一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法及系統(tǒng)，該方案將機(jī)車車輛因素作為外部條件輸入，同時(shí)按信號系統(tǒng)的不利性原則考慮其它影響因素，從而簡化仿真的復(fù)雜度的效果；其次，突出信號系統(tǒng)控車模型在列車運(yùn)行仿真中的作用，考慮ATP超速防護(hù)模型及ATO速度控制模型的結(jié)合，高度擬合信號系統(tǒng)的控車效果，使仿真結(jié)果盡可能貼近實(shí)際情況，達(dá)到保證仿真精度的目標(biāo)；最后，仿真平臺以信號系統(tǒng)控制下的列車運(yùn)行仿真為核心，將信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)相關(guān)的追蹤間隔、折返間隔、閉塞設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算等相關(guān)參數(shù)在同一仿真平臺上生成，同時(shí)具備對運(yùn)營相關(guān)的運(yùn)行時(shí)間、旅行速度指標(biāo)的計(jì)算和分析功能，保證了數(shù)據(jù)的一致性并實(shí)現(xiàn)了功能的高度集成化。
【專利說明】
一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通和信息技術(shù)的快速發(fā)展，基于通信的列車控制系統(tǒng)(簡稱CBTC)在城市軌道交通信號系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。CBTC系統(tǒng)的大量應(yīng)用，有效的縮短了列車的追蹤間隔，提高了軌道交通的運(yùn)行效率。而CBTC系統(tǒng)投入工程應(yīng)用需要解決一系列工程相關(guān)的設(shè)計(jì)問題，在進(jìn)行信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的工程條件，確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)，計(jì)算各種技術(shù)指標(biāo)。這些需求是CBTC系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程中不曾涉及的內(nèi)容。因此，需要為信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)及評估系統(tǒng)性能指標(biāo)提供方法及手段，這是CBTC系統(tǒng)投入工程實(shí)施的必要前提條件。
[0003]實(shí)際情況是，設(shè)計(jì)院進(jìn)行信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通常使用牽引計(jì)算軟件進(jìn)行相關(guān)仿真和測算，只能初略評估系統(tǒng)能力，閉塞設(shè)計(jì)的結(jié)果也不精確，更不能確定信號系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。而信號系統(tǒng)供貨商在進(jìn)行系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)時(shí)，使用的方法和工具都是離散的，沒有基于統(tǒng)一的平臺，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的一致性差，計(jì)算效率低。
[0004]因此建立貼合CBTC列車控制模型，基于相關(guān)ΑΤΡ/ΑΤ0算法開發(fā)運(yùn)行仿真平臺，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)的快速、精確求算，對于CBTC系統(tǒng)順利投入工程應(yīng)用尤為重要。
[0005]目前，城市軌道交通運(yùn)行仿真方法主要有2種方案:
[0006]方案1:傳統(tǒng)的列車牽引計(jì)算仿真:主要用于分析計(jì)算列車運(yùn)行相關(guān)參數(shù)，用以解算列車質(zhì)量、運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間、制動以及能源消耗等相關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問題。該方案的缺點(diǎn)在于:I)不考慮信號系統(tǒng)控車模型，無法很好的擬合信號系統(tǒng)的控制曲線，無法精確評估相關(guān)運(yùn)營指標(biāo);2)對信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言只能提供初略運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行速度等相關(guān)運(yùn)營指標(biāo)，無法提供信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)所需的其它參數(shù);3)在進(jìn)行信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往提供不了傳統(tǒng)牽引計(jì)算模型對于機(jī)車性能、動力學(xué)相關(guān)仿真及實(shí)驗(yàn)參數(shù)的輸入，使得傳統(tǒng)牽引計(jì)算仿真不能滿足信號系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
[0007]方案2:基于列車控制模型的運(yùn)行仿真:仿真考慮了信號系統(tǒng)的控制模型，解決了傳統(tǒng)牽引計(jì)算仿真無法很好的擬合信號系統(tǒng)的控制曲線的問題，采用純虛擬或者虛實(shí)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)信號系統(tǒng)控制下的列車運(yùn)行仿真。該方案的缺點(diǎn)在于，對于列車控制模型的仿真與本發(fā)明類似，其主要目的在于在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建接近真實(shí)設(shè)備及系統(tǒng)的仿真環(huán)境，以便于進(jìn)行系統(tǒng)測試及故障模擬。其對于列車運(yùn)行的仿真在一定程度上可以驗(yàn)證系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)及系統(tǒng)性能指標(biāo)的正確性。但是，模型本身沒有考慮工程設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算模型，不能生成工程設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)，無法滿足工程設(shè)計(jì)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法及系統(tǒng)，其高度集成化且仿真精度高。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，包括:
[0011 ]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，用于存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用；
