一种结合数字孪生技术的智能ATS系统技术方案

本发明专利技术公开了一种结合数字孪生技术的智能ATS系统，包括：数字孪生系统和ATS系统，数字孪生系统从客流分析系统获取客流信息；数字孪生系统从ATS系统获取ATC系统信息；数字孪生系统包括：数据库、智能算法库、操作评价模块、扰动评价模块和扰动预测模块，智能算法库存储有人工智能算法；数字孪生系统通过人工智能算法进行学习，对扰动事件进行分析，获得分析结果；操作评价模块根据分析结果对扰动期间的调度操作进行评价；扰动评价模块根据分析结果对扰动事件进行评价；所述扰动预测模块根据分析结果预测一个时间段内扰动发生的概率和扰动的程度。本发明专利技术能减轻调度人员劳动强度，也避免由于人为操作失误而导致的运营扰动的扩大。由于人为操作失误而导致的运营扰动的扩大。由于人为操作失误而导致的运营扰动的扩大。

【技术实现步骤摘要】
一种结合数字孪生技术的智能ATS系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及结合数字孪生技术的智能ATS系统。

技术介绍

[0002]城市轨道交通大运量、短间隔和网络化的特点导致单点故障或突发事件容易引发全网运营的扰动，造成时刻表晚点，乘客拥堵。目前的ATS(列车自动监控)系统以时刻表准点率为目标，能够在一定较小范围的扰动进行自适应调整，通过控制列车的停站时间以及区间运行时间达到消除晚点的效果。然而，一旦扰动超过范围，例如由于车辆、信号、站台门等设备故障或大客流造成的无法准时发车等因素导致的较大晚点，系统就需要调度人员参与，对列车运营进行人工调整，采用的手段包括临时加车、跳停扣车、启用备车、大小交路变更、引导故障车下线等。调整的效果与调度人员的经验、以及对线路和系统的熟悉程度都有关系，在同等突发情况下，不同的调度人员人工调整的效果差异很大。有经验的调度专家可以在影响尽可能小的情况下实现运营的恢复，而在一些对线路或系统掌握程度较少的调度人员操作下，可能需要更长的时间来恢复，甚至会导致扰动的扩大。因此整个操作调整过程时间很长、心理压力大，是对调度人员能力的挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种结合数字孪生技术的智能ATS系统，能减轻调度人员劳动强度，也避免由于人为操作失误而导致的运营扰动的扩大。
[0004]实现上述目的的技术方案是：
[0005]一种结合数字孪生技术的智能ATS系统，包括：数字孪生系统和ATS系统，所述数字孪生系统分别连接客流分析系统和ATS系统，其中，
[0006]所述数字孪生系统从客流分析系统获取客流信息；所述数字孪生系统从ATS系统获取ATC(列车自动控制)系统信息；
[0007]所述数字孪生系统包括：数据库、智能算法库、操作评价模块、扰动评价模块和扰动预测模块，
[0008]所述数据库存储客流信息、ATC系统信息和历史数据，历史数据包括扰动事件和人工接入时的调度操作记录；
[0009]所述智能算法库存储有人工智能算法；
[0010]所述数字孪生系统通过人工智能算法进行学习，对扰动事件进行分析，获得分析结果；
[0011]所述操作评价模块根据分析结果对扰动期间的调度操作进行评价；
[0012]所述扰动评价模块根据分析结果对扰动事件进行评价；
[0013]所述扰动预测模块根据分析结果预测一个时间段内扰动发生的概率和扰动的程度。
[0014]优选的，客流信息包括：各个车站的实时客流数据、短时客流预测和长时客流预测
数据；
[0015]ATC系统信息包括：列车载客实况、备车实况、车辆运行、时刻表计划以及设备故障状态数据，还包括线路轨道条件、站台通行条件、车辆条件。
[0016]优选的，所述的对扰动事件进行分析，指：对扰动事件进行判断、归类和分级，包括：
[0017]判断：以一条线路在线运行列车的晚点总时间、最大晚点时间和平均时间来进行判断时候为扰动；
[0018]归类：依据发生晚点的原因对扰动进行分类：
[0019]分级：结合对扰动的判断和分类，对扰动程度进行分级。
[0020]优选的，分类的类别包括：乘客拥挤、列车设备故障、地面信号设备故障、站台门故障。
[0021]优选的，对扰动期间的调度操作进行评价，指：基于历史数据对调度操作效果按运营恢复时间进行分级。
[0022]优选的，所述数字孪生系统还包括：最佳操作实践集模块，
[0023]所述最佳操作实践集模块根据对调度操作的评价结果和对扰动事件的评价结果，学习最佳操作实践，构成最终操作实践集。
[0024]优选的，所述数字孪生系统还包括：历史扰动模式和最佳操作建议模块，
[0025]所述历史扰动模式和最佳操作建议模块基于所述扰动预测模块的预测结果，从最终操作实践集中按照扰动匹配度选择最佳操作策略，为ATS系统提供自动调整建议，输出操作命令。
