一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统及方法与流程

1.本发明涉及轨道交通调试技术领域，尤其是指一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统及方法。


背景技术：

2.在轨道交通信号系统筹备阶段，需要对待投入轨道交通信号系统的轨道交通线路进行功能调试，从而保障其传统的调试方法需经历一系列设备到货、设备安装、设备调试、室内外一致性检查、单车调试、多车调试、信号系统综合联调等复杂的环节，这种串行的施工工序所需时间长，涉及子系统较多，一旦遇到问题，短时间内难以排查得到原因，项目建设进度推进速度也会较慢。且传统的轨道交通信号系统的调试一般需要先完成联锁系统内部调试以及所有轨旁设备的独立调试，再进行车载系统的静态调试、线路分段勘测等工作，其次获得第三方授权的动车证书等，最后才能进行轨旁真实轨旁设备与车载系统的联动接口测试，若直接在完成轨道交通信号建设后再进行调试，调试时间长且效率低。但若直接采用虚拟仿真方式来实现轨道交通信号系统的调试，又存在着真实性不足，功能不够完善等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统及方法，能够通过虚实联动方式来实现列车在轨道线路上的运行情况模拟，从而实现虚拟列车在真实轨道线路上的运行以及真实列车在虚拟轨道线路上的运行，实现了轨道交通信号系统的并行调试，能够解决现有的调试方法中存在的调试环节多，调试时间长且效率低的问题，使得轨道交通信号系统的调试效率能够得到提高，且保障了调试的真实性。
4.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
5.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动方法，包括：
6.根据待测试轨道线路构建虚拟轨道线路，并获取已经投入使用的真实轨道线路，通过逻辑连接虚拟轨道线路和真实轨道线路；
7.确定每个真实列车以及每个虚拟列车的初始位置，根据测试需求分别规划每个真实列车以及每个虚拟列车的运行轨迹；
8.当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路；
9.实时监测所有虚拟列车以及所有真实列车的列车状态，根据所有虚拟列车和所有真实列车的列车状态以及对应的进路办理结果确定轨道交通信号系统的调试结果。
10.进一步的，当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，虚拟站台还根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在虚拟轨道线路上
运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，真实站台根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在真实轨道线路上运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，虚拟站台和真实站台根据对应计算得到的列车位置分别确定虚拟轨道线路以及真实轨道线路中轨道区段的实时占用情况。
11.进一步的，真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路后，还实时监测虚拟列车或真实列车的进站情况，在虚拟列车或真实列车进站后，虚拟列车或真实列车与对应的虚拟站台或真实站台建立通信并获取对应的站台门状态，并在虚拟列车或真实列车进站后，开启对应的站台门。
12.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统包括实物端、列车端和仿真端，所述实物端和仿真端分别与列车端进行通信连接，所述实物端还与仿真端通信连接；
13.所述实物端，包括真实站台、真实轨旁设备和真实轨道线路，所述实物端根据真实站台的真实轨旁设备发送和接收信息，并与列车端以及仿真端进行数据交互；
14.所述仿真端，包括虚拟站台、虚拟轨旁设备和虚拟轨道线路，所述仿真端通过虚拟站台的虚拟设备发送和接收信息，并与列车端以及实物端进行数据交互；
15.所述虚拟轨道线路和真实轨道线路逻辑相连；
16.所述列车端，包括虚拟列车和真实列车，所述虚拟列车和真实列车与虚拟轨道线路以及真实轨道线路相互配合，模拟仿真轨道线路运营情况。
17.进一步的，所述真实列车与虚拟列车均可在真实轨道线路或虚拟轨道线路上运行。
18.进一步的，所述实物端还包括真实联锁子系统、真实zc子系统、车站ats子系统和车站中心。
19.进一步的，所述仿真端包括虚拟联锁子系统、虚拟zc子系统以及虚拟occ设备。
20.本发明的有益效果是：