[0012]運(yùn)行仿真模塊，用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離；
[0013]追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔，還用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔；
[0014]折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔，還用于根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔；
[0015]閉塞設(shè)計(jì)模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置；
[0016]系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離；
[0017]統(tǒng)計(jì)分析模塊，用于利用運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度，還用于根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。
[0018]所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括:
[0019 ]信號系統(tǒng)及仿真參數(shù)表，其包含列車參數(shù)、信號系統(tǒng)參數(shù)與仿真參數(shù)；
[0020]列車加速度性能參數(shù)表，其包含不同速度下的加速度；
[0021]閉塞信息表，其包含信號機(jī)、保護(hù)區(qū)段邊界與填充應(yīng)答器位置；
[0022]坡度信息表，其包含坡度值與坡度起終點(diǎn)；
[0023]限速信息表，其包含限速值、限速起終點(diǎn)；
[0024]車站信息表，其包含車站位置與停站時(shí)間。
[0025]所述運(yùn)行仿真模塊包括:
[0026]主運(yùn)行仿真模塊，其包括:ATP限速邏輯模塊與ATO速度控制邏輯模塊;其中，所述ATP限速邏輯模塊，用于預(yù)定的安全制動模型，并結(jié)合緊急制動停車過程，生成緊急制動觸發(fā)速度曲線，再按照CBTC系統(tǒng)的安全原則確定ATP限速邏輯;之后，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初始化列車位置，并結(jié)合初始化列車位置與ATP限速邏輯計(jì)算當(dāng)前限速值;所述ATO速度控制邏輯模塊，用于根據(jù)CBTC系統(tǒng)的ATO控車原理建立ATO速度控制模型，并結(jié)合ATP限速下的列車自動運(yùn)行的規(guī)則和特性，根據(jù)ATO的運(yùn)行策略和算法確定ATO速度控制邏輯;之后，比較列車當(dāng)前速度與ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值的大小關(guān)系，并根據(jù)ATO速度控制邏輯控制列車速度，再按照距離步長累積獲得列車當(dāng)前位置，繼而計(jì)算列車的運(yùn)行時(shí)間；
[0027]制動距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATP制動距離;還用于根據(jù)ATO速度控制邏輯模塊控制的列車速度以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATO制動距離。
[0028]所述追蹤間隔計(jì)算模塊包括:
[0029]移動閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將運(yùn)行仿真起點(diǎn)至最近的前車位置的運(yùn)行時(shí)間與運(yùn)行仿真起點(diǎn)至本車當(dāng)前位置的運(yùn)行時(shí)間差作為前車位置對應(yīng)的追蹤間隔A;
[0030]固定閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的閉塞信息表確定閉塞分區(qū)位置與類型，從而確定追蹤列車位置及相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間；根據(jù)固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為閉塞分區(qū)限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的追蹤間隔B。
[0031 ]所述折返間隔計(jì)算模塊包括:
[0032]移動閉塞折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔A；
[0033]固定閉塞折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔B。
[0034]所述閉塞設(shè)計(jì)模塊包括:
[0035]填充應(yīng)答器布置模塊，用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，及信號機(jī)前的停車距離余量參數(shù)，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置;再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并在該列車位置上一填充應(yīng)答器；
[0036]區(qū)間信號機(jī)布置模塊，用于計(jì)算在不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)區(qū)間信號機(jī)，保證以該區(qū)間信號機(jī)為界的前后兩個(gè)閉塞分區(qū)固定閉塞追蹤結(jié)果相同；增設(shè)的區(qū)間信號機(jī)的位置計(jì)算過程如下:從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得的閉塞信息表中查找不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間，并獲得該區(qū)間上、下游信號機(jī)位置及類型，根據(jù)上、下游信號機(jī)位置及類型，以及固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理確定前、后車位置，結(jié)合前、后車位置以上游信號機(jī)為基礎(chǔ)，按距離步長確定新增的區(qū)間信號機(jī)的位置，并計(jì)算以新增的區(qū)間信號機(jī)的位置分界的上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間；若上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間相等，則在新增的區(qū)間信號機(jī)的位置上布置一區(qū)間信號機(jī)。
[0037]所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊包括:
[0038]信號機(jī)接近鎖閉距離計(jì)算模塊，用于從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)位置，并根據(jù)預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATP制動距離確定信號機(jī)位置前的緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為信號機(jī)接近鎖閉距離；
