地铁全自动运行半实物仿真测试系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供一种地铁全自动运行半实物仿真测试系统，包括信号、列车、站台门、综合监控、牵引供电、乘客信息、车载设备监控、仿真管理和仿真展示等仿真子系统，各子系统的结构形式既有半实物的也有纯实物和纯虚拟的，整体构成了地铁全系统的半实物仿真测试系统，能够对地铁全自动运行完整的运营场景进行仿真测试。其中信号、列车、站台门等关键子系统内部包括信号调理单元，可以实现以太网信号和非以太网信号之间的转换，进而实现实物设备和虚拟设备之间的数据交互；各个子系统之间相互独立，通过三层交换机交互数据。各个子系统在仿真管理系统的统一管理和调度下协同运行，提升了系统的灵活性和逼真度。了系统的灵活性和逼真度。了系统的灵活性和逼真度。

【技术实现步骤摘要】
地铁全自动运行半实物仿真测试系统


[0001]本专利技术涉及半实物仿真
，更具体地说，涉及地铁全自动运行半实物仿真测试系统。

技术介绍

[0002]地铁全自动运行系统是一个规模庞大且结构复杂的系统，它由信号系统、通信系统、综合监控系统、列车车辆、牵引供电及站台门等多系统组成，在运营控制中心的调度指挥下，各系统有机联动，实现全自动运行系统功能和日常运营。由于地铁全自动运行系统的复杂性，直接基于现场实物进行测试不仅成本高昂，而且存在巨大的技术和安全风险，因此有必要建立一个半实物仿真测试系统，进行系统间联动和外部接口的先期验证测试，克服现场测试制约因素，提早暴露缺陷，确保各系统的需求功能全面，接口协议兼容。
[0003]目前与地铁全自动运行相关的仿真测试系统，是针对全自动运行系统的某一子系统进行仿真，如CBTC(Communications-Based Train Control，基于通信的列车控制系统)半实物仿真系统，无法实现对全自动运行系统整个系统进行仿真。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出地铁全自动运行半实物仿真测试系统，欲实现对地铁全系统的仿真的目的。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0006]本专利技术实施例提供一种地铁全自动运行半实物仿真测试系统，包括：信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统、综合监控仿真子系统、牵引供电仿真子系统、乘客信息系统仿真子系统、车载设备监控系统仿真子系统、仿真管理工作站、仿真展示子系统和三层交换机；
[0007]除所述乘客信息系统仿真子系统、所述牵引供电仿真子系统、所述仿真管理工作站和所述仿真展示子系统外，其它每个子系统包括实物设备和虚拟设备，构成半实物形式的仿真系统；
[0008]每个子系统还包括交换机，子系统内部各个设备之间利用所述交换机进行通信；
[0009]信号仿真子系统、列车仿真子系统和站台门仿真子系统还包括信号调理单元，实物设备通过所述信号调理单元将非以太网信号转换为以太网信号后，通过交换机与虚拟设备进行通信；
[0010]信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统和综合监控仿真子系统还包括组拆包服务器，用于对发送至其它子系统的数据进行组包，以及对从其它子系统接收的数据进行拆包；
[0011]不同子系统之间通过所述三层交换机交互数据包；
[0012]除乘客信息系统仿真子系统和仿真展示子系统外，每个子系统还包括一个仿真工作站，用于虚拟设备的仿真。
[0013]可选的，所述信号仿真子系统，具体包括：一个控制中心、一个车站、一个车辆段和一列车的实物信号设备以及至少一个车站和至少一列车的虚拟信号设备；
[0014]所述一个控制中心的实物信号设备包括一套控制中心实物ATS；
[0015]所述一个车站的实物信号设备包括一套车站实物ATS、一套实物CI、一套实物ZC和一套实物DCS；
[0016]所述一个车辆段的实物信号设备包括一套车辆段实物ATS；
[0017]所述一列车的实物信号设备包括两套实物ATC；
[0018]每个所述车站的虚拟信号设备，包括一套虚拟车站ATS、一套虚拟CI、一套虚拟ZC；
[0019]每个所述列车的虚拟信号设备，包括两套虚拟ATC。
[0020]可选的，其特征在于，所述列车仿真子系统，具体包括：一个半实物列车和至少一个虚拟列车；
[0021]所述半实物列车包括实物网络控制系统、实物车载数据中心、电气系统模型、车辆逻辑电路模型、DCU模型、BCU模型、车门模型、列车动力学模型、列车运动学模型和列车能耗模型；
[0022]每个所述虚拟列车包括电气系统的外特性仿真模型、列车动力学模型、列车运动学模型和列车能耗模型以及与信号系统ATC的接口模型。
[0023]可选的，所述站台门仿真子系统，具体包括：一个半实物站台和至少一个虚拟站台；
[0024]所述半实物站台包括一套实物中央控制盘PEC、一套实物就地控制盘PEL、一套实物门控单元DCU、一套实物异物检测装置、一套实物标准单元门体结构、一套虚拟ECP盘、若干套虚拟门控单元DCU、若干套虚拟的站台门简化模型；
[0025]每个所述虚拟站台包括站台系统外特性仿真模型。
[0026]可选的，所述综合监控仿真子系统，包括：一个实物控制中心ISCS系统、一个实物车站级ISCS系统、一个实物车辆段ISCS系统和至少一个虚拟车站级ISCS系统；
[0027]所述实物控制中心ISCS系统包括一套实物中心服务器、一套实物行调工作站、一套实物设备调工作站和一套实物乘客调工作站；
[0028]所述实物车站级ISCS系统包括一套实物车站服务器和实物一套车站工作站；
[0029]所述实物车辆段ISCS系统包括一套实物车辆段工作站；
[0030]每个所述虚拟车站级ISCS系统包括一套虚拟车辆段工作站。
[0031]可选的，所述牵引供电仿真子系统，包括：全线供电系统仿真模型；
