CN101937231A - 一种仿真测试运行系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真测试运行系统，用于中国列车控制系统3级CTCS-3的半实物仿真测试，所述仿真测试运行系统包括实物系统、实物接入系统以及实物设备模型；其中，所述实物系统，用于作为仿真测试对象的实物系统，通过实物接入系统接入仿真支撑系统；所述实物设备模型，用于模拟实物对象，直接接入仿真支撑系统；仿真支撑系统，用于对所述实物系统或所述实物设备模型进行仿真测试，并且，控制所述实物系统和所述实物设备模型之间在测试过程中进行互换。应用本发明，实现了长大线路级全线、全景的CTCS-3级列控系统室内集成仿真测试。

Description

一种仿真测试运行系统

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，特别涉及一种用于中国列车控制系统3级(CTCS-3)仿真测试运行系统。

背景技术

目前在国内针对CTCS-3列控系统的测试基本上是集中在设备级的，而室内集成测试尚没有相应的系统满足测试需求。当前对CTCS-3列控系统的测试方法一般主要是现场测试以及小规模功能性的室内测试。

中国高速铁路已进入了快速发展时期。而现有的运行测试只有针对设备级的测试，没有具有线路一级完成各种设备、子系统集成测试的实验室仿真测试系统，为了确保高速列车的安全运行，迫切需要性能先进、安全、可靠、高效的列车仿真运行测试系统。

发明内容

本发明实施例在于提供一种仿真测试运行系统，以实现对CTCS-3列控系统实现仿真测试。

本发明实施例提供了一种仿真测试运行系统，用于中国列车控制系统3级CTCS-3的半实物仿真测试，所述仿真测试运行系统包括实物系统、实物接入系统以及实物设备模型；其中，

所述实物系统，用于作为仿真测试对象的实物系统，通过实物接入系统接入仿真支撑系统；

所述实物设备模型，用于模拟实物对象，直接接入仿真支撑系统；

仿真支撑系统，用于对所述实物系统或所述实物设备模型进行仿真测试，并且，控制所述实物系统和所述实物设备模型之间在测试过程中进行互换。

其中，所述仿真支撑系统包括代理模块和车地信模块，当由实物设备模型切换至实物系统时，

所述代理模块，用于接收来自实物设备模型的切换信号，通知车地信模块准备切换；接收来自车地信模块的切换准备指令，建立与实物系统的连接，将当前实物设备模型的运行状态赋值至实物系统，通知车地信模块赋值完毕；接收来自车地信模块的切换指令，断开与实物设备模型的连接；

车地信模块，用于发送模型与实物切换准备指令到代理模块；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型与实物系统运转一致时，通知代理模块进行切换；

当由实物系统切换至实物设备模型时，

所述代理模块，用于通过所述实物接入系统接收来自实物系统的切换信号，通知车地信模块准备切换；接收来自车地信模块的切换准备指令，建立与实物设备模型的连接，将当前实物系统的运行状态赋值至实物设备模型；通知车地信模块赋值完毕；接收来自自车地信模块的切换指令，断开与实物系统的连接；

所述车地信模块，用于发送实物与模型切换指令到代理模块；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型与实物系统运转一致时，通知代理模块进行切换。

其中，所述仿真支撑系统，还用于接收来自实物系统或实物设备模型的地面信号，将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统或实物设备模型。

其中，所述仿真支撑系统还包括：

信号设备模型、列车实体模型以及地理线路模型，其中，

所述车地信模块，还用于通过代理模块接收来自实物系统或实物设备模型的地面信号，根据接收到的地面信号更改信号设备模型的状态，根据列车实体模型中的列车当前运行所处位置，从信号设备模型中获取列车实体模型所需要的信号数据，将所述信号数据发送给列车实体模型中的列车，接收来自列车实体模型的列车速度，更新列车实体模型中的列车在地理线路模型上的位置；将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统或实物设备模型。

其中，所述仿真支撑系统还包括：

虚拟值班员模型，用于发送办理进路的命令；

所述车地信模块，还用于根据接收到的办理进路命令通过代理模块发送至实物系统或实物设备模型。

其中，所述仿真支撑系统还包括：虚拟司机模型，其中，

所述车地信模块，还用于将列车实体模型中的列车当前所处位置的相关信号状态，以及前方列车状态发送至虚拟司机模型；

虚拟司机模型，用于根据接收到的信息自动驾驶列车。

其中，所述仿真支撑系统中包括一个或多个车地信模块，当仿真测试系统中包括多个车地信模块，列车行驶跨车地信模块时，

第一车地信模块，用于在列车行驶至临近边界时发送列车预移交命令至第二车地信模块；用于在列车行驶至边界时发送列车正式移交命令，并删除自身应用的列车位置模型对象；

第二车地信模块，用于接收到列车预移交命令时，创建位于第一车地信模块中的待转移列车的列车位置模型的镜像，与所述待进入列车进行连接，接收列车周期步进位移，同步推进列车位置镜像模型的步进；向第一车地信模块反馈镜像的列车位置模型创建成功；接收到列车正式移交命令时，设置所述待转移列车的列车位置模型为主控，推进所述列车位置模型的步进，向所述列车位置模型发送运行信息。

其中，所述实物系统包括：无线闭塞中心RBC实物系统、列车自动防护系统ATP实物系统、临时限速服务器TSR实物系统、计算机联锁系统CBI实物系统和列车控制中心TCC实物系统。

其中，所述实物设备模型包括：无线闭塞中心RBC实物设备模型、列车自动防护系统ATP实物设备模型、TSR实物设备模型、计算机联锁系统CBI实物设备模型和列车控制中心TCC临时限速服务器实物设备模型。