21.发挥了虚拟设备在便捷性、安全性、信息性等方面的优势，并结合实际设备进行虚实联动测试，打造了真实又安全的测试环境。虚实联动的方式可以摆脱传统的轨道交通信号系统调试对于调试功能的限制，从传统的串行测试变为了并行调试，能够提供虚拟列车预先完成轨旁设备的联动测试，也能够在轨旁设备未安装完成时，对真实的车载系统进行车辆内部调试或者车载系统与轨旁设备联动接口测试，还能够让列车不到正线的情况下完成车辆与车载信号系统的接口调试、车载系统与轨旁设备的接口功能测试，大大缩短了调试的时间，提高了调试效率。且通过虚拟轨道代替正在调试的线路，能够降低其对于已经投入运营线路的影响，降低了新线路接入的失败几率和测试成本。
附图说明
22.图1是本发明的一种结构示意图；
23.图2是本发明的一种流程示意图；
24.图3是本发明实施例的一种虚拟列车在真实轨道线路上运行场景的示意图；
25.图4是本发明实施例的一种真实列车在虚拟轨道线路上运行场景的示意图；
26.图5是本发明实施例的一种虚拟列车和真实列车在真实轨道线路上交路运行场景的示意图。
27.其中：1、实物端，11、真实站台，12、真实轨旁设备，13、真实轨道线路，2、仿真端，21、虚拟站台，22、虚拟轨旁设备，23、虚拟轨道线路，3、列车端，31、虚拟列车，32、真实列车。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
29.实施例：
30.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统，如图1所示，包括实物端1、列车端3和仿真端2，所述实物端和仿真端分别与列车端进行通信连接，所述实物端还与仿真端通信连接；
31.所述实物端，包括真实站台11、真实轨旁设备12和真实轨道线路13，所述实物端根据真实站台的真实轨旁设备发送和接收信息，并与列车端以及仿真端进行数据交互；
32.所述仿真端，包括虚拟站台21、虚拟轨旁设备22和虚拟轨道线路23，所述仿真端通过虚拟站台的虚拟设备发送和接收信息，并与列车端以及实物端进行数据交互；
33.所述虚拟轨道线路和真实轨道线路逻辑相连；
34.所述列车端，包括虚拟列车31和真实列车32，所述虚拟列车和真实列车与虚拟轨道线路以及真实轨道线路相互配合，模拟仿真轨道线路运营情况。
35.虚拟轨旁设备和真实轨旁设备通信连接，能够交互轨旁设备状态和控车指令等信息。
36.仿真端包括若干个虚拟站台，实物端也包括若干个真实站台。
37.所述真实列车与虚拟列车均可在真实轨道线路或虚拟轨道线路上运行。
38.所述实物端还包括真实联锁子系统、真实zc子系统、车站ats子系统和车站中心。
39.所述仿真端包括虚拟联锁子系统、虚拟zc子系统以及虚拟occ设备。
40.除此之外，实物端和仿真端都包括对应的站台门、ibp盘等设备，能够模拟列车在轨道上的完整运行过程。
41.所述虚拟occ设备包括虚拟ats子系统和虚拟车站中心。所述虚拟occ设备具备发送控车指令和监督列车状态的功能。同样的，虚拟occ设备也同时与虚拟轨旁设备以及真实轨旁设备通信，能够同时控制虚拟轨旁设备以及真实轨旁设备，并能够监督虚拟轨旁设备以及真实轨旁设备。
42.所述zc子系统指的是轨道交通信号系统中的区域控制器子系统，所述车站ats子系统指的是列车自动监控系统，能够实现对于列车的实时监控。
43.真实轨旁设备包括计轴、信标、信号机、道岔、站台及其相关信号设备。
44.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动方法，如图2所示，包括：
45.根据待测试轨道线路构建虚拟轨道线路，并获取已经投入使用的真实轨道线路，通过逻辑连接虚拟轨道线路和真实轨道线路；
46.确定每个真实列车以及每个虚拟列车的初始位置，根据测试需求分别规划每个真实列车以及每个虚拟列车的运行轨迹；
47.当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路；
48.实时监测所有虚拟列车以及所有真实列车的列车状态，根据所有虚拟列车和所有真实列车的列车状态以及对应的进路办理结果确定轨道交通信号系统的调试结果。
49.当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，虚拟站台还根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在虚拟轨道线路上运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，真实站台根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在真实轨道线路上运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，虚拟站台和真实站台根据对应计算得到的列车位置分别确定虚拟轨道线路以及真实轨道线路中轨道区段的实时占用情况。
