一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法技术方案

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法，涉及城市轨道交通技术培训领域。所述方法包含场景保存流程与场景注入流程，所述场景保存流程将城市轨道交通仿真信号系统的站场状态保存为场景文件；在需要加载场景时通过场景注入流程，使用场景文件恢复站场状态。解决了现有城市轨道交通仿真信号系统在培训前等待加载场景时间长的问题，将原有加载场景方法所需时间缩短至30秒以内；通过所述教员系统截取子系统数据包的方式，克服了城市轨道交通仿真信号系统中各子系统状态同步的难点；通过在场景注入的过程中增加场景文件的校验，确保场景注入过程的安全性与正确性，避免场景保存与注入过程中因为数据包问题引发的异常。引发的异常。引发的异常。

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法
所属

[0001]本专利技术涉及城市轨道交通技术培训领域，具体涉及一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法。

技术介绍

[0002]城市轨道交通作为城市公共交通中高运量骨干运输网，对缓解城市交通拥堵起到了至关重要的作用。随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通路网联通性不断增强，并且随着不断提升的客流需求，城市轨道交通列车发车间隔也不断缩短。当出现突发事故时，若处理方式不得当，会造成客流在事故线路或联通的车站出现短时间的大量聚集，会造成大客流隐患，严重影响道路交通服务水平。在城市轨道交通突发事件处理中，行车调度员作为城市轨道交通的运行的指挥官，其应急调度决策的准确性与高效性直接影响了应急处置的效率。
[0003]城市轨道交通仿真系统通过软件仿真的方式，旨在提高行车调度员应对突发事件与应急场景的能力，增加城市轨道交通行车调度员应对突发事件实战经验。
[0004]城市轨道交通信号仿真系统是城市轨道交通仿真系统中的重要组成部分，用于支撑行车调度培训软件的运行环境。城市轨道交通信号仿真系统为分布式系统，包含众多子系统，每个子系统实现不同的功能，且不同的子系统运行在不同的设备上。子系统之间具有数据交互，不同子系统在数据流中通过UDP收、发数据包进行周期性通信，通过数据包发送指令、数据以及状态，实现在不同子系统之间的状态同步。
[0005]城市轨道交通信号仿真系统包括： ZC（Zone Controller）区域控制器仿真系统、CI（Computer Interlocking）联锁设备仿真系统、VOBC（Vehicle on board Control）虚拟列车仿真系统、DSU（Database Storage Unit）数据库存储单元、ATS（Automatic Train Supervision）系统等子系统。子系统之间的数据交互内容包括但不限于：ATS系统向CI发送进路办理命令、道岔操作命令、信号机属性设置命令；CI向ATS系统发送信号机状态、道岔状态、区段状态；ATS系统向VOBC发送列车运行控制命令；VOBC向ATS系统发送列车位置；ZC系统向VOBC发送移动授权极限；VOBC向ZC系统发送列车位置等等。
[0006]在城市轨道交通信号仿真软件的培训场景中，通常包含20至30个车站、数量众多的信号机、区段、道岔、列车同时运行。在城市轨道交通调度培训时需要不同的场景试卷，每一套试卷中均需要特定的场景支撑，例如早高峰场景，培训之前需要针对场景进行加载。由于城市轨道交通信号仿真软件中车站、信号机、区段、道岔、列车较多，场景构成非常复杂。
[0007]现有场景注入的方法通常为两种：倍速运行方法与设置虚拟时间方法。倍速运行方法使场景从出车前至培训场景指定时间之间通过倍速的方式运行，以达到节约时间的目的。倍速运行方法中，运行倍数低（2
‑
3倍）时，优化效果不明显，每次培训前仍需要等待较长时间；运行倍数高（10
‑
20倍）时，会导致运行无法满足信号原理，违背联锁逻辑。设置虚拟时间方法中，设置培训场景虚拟时间，并通过手动新建列车、下发车次号来实现培训场景注入的等同效果。以线路40辆车为例，新建一辆车花费45秒计算，共耗时30分钟，每次培训前均
需要等待30分钟，等待时间过长。现阶段两种方法均存在培训前加载场景等待时间过长的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法，用以解决现有技术中培训前加载场景时间过长的问题。所述方法具体包括场景的保存与注入。