[0039]進(jìn)路觸發(fā)距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)從列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為進(jìn)路觸發(fā)距離。
[0040]一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法，包括:
[0041]利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用；
[0042]利用運(yùn)行仿真模塊根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離；
[0043]利用追蹤間隔計(jì)算模塊根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔；以及，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔；
[0044]利用折返間隔計(jì)算模塊根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔；以及，根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔；
[0045]利用閉塞設(shè)計(jì)模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置；
[0046]利用系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離；
[0047]利用統(tǒng)計(jì)分析模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度;并且，根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。
[0048]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該方案中重點(diǎn)放在信號系統(tǒng)控車的仿真上，將機(jī)車車輛因素作為車輛的外部條件輸入，同時(shí)按信號系統(tǒng)的不利性原則考慮其它影響因素，從而簡化仿真的復(fù)雜度的效果;其次，突出信號系統(tǒng)控車模型在列車運(yùn)行仿真中的作用，考慮ATP超速防護(hù)模型及ATO速度控制模型的結(jié)合，高度擬合信號系統(tǒng)的控車效果，使仿真結(jié)果盡可能貼近實(shí)際情況，達(dá)到保證仿真精度的目標(biāo);最后，仿真平臺以信號系統(tǒng)控制下的列車運(yùn)行仿真為核心，將信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)相關(guān)的追蹤間隔、折返間隔、閉塞設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算等所有工程設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)在同一仿真平臺上生成，同時(shí)具備對運(yùn)營相關(guān)的運(yùn)行時(shí)間、旅行速度指標(biāo)的計(jì)算和分析功能，保證了數(shù)據(jù)的一致性并實(shí)現(xiàn)了功能的高度集成化。
【附圖說明】
[0049]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0050]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)的示意圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的主運(yùn)行仿真模塊的工作流程圖；
[0052]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的制動距離計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0053]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的移動閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0054]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的固定閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0055]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的移動閉塞折返間隔計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0056]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的固定閉塞折返間隔計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0057]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的填充應(yīng)答器布置模塊的工作流程圖；
[0058]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的區(qū)間信號機(jī)布置模塊的工作流程圖；
[0059]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的信號機(jī)接近鎖閉距離計(jì)算模塊的工作流程圖；
[0060]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真平臺的進(jìn)路觸發(fā)距離計(jì)算模塊的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0062]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，其主要包括:
[0063]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，用于存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用。
[0064]運(yùn)行仿真模塊，用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離；
[0065]追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔，還用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔；
[0066]折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔，還用于根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔；
[0067]閉塞設(shè)計(jì)模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置；
[0068]系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離；
