虚拟列车线路仿真定位方法技术

一种虚拟列车线路仿真定位方法，包括以下步骤：通过线路设计资源获取线路信息原始数据；基于原始数据，生成路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵、坡道曲线隧道信息矩阵；在路段和区段信息矩阵中根据信号系统传入的初始加车位置所在区段号、加车位置距离该区段起始点的距离和列车运行方向，进行区段查找，确定初始加车位置，并确定加车位置运行前方的下一个道岔序号和道岔位置公里标；基于路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵，进行区段查找，定位列车运行过程中当前位置；根据列车当前位置，查找坡度、曲线、隧道信息并输出。本发明专利技术解决了虚拟列车仿真中的真实线路条件模拟、虚拟列车定位的问题，为仿真过程线路条件的模拟提供了参考思路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
虚拟列车线路仿真定位方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，涉及一种虚拟列车线路仿真定位方法。

技术介绍

[0002]虚拟列车的线路条件仿真与定位方法主要应用在轨道交通的“全系统”仿真领域，轨道交通车辆的“全系统”仿真是以覆盖“车
‑
网
‑
路”全系统的思维，包括供电、牵引、制动、列控、网络、动力学等多专业领域的计算仿真分析。以虚拟列车为载体进行车载设备的虚拟设计、虚拟验证、仿真测试，以及围绕运维业务进行复杂故障场景或测试环境重现。其中，最先需要考虑和解决的技术问题之一就是与虚拟列车相辅相成的轨道线路条件模拟和虚拟列车定位功能，这是整个计算仿真的依托和基础。虚拟列车的线路条件仿真与定位方法主要解决列车真实运行环境和各种复杂线路工况的模拟，以及根据仿真过程中其他系统发出的信号，诸如信号系统发出的初始加车位置、列车运行方向和虚拟列车动力学模型计算的累积运行里程等，实时定位列车仿真过程中的位置。真实列车运行环境模拟包括了正线、辅助线、车辆段线、临时停车线、道岔、车档、轨道线路坡度、水平曲线、竖曲线、隧道等一系列真实要素。面对情况各异的复杂的线路，需要将以上若干要素抽象描述以及信息加工，生成线路要素信息矩阵，从而搭建出仿真过程中的线路条件。再在搭建出的线路上按照虚拟列车定位方法进行实时定位，真实再现列车运营、到站停车、进库出库等过程。虚拟列车的定位算法是根据信号仿真系统传入的初始加车信息、道岔正反位状态信息、列车动力学模型计算的累积里程以及运行方向，以初始位置为起点，随着里程的增加，查找线路要素信息矩阵确定当前位置。
[0003]从现有研究技术成果来看，目前存在的问题主要有以下几个方面：
[0004]在目前线路条件仿真系统及方法中，没有针对虚拟列车的真实线路环境仿真的具体方法。现有技术中，如名称为《一种轨道交通全线路仿真系统及仿真方法》实现了全线路电气化模拟，进行直流线路电压和电流情况的实时仿真。再如名称为《一种铁路线路条件仿真方法及仿真系统》，实现了铁路线路条件实物仿真系统的搭建，其线路条件仿真方法特征在于，线路条件仿真装置从其余各系统获取仿真原始数据生成仿真信息，进行铁路线路站场图形化显示。
[0005]在目前轨道交通列车定位方法中，没有针对虚拟列车在仿真数字线路上的定位方法，都是针对真实列车的车载系统研发的定位方法。区别在于真实列车定位信息来源于车载设备对轨旁信标等设备的探测信息，再与车载系统中的内置数据进行比对；而虚拟列车的定位是根据列车动力学模型计算的累积运行里程进行计算定位。两者输入截然不同，使得列车定位方法的逻辑框架也不同。如名如《轨道交通列车定位方法》，利用车载系统中设置的信标和道岔数据库，与行驶途中在轨旁读取到的有效信标进行比对，信标匹配则定位成功，根据数据库信息定位出列车实际位置。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种虚拟列车线路仿真定位方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种虚拟列车线路仿真定位方法，包括以下步骤：
[0009]S1：线路信息收集步骤：通过线路设计资源获取线路信息原始数据；
[0010]S2：线路信息处理步骤：基于原始数据，生成路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵、坡道曲线隧道信息矩阵，分别表示为信息矩阵；
[0011]S3：初始定位步骤：在路段和区段信息矩阵中根据信号系统传入的初始加车位置所在区段号、加车位置距离该区段起始点的距离和列车运行方向，进行区段查找，确定仿真线路上的初始加车位置，并确定加车位置下一个道岔序号和道岔位置公里标；
[0012]S4：实时定位步骤：基于路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵，进行区段查找，定位列车运行过程中当前位置；
[0013]S5：根据列车当前位置，在坡道曲线隧道信息矩阵中查找坡度、曲线、隧道信息并输出。
[0014]本专利技术一些实施例中，路段和区段信息矩阵的生成方法包括：
[0015]对线路进行路段划分：以线路端点或道岔所在位置为分界点，将线路划分为若干路段；
[0016]对路段进行区段划分：针对同一路段，以计轴器、道岔所在位置或线路端点为分界点，将路段划分为若干区段；
[0017]对多个区段顺次编号，并记录每个编号对应的区段长度、区段起始公里标；对多个路段顺次编号；路段和区段信息矩阵的行信息包括：区段序号、区段起始公里标、区段所属路段号、区段长度。
[0018]本专利技术一些实施例中，进行区段查找的方法包括：