[0009]所述场景保存是将正常运行中的城市轨道交通信号仿真系统中的某一时刻的状态进行断面保存。为截取、保存需要的场景，在某一时间点执行场景保存。教员系统将各个子系统通过网关、应用发送的数据包在所述时间点进行截取，进行组包并保存为场景数据文件。所述场景保存包含以下步骤：（1）站场运行至试卷所需要的时间点，所述教员系统点击保存按钮，开始所述场景保存；（2）所述教员系统获取按下保存按钮时的虚拟时间，作为截取的时间点；（3）所述教员系统从网关、应用的数据流中接收到所述信号仿真系统各个子系统的数据包，所述数据包内包含各个子系统发送时的虚拟时间、有关子系统状态的数组数据、子系统设备ID。所述教员系统根据获取的所述虚拟时间截取各个子系统发送的所述数据包。所述教员系统通过截取所述指定虚拟时间的数据包，实现在分布式系统中各个软件的状态同步；（4）所述教员系统将所述截取数据依照VOBC、轨旁、ATS、DSU、联锁、ZC的顺序进行组包成为所处场景数据（.scene）文件；（5）将所述场景数据文件解析为二进制场景数据文件，将所述二进制场景数据文件存储于数据库中，用场景ID区分不同的二进制场景文件。
[0010]所述场景注入时，所述教员系统对所述场景数据文件进行解包。教员系统通过网关、应用系统使用UDP向各个子系统发送对应的数据包，各个子系统接到所述数据包后，与当前数据进行兼容性处理。完成所述兼容性处理后的各个子系统通过所述网关、应用系统向所述教员系统发送数据包。教员系统在所述应用系统接收所述数据包后，与所述场景数据文件进行对比，对比通过后向各个子系统下发场景开始命令，视为完成场景注入过程。对比不通过，视为场景注入失败，向具有差异的子系统重新发送所述场景数据包，重新进行注入。所述场景注入包含以下步骤：（1）所述教员端开始注入场景；（2）所述教员系统根据所述场景ID在数据库内搜索储存的二进制场景文件；（3）所述教员系统解析所述二进制文件，经过解析，所述二进制文件解析为所述场景数据文件；（4）为完成场景注入过程，防止新旧数据产生兼容性冲突，所述教员系统向信号仿真系统中各个子系统发送场景暂停命令；（5）所述教员系统对所述场景数据文件进行解析，根据所述场景数据文件中属于不同子系统的数据进行分包和组包；（6）所述教员系统通过应用、网关向各个子系统发送与其对应的数据包。发送按照VOBC、轨旁、ATS、DSU、联锁、ZC的顺序进行。
[0011]（7）所述子系统接收到所述数据包后，与当前状态进行兼容性处理，按所述数据包数据设置状态，实现新旧数据的更替，完成子系统的数据注入；（8）由于UDP传输，所述子系统数据注入完成后不会向所述教员系统发送注入完成的消息。为保证注入成功，所述教员系统在等待10秒后，向各子系统发送指令，子系统接到指令后，通过网关、应用，向所述教员系统发送数据包，数据包内包含自身状态，所述教员系统从应用接收数据包，与场景文件数据进行对比，若对比通过则进行步骤（9），若对比不通过则重新执行步骤（6）；（9）所述教员系统向各子系统发送场景开始命令，场景注入完成。
[0012]由上述所述技术方案可知，本专利技术是一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法。本专利技术解决了城市轨道交通信号仿真系统作为分布式系统而导致的各子系统保存场景数据一致性的难点。在场景注入过程中，本专利技术完成了场景文件的校验，确保各子系统均正确的完成注入后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通仿真信号系统的场景保存与注入方法，其特征在于，包括：场景保存流程、场景注入流程、场景文件结构；其中，所述场景保存流程用于将城市轨道交通仿真信号系统及其子系统中某一时刻状态保存至场景文件中；所述场景注入流程用于将保存的场景文件注入到城市轨道交通仿真信号系统及其子系统中，实现培训场景快速加载的目的；所述场景文件结构用于保存城市轨道交通仿真信号系统及其各子系统的状态数据，所述场景文件中使用设备ID对应数据所属子系统，根据协议使用两个字节代表数据用途。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述场景保存流程包括：获取虚拟时间、截取数据包、数据包组包、二进制解析；其中：所述获取虚拟时间：所述教员系统获取按下保存按钮时的虚拟时间，所述虚拟时间作为场景保存截取的时间点；所述截取数据包：在城市轨道交通仿真信号系统子系统通过应用网关发送的数据流内截取对应虚拟时间的数据包；所述数据包组包：所述教员系统将所述截取数据包依照一定顺序进行组包成为所述场景数据文件；所述二进制解析：将所述场景数据文件解析为二进制场景数据文件，将所述二进制场景数据文件存储于数据库中，完成场景保存的流程。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述场景注入流程包括：搜索场景文件、二进制文件解析、场景暂停、场景文件解包、发送场景注入数据包、子系统状态更新、注入校验；其中：所述搜索场景文件：所述教员系统根据所述考试场景ID在数据库中获取存储的所述二进制场景文件；所述二进制文件解析：所述教员系统对所述文件进行解析，所述二进制文件解析为Json格式的所述场景数据文件；所述场景暂停：所述教...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文，程浩，禹丹丹，豆飞，李征，刘洁，顾御坤，宁尧，韩庆龙，张惠茹，
申请(专利权)人：北京市地铁运营有限公司技术创新研究院分公司，
类型：发明
国别省市：