[0069]統(tǒng)計(jì)分析模塊，用于利用運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度，還用于根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。
[0070]為了便于理解，下面結(jié)合多個(gè)附圖對系統(tǒng)中的各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0071]1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊
[0072]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊主要由數(shù)據(jù)庫中存儲不同類別信息的數(shù)據(jù)表組成，在仿真程序中建立對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體或?qū)ο髞碜x取相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，并且將計(jì)算結(jié)果保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中，通過這種方式集中管理數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)清晰，運(yùn)行效率高。對應(yīng)每一個(gè)工程建立一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
[0073]所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括:
[0074]信號系統(tǒng)及仿真參數(shù)表，其包含列車參數(shù)、信號系統(tǒng)參數(shù)與仿真參數(shù)；
[0075]列車加速度性能參數(shù)表，其包含不同速度下的加速度；
[0076]閉塞信息表，其包含信號機(jī)、保護(hù)區(qū)段邊界與填充應(yīng)答器位置；
[0077]坡度信息表，其包含坡度值與坡度起終點(diǎn)；
[0078]限速信息表，其包含限速值、限速起終點(diǎn)；
[0079]車站信息表，其包含車站位置與停站時(shí)間。
[0080]此外，將最終的仿真結(jié)果以表格的形式存儲至基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊中，例如，仿真結(jié)果存儲表，可以包含列車位置、速度、時(shí)間及制動距離等。
[0081 ] 2、運(yùn)行仿真模塊
[0082]運(yùn)行仿真模塊是仿真平臺的核心模塊，主要包括由ATP限速邏輯模塊與ATO速度控制邏輯模塊組成的主運(yùn)行仿真模塊，以及制動距離計(jì)算模塊兩個(gè)部分。
[0083]其中，ATP限速邏輯模塊與ATO速度控制邏輯模塊的工作流程如圖2所示。
[0084]所述ATP限速邏輯模塊，用于預(yù)定的安全制動模型，并結(jié)合緊急制動停車過程，生成緊急制動觸發(fā)速度曲線，再按照CBTC系統(tǒng)的安全原則確定ATP限速邏輯;之后，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初始化列車位置，并結(jié)合初始化列車位置與ATP限速邏輯計(jì)算當(dāng)前限速值;所述ATO速度控制邏輯模塊，用于根據(jù)CBTC系統(tǒng)的ATO控車原理建立ATO速度控制模型，并結(jié)合ATP限速下的列車自動運(yùn)行的規(guī)則和特性，根據(jù)ATO的運(yùn)行策略和算法確定ATO速度控制邏輯;之后，比較列車當(dāng)前速度與ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值的大小關(guān)系，并根據(jù)ATO速度控制邏輯控制列車速度，再按照距離步長累積獲得列車當(dāng)前位置，繼而計(jì)算列車的運(yùn)行時(shí)間；
[0085]所述制動距離計(jì)算模塊的工作流程如圖3所示。其用于根據(jù)ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATP制動距離;還用于根據(jù)ATO速度控制邏輯模塊控制的列車速度以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATO制動距離。
[0086]3、追蹤間隔計(jì)算模塊
[0087]追蹤間隔計(jì)算模塊是具體功能模塊，包含移動閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊和固定閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊兩個(gè)子模塊。
[0088]所述移動閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊的工作流程如圖4所示。其用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將運(yùn)行仿真起點(diǎn)至最近的前車位置的運(yùn)行時(shí)間與運(yùn)行仿真起點(diǎn)至本車當(dāng)前位置的運(yùn)行時(shí)間差作為前車位置對應(yīng)的追蹤間隔Α;
[0089]固定閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊的工作流程如圖5所示。其用于根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的閉塞信息表確定閉塞分區(qū)位置與類型，從而確定追蹤列車位置及相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間；根據(jù)固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為閉塞分區(qū)限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的追蹤間隔B。
[0090]4、折返間隔計(jì)算模塊
[0091]所述折返間隔計(jì)算模塊是具體功能模塊，包含移動閉塞折返間隔計(jì)算模塊和固定閉塞折返間隔計(jì)算模塊兩個(gè)子模塊。
[0092]所述移動閉塞折返間隔計(jì)算模塊的工作流程如圖6所示。其用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔Α;
[0093]所述固定閉塞折返間隔計(jì)算模塊的工作流程如圖7所示。其用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔B。
[0094]5、閉塞設(shè)計(jì)模塊包括:
[0095]所述閉塞設(shè)計(jì)模塊是具體功能模塊，包含填充應(yīng)答器布置模塊和區(qū)間信號機(jī)布置模塊兩個(gè)子模塊。
[0096]所述填充應(yīng)答器布置模塊的工作流程如圖8所示。其用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，及信號機(jī)前的停車距離余量參數(shù)，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置;再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并在該列車位置上一填充應(yīng)答器；