[0032]所述全线供电系统仿真模型包括主变电所模型、牵引变电所模型、降压变电所模型、交流供电网模型、接触网/接触轨模型、列车模型等和供电系统功率和能量潮流计算模型，输出全线所有变电所和所有列车的电压、电流和功率随时间变化情况。
[0033]可选的，所述乘客信息系统仿真子系统，包括：一台车载PIS主机、一套车载PIS终端设备、一套车站PIS终端设备和一套停车场PIS终端设备；
[0034]所述车载PIS终端设备包括一套车载CCTV、1个车载PIS屏、一套车载PA、1套LED动态电子地图和1套紧急对讲装置；
[0035]所述车站PIS终端设备包括一套车站CCTV、1个车站PIS屏、一套车站PA、1套LCD媒体播放器；
[0036]所述停车场PIS终端设备包括1套车辆段PA。
[0037]可选的，所述车载设备监控系统仿真子系统，包括：一套实物车载设备监控系统、一套虚拟车载设备监控系统和一套车辆调工作站。
[0038]可选的，所述仿真管理工作站和各子系统的仿真工作站共同构成仿真管理系统，用于仿真资源管理、仿真系统初始化配置、仿真系统同步、场景预设、仿真测试过程控制、仿真数据记录和回放。
[0039]可选的，所述仿真展示子系统，由大屏幕OPS和OPS控制器构成，用于显示地铁运行仿真过程，所述大屏幕OPS被分割为三个区域，分别显示信号、CCTV和列车的相关信息，为用户提供直观和逼真的视觉体验。
[0040]可选的，信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统、牵引供电仿真子系统、乘客信息系统仿真子系统、车载设备监控系统仿真子系统和综合监控仿真子系统之间通过第一网络进行通信；
[0041]仿真管理工作站，与信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统、牵引供电仿真子系统、乘客信息系统仿真子系统、车载设备监控系统仿真子系统、综合监控仿真子系统、仿真展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁全自动运行半实物仿真测试系统，其特征在于，包括：信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统、综合监控仿真子系统、牵引供电仿真子系统、乘客信息系统仿真子系统、车载设备监控系统仿真子系统、仿真管理工作站、仿真展示子系统和三层交换机；除所述乘客信息系统仿真子系统、所述牵引供电仿真子系统、所述仿真管理工作站和所述仿真展示子系统外，其它每个子系统包括实物设备和虚拟设备，构成半实物形式的仿真系统；每个子系统还包括交换机，子系统内部各个设备之间利用所述交换机进行通信；信号仿真子系统、列车仿真子系统和站台门仿真子系统还包括信号调理单元，实物设备通过所述信号调理单元将非以太网信号转换为以太网信号后，通过交换机与虚拟设备进行通信；信号仿真子系统、列车仿真子系统、站台门仿真子系统和综合监控仿真子系统还包括组拆包服务器，用于对发送至其它子系统的数据进行组包，以及对从其它子系统接收的数据进行拆包；不同子系统之间通过所述三层交换机交互数据包；除乘客信息系统仿真子系统和仿真展示子系统外，每个子系统还包括一个仿真工作站，用于虚拟设备的仿真。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号仿真子系统，具体包括：一个控制中心、一个车站、一个车辆段和一列车的实物信号设备以及至少一个车站和至少一列车的虚拟信号设备；所述一个控制中心的实物信号设备包括一套控制中心实物ATS；所述一个车站的实物信号设备包括一套车站实物ATS、一套实物CI、一套实物ZC和一套实物DCS；所述一个车辆段的实物信号设备包括一套车辆段实物ATS；所述一列车的实物信号设备包括两套实物ATC；每个所述车站的虚拟信号设备，包括一套虚拟车站ATS、一套虚拟CI、一套虚拟ZC；每个所述列车的虚拟信号设备，包括两套虚拟ATC。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述列车仿真子系统，具体包括：一个半实物列车和至少一个虚拟列车；所述半实物列车包括实物网络控制系统、实物车载数据中心、电气系统模型、车辆逻辑电路模型、DCU模型、BCU模型、车门模型、列车动力学模型、列车运动学模型和列车能耗模型；每个所述虚拟列车包括电气系统的外特性仿真模型、列车动力学模型、列车运动学模型和列车能耗模型以及与信号系统ATC的接口模型。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述站台门仿真子系统，具体包括：一个半实物站台和至少一个虚拟站台；所述半实物站台包括一套实物中央控制盘PEC、一套实物就地控制盘PEL、一套实物门控单元DCU、一套实物异物检测装置、一套实物标准单元门体结构、一套虚拟ECP盘、若干套虚拟门控单元DCU、若干套虚拟的站台门简化模型；
每个所述虚拟站台包括站台系统外特性仿真模型。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述综合监控仿真子系统，包括：一个实物控制中心ISCS系统、一个实物车站级ISCS系统、一个实物车辆段ISCS系统和至少一个虚拟车站级ISCS系统；所述实物控制中心ISCS系统包括一套实物中心服务器、一套实物行调工作站、一套实物设备调工作站和一套实物乘客调工作站；所述实物车站级ISCS系统包括一套实物车站服务器和实物一套车站工作站；所述实物车辆段ISCS系统包括一套实物车辆段工作站；每个所述虚拟车站级ISCS系统包括一套虚拟车辆段工作站。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述牵引供电仿真子系统，包括：全线供电系统仿真模型；所述全线供电系统仿真模型包括主变电所模型、牵引...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华国，路向阳，李雷，廖云，张朝阳，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：