50.真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路后，还实时监测虚拟列车或真实列车的进站情况，在虚拟列车或真实列车进站后，虚拟列车或真实列车与对应的虚拟站台或真实站台建立通信并获取对应的站台门状态，并在虚拟列车或真实列车进站后，开启对应的站台门。
51.所述虚实联动场景具体包括有虚拟列车在真实轨道线路上运行场景、真实列车在虚拟轨道线路上运行场景以及虚拟列车和真实列车在真实轨道线路上交路运行场景。
52.所述虚拟列车在真实轨道线路上运行时，其运行场景图如图3所示。
53.在该场景下，存在多辆虚拟列车在真实轨道上运行，并通过真实轨旁设备给虚拟列车办理列车进路、移动授权等。
54.当虚拟列车压入或出清真实轨道区段后，真实轨旁设备对应的hmi界面上能够正确显示对应的轨道区段的占用或出清情况。
55.当虚拟列车在站台区域停准后，能够联动真实站台门开关；
56.真实ats子系统的界面上能够显示虚拟列车的开关门情况。
57.而通过操作真实站台的紧急停车按钮，也能够联动进入站台区域的虚拟列车实施紧急停车；
58.虚拟列车在接近、进入、离开真实站台时，也能够联动真实站台内的乘客信息设备pis和广播设备pa工作，对虚拟列车的状态进行反馈。
59.具体的，在虚拟列车压入或出清轨道区段后，真实轨旁设备对应的hmi界面上显示对应的轨道区段的占用或出清情况的具体过程为：
60.虚拟列车将设定的初始位置告诉真实联锁子系统和真实zc子系统，虚拟列车的仿真软件通过车载动力学模型与cc软件相结合，在任意条件下实时计算列车当前速度、位置和位移等信息，虚拟列车将计算出的列车位置转化为轨道区段的实时占用情况，并将轨道区段占用信息输出给真实联锁子系统中联锁机柜中的vib板。当真实联锁子系统收到轨道区段占用信息，则认为区段被占用，真实ats子系统和hmi界面根据联锁机柜传输的区段占用信息进行相关显示。
61.所述cc软件为仿真建模软件。
62.虚拟列车在站台区域停准后，联动真实站台门开关的具体过程为：
63.将虚拟列车的车载系统通过网线接入到轨道交通信号系统的安全环网中，并保证其和轨道交通信号系统中任意子系统的通信正常。通过外接驾驶台仿真设备控制虚拟列车在真实轨道上运行至真实站台；虚拟列车进站后，与真实站台建立通信并获取站台门状态。虚拟列车到站停稳挺准后，cc软件发送开门命令到真实联锁子系统；真实联锁子系统收到
cc软件发来的开门命令后，驱动相关站台门的开门继电器吸起，站台门检测到相关站台门开门继电器吸起后，将对应站台门打开。
64.真实列车在虚拟轨道线路上运行时，其运行场景图如图4所示。
65.在该场景下，存在多辆真实列车在虚拟轨旁设备上追踪运行，并通过虚拟轨旁设备给真实列车办理进路、移动授权等。
66.真实列车压入或出清虚拟轨迹区段后，虚拟轨旁设备的界面上能够正确显示对应的区段占用或出清情况。
67.当真实列车在虚拟站台停准后，能够让列车车门与虚拟站台门联动开关；
68.虚拟occ设备的hmi界面上能够显示虚拟站台内各站台门的开关状态。
69.且在真实列车接近、进入或离开虚拟站台时，能够联动真实列车内的广播设备工作。
70.具体的，真实列车压入或出清虚拟轨迹区段后，虚拟轨旁设备的hmi界面上显示对应的区段占用或出清情况的具体过程为：
71.将真实轨道线路在仿真端划分成若干个虚拟联锁集中站及zc管辖区域，并采用虚拟计轴给真实轨道线路划分逻辑区段，根据场景需求增加虚拟站台及站台相关轨旁设备等信号元素，实现虚拟轨道线路的构建，将虚拟站台的虚拟网络通过网线接入到真实列车的车载系统网络中，确保虚拟轨旁设备与真实列车通信正常。真实列车通过速度传感器以及雷达设备实时检测列车速度、位移和位置，并实时将列车的位置转化为虚拟计轴区段所在位置，形成轨道数据中的偏移量，获取占用和出清的两种状态值，发送给虚拟联锁子系统。虚拟occ设备和hmi界面根据虚拟联锁子系统传输的虚拟计轴的占用或出清状态显示对应区段的占用或出清情况。
72.虚拟列车和真实列车在真实轨道线路上交路运行时，其运行场景图如图5所示。
73.在该场景下，虚拟列车和真实列车同时在真实轨道线路上混跑和追踪运行。
74.虚拟轨旁设备和真实轨旁设备实时通信，给虚拟列车和真实列车办理跨区域的列车进路，同时还给虚拟列车和真实列车办理区域交接、计算跨区域移动授权等业务。
75.虚拟occ设备与真实轨旁设备通信，两者可以交接控制权限，给虚拟列车和真实列车发送控车信息，所述控车信息包括扣车、区间运行时分等。
76.当虚拟列车和真实列车同时在真实轨道线路上混跑和追踪运行时，虚拟列车与真实列车同时给真实zc子系统发送位置信息，真实zc子系统收到列车发送的位置信息后，不区分列车属性为其计算移动授权信息，且虚拟列车与真实列车之间按照真实列车运行的方式进行追踪。
77.虚拟轨旁设备和真实轨旁设备通信，给虚拟列车和真实列车办理跨区域的列车进路的具体过程为：