[0097]所述區(qū)間信號機(jī)布置模塊的工作流程如圖9所示。其用于計(jì)算在不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)區(qū)間信號機(jī)，保證以該區(qū)間信號機(jī)為界的前后兩個(gè)閉塞分區(qū)固定閉塞追蹤結(jié)果相同；增設(shè)的區(qū)間信號機(jī)的位置計(jì)算過程如下:從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得的閉塞信息表中查找不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間，并獲得該區(qū)間上、下游信號機(jī)位置及類型，根據(jù)上、下游信號機(jī)位置及類型，以及固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理確定前、后車位置，結(jié)合前、后車位置以上游信號機(jī)為基礎(chǔ)，按距離步長確定新增的區(qū)間信號機(jī)的位置，并計(jì)算以新增的區(qū)間信號機(jī)的位置分界的上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間；若上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間相等，則在新增的區(qū)間信號機(jī)的位置上布置一區(qū)間信號機(jī)。
[0098]6、系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊包括:
[0099]所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊是具體功能模塊，包含信號機(jī)接近鎖閉距離計(jì)算模塊、進(jìn)路觸發(fā)距離計(jì)算模塊等兩子模塊。
[0100]所述信號機(jī)接近鎖閉距離計(jì)算模塊的工作流程如圖10所示。其用于從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)位置，并根據(jù)預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算至IJATP制動距離確定信號機(jī)位置前的緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為信號機(jī)接近鎖閉距離；
[0101]進(jìn)路觸發(fā)距離計(jì)算模塊的工作流程如圖11所示。其用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)從列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為進(jìn)路觸發(fā)距離。
[0102]7、統(tǒng)計(jì)分析模塊
[0103]所述統(tǒng)計(jì)分析模塊是輔助功能模塊，其包括:區(qū)間運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)模塊、全程運(yùn)行時(shí)間及速度統(tǒng)計(jì)模塊、追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)模塊。
[0104]其中，區(qū)間運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)模塊，用于利用運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間。
[0105]全程運(yùn)行時(shí)間及速度統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度。
[0106]追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)
i+o
[0107]本發(fā)明實(shí)施例的上述方案中，將機(jī)車車輛因素作為車輛的外部條件輸入，同時(shí)按信號系統(tǒng)的不利性原則考慮其它影響因素，從而簡化仿真的復(fù)雜度的效果;其次，突出信號系統(tǒng)控車模型在列車運(yùn)行仿真中的作用，考慮ATP超速防護(hù)模型及ATO速度控制模型的結(jié)合，高度擬合信號系統(tǒng)的控車效果，使仿真結(jié)果盡可能貼近實(shí)際情況，達(dá)到保證仿真精度的目標(biāo);最后，仿真平臺以信號系統(tǒng)控制下的列車運(yùn)行仿真為核心，將信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)相關(guān)的追蹤間隔、折返間隔、閉塞設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算等所有工程設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)在同一仿真平臺上生成，同時(shí)具備對運(yùn)營相關(guān)的運(yùn)行時(shí)間、旅行速度指標(biāo)的計(jì)算和分析功能，保證了數(shù)據(jù)的一致性并實(shí)現(xiàn)了功能的高度集成化。
[0108]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功會K。
[0109]本發(fā)明另一實(shí)施例中，還提供一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法，該方法基于前述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其包括:
[0110]利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用；
[0111]利用運(yùn)行仿真模塊根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離；
[0112]利用追蹤間隔計(jì)算模塊根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔；以及，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔；
[0113]利用折返間隔計(jì)算模塊根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔；以及，根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔；
[0114]利用閉塞設(shè)計(jì)模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置；
[0115]利用系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離；
[0116]利用統(tǒng)計(jì)分析模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度;并且，根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。
[0117]需要說明的是，上述方法中包含的各個(gè)功能模塊所實(shí)現(xiàn)的功能的具體實(shí)現(xiàn)方式在前面的實(shí)施例中已經(jīng)有詳細(xì)描述，故在這里不再贅述。