[0026]优选的，数字孪生系统仿真注入扰动故障，调度专家介入进行人工调整，完成恢复运营操作，所述操作评价模块对人工操作进行评价并经过人工确认后加入最终操作实践集。
[0027]优选的，数字孪生系统模拟扰动故障，所述操作评价模块对对调度人员的人工恢复操作进行评价。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术结合数字孪生技术，构建与ATS系统并行运行的数字孪生系统，无需对既有ATS系统进行改造，对既有系统影响小，通用性强，非常易于实现现有系统的改造。采用人工智能技术学习调度专家的经验，并能够由调度专家进行例行训练，形成一个最佳操作实践集，最终效果相当于为ATS系统调度人员配备了一位调度专家。能够在线为ATS系统提供自动化实时操作命令，实现调度系统的无人化。减轻调度人员劳动强度，同时也避免由于人为操作失误而导致的运营扰动的扩大，提高系统的智能化水平。为调度人员提供离线训练功能，培训调度人员对运营扰动的处理能力，对调度人员业务水平进行评价。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的结合数字孪生技术的智能ATS系统的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术中系统训练模式的示意图；
[0031]图3是本专利技术中在线控制模式的示意图；
[0032]图4是本专利技术中离线培训模式的示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0034]请参阅图1
‑
4，本专利技术的结合数字孪生技术的智能ATS系统，包括：数字孪生系统1和ATS系统2，数字孪生系统1分别连接客流分析系统和ATS系统2。
[0035]数字孪生系统1从客流分析系统获取客流信息；数字孪生系统1从ATS系统2获取ATC系统信息。客流信息包括：与客流分析系统接口，获取各个车站的实时客流数据，短时(例如：小于10分钟)客流预测和长时(例如：大于30分钟)客流预测数据。ATC系统信息包括：列车载客实况、备车实况、车辆运行、时刻表计划以及设备故障状态等数据，线路轨道条件、站台通行条件、车辆条件。
[0036]数字孪生系统1包括：数据库11、智能算法库12、操作评价模块13、扰动评价模块14、扰动预测模块15、最佳操作实践集模块16、历史扰动模式和最佳操作建议模块17。
[0037]数据库11存储客流信息、ATC系统信息和历史数据，历史数据包括扰动事件和人工接入时的调度操作记录。智能算法库12存储有人工智能算法。
[0038]数字孪生系统1通过人工智能算法进行学习，对扰动事件进行分析，获得分析结果。对扰动事件进行判断、归类和分级，包括：
[0039]判断：以一条线路在线运行列车的晚点总时间、最大晚点时间和平均时间来进行判断时候为扰动；
[0040]归类：依据发生晚点的原因对扰动进行分类，类别为：乘客拥挤、列车设备故障、地面信号设备故障、站台门故障。
[0041]分级：结合对扰动的判断和分类，对扰动程度进行分级。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合数字孪生技术的智能ATS系统，其特征在于，包括：数字孪生系统和ATS系统，所述数字孪生系统分别连接客流分析系统和ATS系统，其中，所述数字孪生系统从客流分析系统获取客流信息；所述数字孪生系统从ATS系统获取ATC系统信息；所述数字孪生系统包括：数据库、智能算法库、操作评价模块、扰动评价模块和扰动预测模块，所述数据库存储客流信息、ATC系统信息和历史数据，历史数据包括扰动事件和人工接入时的调度操作记录；所述智能算法库存储有人工智能算法；所述数字孪生系统通过人工智能算法进行学习，对扰动事件进行分析，获得分析结果；所述操作评价模块根据分析结果对扰动期间的调度操作进行评价；所述扰动评价模块根据分析结果对扰动事件进行评价；所述扰动预测模块根据分析结果预测一个时间段内扰动发生的概率和扰动的程度。2.根据权利要求1所述的结合数字孪生技术的智能ATS系统，其特征在于，客流信息包括：各个车站的实时客流数据、短时客流预测和长时客流预测数据；ATC系统信息包括：列车载客实况、备车实况、车辆运行、时刻表计划以及设备故障状态数据，还包括线路轨道条件、站台通行条件、车辆条件。3.根据权利要求1所述的结合数字孪生技术的智能ATS系统，其特征在于，所述的对扰动事件进行分析，指：对扰动事件进行判断、归类和分级，包括：判断：以一条线路在线运行列车的晚点总时间、最大晚点时间和平均时间来进行判断时候为扰动；归类：依据发生晚点的原因对扰动进行分类：分...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，
申请(专利权)人：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：