78.将虚拟联锁集中站接入真实联锁安全环网，双方保持站间通信，虚拟联锁集中站生成进路始端信号，并向邻站真实联锁区发送进路始端信号。真实联锁区收到进路始端信号后，双方检查进路开放条件，使两边站场进路锁闭，真实联锁区侧显示邻站照查。
79.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

技术特征：
1.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动方法，其特征在于，包括：根据待测试轨道线路构建虚拟轨道线路，并获取已经投入使用的真实轨道线路，通过逻辑连接虚拟轨道线路和真实轨道线路；确定每个真实列车以及每个虚拟列车的初始位置，根据测试需求分别规划每个真实列车以及每个虚拟列车的运行轨迹；当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路；实时监测所有虚拟列车以及所有真实列车的列车状态，根据所有虚拟列车和所有真实列车的列车状态以及对应的进路办理结果确定轨道交通信号系统的调试结果。2.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通信号系统的虚实联动方法，其特征在于，当所有真实列车和所有虚拟列车均根据规划的运行轨迹运行后，虚拟站台还根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在虚拟轨道线路上运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，真实站台根据列车起始位置、列车行驶速度和列车行驶位移信息实时计算在真实轨道线路上运行的每个真实列车和每个虚拟列车的列车位置，虚拟站台和真实站台根据对应计算得到的列车位置分别确定虚拟轨道线路以及真实轨道线路中轨道区段的实时占用情况。3.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通信号系统的虚实联动方法，其特征在于，真实站台和虚拟站台分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路后，还实时监测虚拟列车或真实列车的进站情况，在虚拟列车或真实列车进站后，虚拟列车或真实列车与对应的虚拟站台或真实站台建立通信并获取对应的站台门状态，并在虚拟列车或真实列车进站后，开启对应的站台门。4.一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统，其特征在于，包括实物端、列车端和仿真端，所述实物端和仿真端分别与列车端进行通信连接，所述实物端还与仿真端通信连接；所述实物端，包括真实站台、真实轨旁设备和真实轨道线路，所述实物端根据真实站台的真实轨旁设备发送和接收信息，并与列车端以及仿真端进行数据交互；所述仿真端，包括虚拟站台、虚拟轨旁设备和虚拟轨道线路，所述仿真端通过虚拟站台的虚拟设备发送和接收信息，并与列车端以及实物端进行数据交互；所述虚拟轨道线路和真实轨道线路逻辑相连；所述列车端，包括虚拟列车和真实列车，所述虚拟列车和真实列车与虚拟轨道线路以及真实轨道线路相互配合，模拟仿真轨道线路运营情况。5.根据权利要求4所述的一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统，其特征在于，所述真实列车与虚拟列车均可在真实轨道线路或虚拟轨道线路上运行。6.根据权利要求4所述的一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统，其特征在于，所述实物端还包括真实联锁子系统、真实zc子系统、车站ats子系统和车站中心。7.根据权利要求4所述的一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统，其特征在于，所述仿真端还包括虚拟联锁子系统、虚拟zc子系统以及虚拟occ设备。

技术总结
本发明提供了一种基于轨道交通信号系统的虚实联动系统及方法，所述虚实联动系统包括实物端、列车端和仿真端，所述实物端和仿真端分别与列车端进行通信连接，所述实物端还与仿真端通信连接。所述虚实联动方法具体为：构建虚拟轨道线路，并获取真实轨道线路，通过逻辑连接虚拟轨道线路和真实轨道线路；确定每个真实列车以及每个虚拟列车的初始位置，并分别规划所有列车的运行轨迹；分别通过对应的真实轨旁设备以及虚拟轨旁设备办理对应虚拟列车或真实列车的进路，实时监测所有列车的列车状态，根据列车状态以及进路办理结果确定轨道交通信号系统的调试结果。本发明能够大大缩短轨道交通通信系统调试的时间，有效提高调试效率。率。率。


技术研发人员：王俊康 周依洁 刘爱军 鲍永强 黄瑞祥
受保护的技术使用者：浙江众合科技股份有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/3/28