[0118]通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實(shí)施例可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，上述實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個(gè)非易失性存儲介質(zhì)(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。
[0119]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括: 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，用于存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用；運(yùn)行仿真模塊，用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離； 追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔，還用于根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔； 折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔，還用于根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔； 閉塞設(shè)計(jì)模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置； 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離； 統(tǒng)計(jì)分析模塊，用于利用運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，還用于根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度，還用于根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括: 信號系統(tǒng)及仿真參數(shù)表，其包含列車參數(shù)、信號系統(tǒng)參數(shù)與仿真參數(shù)； 列車加速度性能參數(shù)表，其包含不同速度下的加速度； 閉塞信息表，其包含信號機(jī)、保護(hù)區(qū)段邊界與填充應(yīng)答器位置； 坡度信息表，其包含坡度值與坡度起終點(diǎn)； 限速信息表，其包含限速值、限速起終點(diǎn)； 車站信息表，其包含車站位置與停站時(shí)間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)行仿真模塊包括: 主運(yùn)行仿真模塊，其包括:ATP限速邏輯模塊與ATO速度控制邏輯模塊;其中，所述ATP限速邏輯模塊，用于預(yù)定的安全制動模型，并結(jié)合緊急制動停車過程，生成緊急制動觸發(fā)速度曲線，再按照CBTC系統(tǒng)的安全原則確定ATP限速邏輯;之后，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初始化列車位置，并結(jié)合初始化列車位置與ATP限速邏輯計(jì)算當(dāng)前限速值;所述ATO速度控制邏輯模塊，用于根據(jù)CBTC系統(tǒng)的ATO控車原理建立ATO速度控制模型，并結(jié)合ATP限速下的列車自動運(yùn)行的規(guī)則和特性，根據(jù)ATO的運(yùn)行策略和算法確定ATO速度控制邏輯;之后，比較列車當(dāng)前速度與ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值的大小關(guān)系，并根據(jù)ATO速度控制邏輯控制列車速度，再按照距離步長累積獲得列車當(dāng)前位置，繼而計(jì)算列車的運(yùn)行時(shí)間； 制動距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)ATP限速邏輯模塊計(jì)算到的當(dāng)前限速值以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATP制動距離;還用于根據(jù)ATO速度控制邏輯模塊控制的列車速度以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)坡度值按照時(shí)間步長計(jì)算并累積運(yùn)行距離直至停止，獲得ATO制動距離。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述追蹤間隔計(jì)算模塊包括: 移動閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將運(yùn)行仿真起點(diǎn)至最近的前車位置的運(yùn)行時(shí)間與運(yùn)行仿真起點(diǎn)至本車當(dāng)前位置的運(yùn)行時(shí)間差作為前車位置對應(yīng)的追蹤間隔A; 固定閉塞追蹤間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的閉塞信息表確定閉塞分區(qū)位置與類型，從而確定追蹤列車位置及相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間；根據(jù)固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理與運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間，以及預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離與列車的長度確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為閉塞分區(qū)限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的追蹤間隔B。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述折返間隔計(jì)算模塊包括: 移動閉塞折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔A; 固定閉塞折返間隔計(jì)算模塊，用于根據(jù)具體折返站型和折返交路按照折返間隔原理確定折返限制點(diǎn)，并利用所述折返限制點(diǎn)、列車制動距離與預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離確定追蹤列車位置，繼而結(jié)合固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理，確定最近的前車位置，將前車位置的運(yùn)行時(shí)間與追蹤列車位置的運(yùn)行時(shí)間差作為折返限制點(diǎn)至前車位置對應(yīng)的折返間隔B。