息发送至驾驶台驱动模块，从而来控制列车的受电弓、车门、传动机构、DMI、驾驶台等设备，并通过其软件采集驾驶台以及车门的状态，从而达到控车的目的。进一步地，所述列车的状态包括车门、驾驶台的状态；所述列车动作包括驾驶台、DMI、传动机构、车门的动作。进一步地，所述3D动画控制模块用于模拟列车运行场景的具体过程为：实时接收轨旁设备的状态和车辆消息，基于预先模拟的线路画面，模拟列车运行场景。3D动画控制模块以司机视角画面高度还原真实列车运行场景，让培训或测试验证的人员如临其境。3D模拟动画还可随意切换至线路中运行的任意一辆车，实时显示反馈此辆车的运行情景。进一步地，所述装置还包括传动机构，该传动机构受驾驶台驱动模块控制。进一步地，所述传动机构包括伺服电机、编码里程计、编码里程计波形显示器(触摸屏)和电机控制器；所述电机控制器用于根据列车当前的运行速度通过伺服电机模拟列车车轮的转速，根据列车运行方向控制伺服电机旋转的方向；具体地，驾驶台驱动模块驱动传动机构伺服电机带动编码里程计转动，传动机构的转速与列车速度保持线性匹配，当列车上行正向运行的时候伺服电机正转，当列车下行正向的时候伺服电机反转。所述编码里程计用于实时采集伺服电机的转速，并将四路波形显示在触摸屏上面。一种用于所述的实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统方法及装置，包括以下步骤：S1：仿真车载控制器实时接收轨旁消息中屏蔽门的状态消息和列车的状态中车门的状态消息，如果站台屏蔽门或车门处于打开状态，则无法输出发车控制信号；S2：仿真车载控制器实时接收轨旁消息中紧急停车按钮的状态，如果紧急停车按钮处于按下状态，则对该区域内所有列车输出紧急制动控制信号；S3：仿真车载控制器实时接收轨旁消息中区域封锁按钮的状态，如果区域封锁按钮处于按下状态，则对该区域内所有列车输出紧急制动控制信号，并对其他列车输出禁止驶进控制信号；S4：仿真车载控制器实时接收列车的状态，检测列车的运行过程；在全自动无人驾驶模式的时候司机室没有人员值守，驾驶台司控器归零位，钥匙关闭，驾驶台被盖板封住，这些状态将被接受并检测。S5：3D动画控制模块实时接收轨旁消息和车辆消息，并将信息表现到3D模拟动画中的信号机、道岔、信标设备上面。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)集成度高：传统的列车模拟控制系统只是单纯的模拟各个系统，并未将多个专业集成到一起。本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置将车辆、信号、综合监控集成融合到一起进行控制，克服了以往各个系统之间接口难、复杂、问题频发的问题。(2)节约成本和时间：在传统的轨道信号测试环境都是各自为营，并未将车辆、信号、综合监控有力的结合起来，为测试数据需要准备大量的设备来布置环境，这极大的增加了成本与时间。本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置将各个系统集成到一起，大大节约了成本、时间和设备的空间占用率。(3)功能强大、可扩展性强：与传统的模拟系统相比，本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置将国内顶级的FAOGOA4级全自动无人驾驶系统融入其中，此系统也具备向下兼容的特点，不仅可以研究测试UTO系统而且可以测试DTO、ATO以及ATP系统，从而适应各个环境的研发测试。(4)通用性：目前的仿真平台都是针对特定厂商、特定型号的列车控制系统，不具有通用性。当对不同的系统进行测试时，通常需要大量的开发工作，影响了测试工作的效率。本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置对列车没有特定厂商、特定型号的限制。(5)本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置已经用于上海地铁10号线、郑州地铁5号线、成都地铁7号线以及武汉地铁8号线等地铁实际线路的厂内验证测试，保证了上述地铁线路信号系统的发布质量，显著提高了测试效率，并有效降低了测试设备成本。附图说明图1为本专利技术实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置的组织结构原理图；图2为本专利技术本实施例用于实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的方法与装置的方法流程示意图；图3为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，包括：仿真轨旁设备、3D动画控制模块、仿真车载控制器和驾驶台驱动模块；所述仿真车载控制器，分别与仿真轨旁设备、3D动画控制模块和驾驶台驱动模块连接；所述仿真轨旁设备，用于模拟并传输轨旁消息；所述仿真车载控制器，用于模拟多个车辆模型并传输车辆状态消息和传输控制信号；所述驾驶台驱动模块，用于采集列车的状态，并控制模拟列车上部分设备的动作；所述3D动画控制模块，用于模拟列车线路运行场景。

【技术特征摘要】
1.一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，包括：仿真轨旁设备、3D动画控制模块、仿真车载控制器和驾驶台驱动模块；所述仿真车载控制器，分别与仿真轨旁设备、3D动画控制模块和驾驶台驱动模块连接；所述仿真轨旁设备，用于模拟并传输轨旁消息；所述仿真车载控制器，用于模拟多个车辆模型并传输车辆状态消息和传输控制信号；所述驾驶台驱动模块，用于采集列车的状态，并控制模拟列车上部分设备的动作；所述3D动画控制模块，用于模拟列车线路运行场景。2.根据权利要求1所述的一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，所述仿真轨旁设备模拟并传输轨旁消息的具体过程为：通过模拟轨旁真实设备的逻辑和状态，对轨旁设备状态进行内部逻辑处理，从而获取轨旁消息。3.根据权利要求2所述的一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，所述轨旁真实设备包括屏蔽门、紧急停车按钮和区域封锁按钮，以及信号机、道岔仿真设备。4.根据权利要求1所述的一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，所述仿真车载控制器用于模拟并传输车辆消息和传输控制信号的具体过程为：仿真车载控制器模拟车载控制器的逻辑原理，根据轨旁设备和列车的状态，获取车辆消息，并传输控制信号。5.根据权利要求1所述的一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，所述列车的状态包括车门、驾驶台的状态；所述列车动作包括驾驶台、DMI、传动机构、车门的动作。6.根据权利要求1所述的一种实现轨交全自动无人驾驶列车控制模拟系统的装置，其特征在于，所述3D动画控制模块用于模拟列车运行场景的具体过程为：实时接收轨旁设...

【专利技术属性】
技术研发人员：高东，杜岳升，查伟，周建中，苏旭彬，周子文，郑继平，虞新兴，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31