[0019]S31:按照路段将各区段进行归总，同一路段上的区段归总进同一信息矩阵；
[0020]S32:按公里标的连续性对同一路段上的区段进行排序；
[0021]S33:重新构造区段信息矩阵，定义为第二路段和区段信息矩阵：所述信息矩阵行信息包括区段顺序序号、区段起点公里标、与该区段相邻的前一区段长度、该区段长度；
[0022]S34:在第二路段和区段信息矩阵中初始加车位置定位及进行列车实时定位。
[0023]本专利技术一些实施例中，所述区段查找的方法进一步包括：
[0024]在进行列车实时定位的过程中，进一步判断车辆的运行方向；
[0025]若运行方向为正向：则采用车辆当前所在区段的起始公里标加当前区段长度定位列车待运行下一区段的起点公里标；
[0026]若运行方向为反向：则采用车辆当前所在区段的起始公里标加与该区段相邻的前一区段长度定位列车待运行下一区段的起点公里标。
[0027]本专利技术一些实施例中，在进行列车实时定位时，所述区段查找方法进一步包括：
[0028]判断列车是否发生过道岔跨路段运行；
[0029]若是，判断车辆的运行方向，将当前路段中运行末端区段的终点公里标作为下一路段中区段的起点公里标，在相邻路段的第二路段和区段信息矩阵，查找列车位置的区段信息；
[0030]若否，则判断车辆的运行方向，继续在当前路段所属的第二路段和区段信息矩阵中查找列车运行位置的区段信息。
[0031]本专利技术一些实施例中，按公里标的连续性对同一路段上的区段进行排序的方法包括：
[0032]S321:查找路段所有区段中的公里标最值，将具有最值的区段定义为第一条区段；
[0033]S322:将第一条区段的起点公里标加上第一区段长度，按照计算所得公里标寻找与之数值相同的区段起点公里标，作为第二区段，在路段和区段信息矩阵中依次排列于第一区段信息之后；
[0034]重复步骤S322，直至同一路段上的所有区段排序完成。
[0035]本专利技术一些实施例中，道岔信息矩阵的生成方法包括：
[0036]按线路上行方向，将道岔分为一进两出，或，两进一出的类型，其中一线路定义为主线路，两分叉线路定义为岔路；对道岔顺序编号，并记录每个道岔所处的公里标位置、主线路所处主路段号、岔路所处岔路段号；
[0037]道岔信息矩阵的行信息包括：道岔序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：线路信息收集步骤：通过线路设计资源获取线路信息原始数据；S2：线路信息处理步骤：基于原始数据，生成路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵、坡道曲线隧道信息矩阵，分别表示为信息矩阵；S3：初始定位步骤：在路段和区段信息矩阵中根据信号系统传入的初始加车位置所在区段号、加车位置距离该区段起始点的距离和列车运行方向，进行区段查找，确定仿真线路上的初始加车位置，并确定加车位置运行前方的下一个道岔序号和道岔位置公里标；S4：实时定位步骤：基于路段和区段信息矩阵、道岔信息矩阵，进行区段查找，定位列车运行过程中当前位置；S5：根据列车当前位置，在坡道曲线隧道信息矩阵中查找坡度、曲线、隧道信息并输出。2.如权利要求1所述的虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在于，路段和区段信息矩阵的生成方法包括：对线路进行路段划分：以线路端点或道岔所在位置为分界点，将线路划分为若干路段；对路段进行区段划分：针对同一路段，以计轴器、道岔所在位置或线路端点为分界点，将路段划分为若干区段；对多个区段顺次编号，并记录每个编号对应的区段长度、区段起始公里标；对多个路段顺次编号；路段和区段信息矩阵的行信息包括：区段序号、区段起始公里标、区段所属路段号、区段长度。3.如权利要求2所述的虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在于，进行区段查找的方法包括：S31:按照路段将各区段进行归总，同一路段上的区段归总进同一信息矩阵；S32:按公里标的连续性对同一路段上的区段进行排序；S33:重新构造区段信息矩阵，定义为第二路段和区段信息矩阵：所述信息矩阵行信息包括区段顺序序号、区段起点公里标、与该区段相邻的前一区段长度、该区段长度；S34:在第二路段和区段信息矩阵中初始加车位置定位及进行列车实时定位。4.如权利要求3所述的虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在于，所述区段查找的方法进一步包括：在进行列车实时定位的过程中，进一步判断车辆的运行方向；若运行方向为正向：则采用车辆当前所在区段的起始公里标加当前区段长度定位列车待运行下一区段的起点公里标；若运行方向为反向：则采用车辆当前所在区段的起始公里标加与该区段相邻的前一区段长度定位列车待运行下一区段的起点公里标。5.如权利要求4所述的虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在于，在进行列车实时定位时，所述区段查找方法进一步包括：判断列车是否发生过道岔跨路段运行；若是，判断车辆的运行方向，将当前路段中运行末端区段的终点公里标作为下一路段中区段的起点公里标，在相邻路段的第二路段和区段信息矩阵，查找列车位置的区段信息；若否，则判断车辆的运行方向，继续在当前路段所属的第二路段和区段信息矩阵中查找列车运行位置的区段信息。
6.如权利要求3所述的虚拟列车线路仿真定位方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨婧，高常君，徐聪，周宇航，王云鹏，许钦华，周姝，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：