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述閉塞設(shè)計(jì)模塊包括: 填充應(yīng)答器布置模塊，用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，及信號機(jī)前的停車距離余量參數(shù)，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置;再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并在該列車位置上一填充應(yīng)答器； 區(qū)間信號機(jī)布置模塊，用于計(jì)算在不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)區(qū)間信號機(jī)，保證以該區(qū)間信號機(jī)為界的前后兩個(gè)閉塞分區(qū)固定閉塞追蹤結(jié)果相同；增設(shè)的區(qū)間信號機(jī)的位置計(jì)算過程如下:從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得的閉塞信息表中查找不滿足固定閉塞追蹤間隔要求的區(qū)間，并獲得該區(qū)間上、下游信號機(jī)位置及類型，根據(jù)上、下游信號機(jī)位置及類型，以及固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理確定前、后車位置，結(jié)合前、后車位置以上游信號機(jī)為基礎(chǔ)，按距離步長確定新增的區(qū)間信號機(jī)的位置，并計(jì)算以新增的區(qū)間信號機(jī)的位置分界的上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間；若上、下游閉塞分區(qū)列車間隔時(shí)間相等，則在新增的區(qū)間信號機(jī)的位置上布置一區(qū)間信號機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊包括: 信號機(jī)接近鎖閉距離計(jì)算模塊，用于從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)位置，并根據(jù)預(yù)設(shè)的安全保護(hù)距離以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATP制動距離確定信號機(jī)位置前的緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)從緊急制動觸發(fā)點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為信號機(jī)接近鎖閉距離； 進(jìn)路觸發(fā)距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的閉塞信息表中獲得的信號機(jī)的位置，并結(jié)合運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到ATO制動距離，來確定區(qū)間信號機(jī)前的列車減速點(diǎn)位置，再根據(jù)預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)從列車減速點(diǎn)位置回溯延時(shí)前的列車位置，并將該列車位置與信號機(jī)之間的距離作為進(jìn)路觸發(fā)距離。8.一種基于模型驅(qū)動的城市軌道交通運(yùn)行仿真方法，其特征在于，包括: 利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊存儲與城市軌道交通運(yùn)行仿相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供其他模塊的調(diào)用；利用運(yùn)行仿真模塊根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算當(dāng)前限速值，繼而計(jì)算列車當(dāng)前位置、運(yùn)行時(shí)間以及制動距離； 利用追蹤間隔計(jì)算模塊根據(jù)移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的移動閉塞追蹤間隔；以及，根據(jù)讀取到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算全線的固定閉塞追蹤間隔； 利用折返間隔計(jì)算模塊根據(jù)折返站折返限制條件、移動閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算移動閉塞折返間隔；以及，根據(jù)折返站折返限制條件、固定閉塞條件下列車間隔防護(hù)原理以及運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離、運(yùn)行時(shí)間來計(jì)算固定閉塞折返間隔； 利用閉塞設(shè)計(jì)模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離，以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算區(qū)間信號機(jī)對應(yīng)的填充應(yīng)答器的位置；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離與追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的固定閉塞追蹤間隔，按照設(shè)定的固定閉塞追蹤間隔指標(biāo)，計(jì)算不滿足設(shè)定追蹤間隔要求的區(qū)間增設(shè)信號機(jī)的位置； 利用系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的系統(tǒng)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算信號機(jī)接近鎖閉距離；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到制動距離以及預(yù)設(shè)的進(jìn)路觸發(fā)延時(shí)參數(shù)來計(jì)算進(jìn)路觸發(fā)距離； 利用統(tǒng)計(jì)分析模塊根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車當(dāng)前位置與運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中車站信息表的車站位置，以車站為分區(qū)計(jì)算區(qū)間運(yùn)行時(shí)間；以及，根據(jù)運(yùn)行仿真模塊計(jì)算到列車位置與運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)全程運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算全程運(yùn)行速度;并且，根據(jù)追蹤間隔計(jì)算模塊計(jì)算到的追蹤間隔信息，以站間為單位獲取追蹤間隔最大值對應(yīng)的后車位置及速度作為追蹤間隔限制點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。
【文檔編號】G06F17/50GK105912815SQ201610289767
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】徐意, 郜洪民, 尹遜政, 王芃, 李亮, 許碩, 孟軍, 王超, 陳寧寧, 鄭偉, 孫磊, 王俊鋒, 徐偉, 王琳, 王鯤
【申請人】中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所, 中國鐵道科學(xué)研究院, 北京市華鐵信息技術(shù)開發(fā)總公司, 北京銳馳國鐵智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司