可见，应用本发明实施例提供的测试系统，在室内通过实物与模型的结合，对CTCS-3级列控系统的各地面设备、车载设备以及轨旁设备实现了集成，以此搭建室内半实物仿真测试系统，实现了长大线路级全线、全景的CTCS-3级列控系统室内集成仿真测试。应用本发明实施例，可以显著地缩短现场调试时间，极大地提高了效率；并且，仿真测试为设计人员和最终用户之间提供了一个直观的交流平台，能在现场之前消除歧义并以相对较小的成本进行必要的设计修改。再有，系统操作员和维护人员可以提早接受培训，提高操作维护水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的仿真测试运行系统的逻辑结构示意图；

图2是根据本发明实施例的实现列车移交的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的仿真测试运行系统可以理解为半实物仿真运行，系统需要对不同的实物系统建立实物接入系统以整合实物数据接口，建立接入代理以整合实物系统与仿真环境与实物系统之间的数据交互，从而把CTCS-3级列控系统的各实物设备接入至仿真环境中。

参见图1，其是根据本发明实施例的仿真测试运行系统的逻辑结构示意图。本发明实施例所提供了CTCS-3级列控系统半实物仿真系统包括仿真支撑系统110、实物系统121、实物接入系统122以及实物设备模型123；对于一个车站而言，该车站既可以运行实物系统，也可以运行实物设备模型，也就是说，车站的信号系统需要由实物系统或者实物设备模型来担当。其中，

实物系统121采用与现场一致的硬件和软件，采用与现场相一致的连接方式和数据交互方式，实物系统即为半实物仿真测试系统的测试对象。上述实物系统是各种实物设备的集合。：该实物系统可以包括无线闭塞中心(RBC，Radio Block Center)实物系统、列车自动防护系统(ATP，Automatic TrainProtection)实物系统、临时限速服务器(TSR)实物系统、计算机联锁系统(CBI，Computer-Based Interlocking)实物系统和列车控制中心(TCC，Train Control Center)实物系统。

实物接入系统122是实物系统121与仿真支撑系统110之间的软件、硬件接口，用于实现被测实物系统的接入和测试。采用基于中间件技术，实现真实系统和虚拟仿真系统之间的数据虚实互换、虚实互控和时序配合。

实物设备模型123是虚拟的列控实物对象。采用“通用软件建模+实物软件植入”的混合建模方法，并结合实物系统的故障特性建立起实物系统的模型，由实物设备模型模拟实物系统的故障特性来支撑测试CTCS-3级列控系统故障状态下的运行状态，实现CTCS-3级列控系统的稳定性、安全性和可靠性的测试。上述实物设备模型可以包括RBC实物设备模型、ATP实物设备模型、TSR实物设备模型、CBI实物设备模型和TCC实物设备模型。

仿真支撑系统110是仿真测试的核心，其作用是将参与仿真测试的各个部分连接到一起，并管理各轨旁设备模型的状态，实现整个分布式半实物仿真测试系统的协同仿真运行，同时通过并行仿真技术，达到仿真系统整体运行实时性要求。

为满足在室内实现有限的实物设备即实物系统最大限度的满足半实物仿真测试的要求，对于仿真系统而言，需要大量实物设备模型(即虚拟设备)支持仿真系统的运行。通过实物接入系统和仿真支撑系统中的代理模块，可以实现实物设备模型和实物设备的相互替换，即虚实互换，从而实现子系统内虚实设备的相互融合，也就是说，一个子系统内存在真实设备和实物设备模型的互相连接，虚实设备间的数据通信与实物设备间的通信完全一致。在数据通信的基础上，可以实现实物设备对实物设备模型的操作，同样，实物设备模型可以控制实物设备，实现虚实互控。对于全线列控环境的搭建，通过引入实物设备模型，减少了实物设备的使用，并且有对列车运行过程相关的系统通过虚实互换可以实现全实物接入，提高了仿真可信度。下面结合图1对虚实互换、互控的过程进行详细说明。在进行虚实互换、互控时，

实物系统121用于作为仿真测试对象的实物系统，通过实物接入系统接入仿真支撑系统；

实物设备模型123用于模拟实物对象，直接接入仿真支撑系统；

仿真支撑系统110，用于对所述实物系统或所述实物设备模型进行仿真测试，并且，控制所述实物系统和所述实物设备模型之间在测试过程中进行互换。

上述仿真支撑系统110可以具体包括代理模块112和车地信模块111，当由实物设备模型123切换至实物系统121时，

代理模块112，用于接收来自实物设备模型的切换信号，通知车地信模块111准备切换；接收来自车地信模块111的切换准备指令，建立与实物系统的连接，将当前实物设备模型123的运行状态赋值至实物系统121，通知车地信模块111赋值完毕；接收来自车地信模块111的切换指令，断开与实物设备模型123的连接；

车地信模块111，用于发送模型与实物切换准备指令到代理模块112；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型123与实物系统121运转一致时，通知代理模块112进行切换；

当由实物系统121切换至实物设备模型123时，

代理模块112，用于通过所述实物接入系统122接收来自实物系统121的切换信号，通知车地信模块111准备切换；接收来自车地信模块111的切换准备指令，建立与实物设备模型123的连接，将当前实物系统121的运行状态赋值至实物设备模型123；通知车地信模块111赋值完毕；接收来自车地信模块111的切换指令，断开与实物系统121的连接；

所述车地信模块，用于发送实物与模型切换指令到代理模块；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型与实物系统运转一致时，通知代理模块进行切换。

至此，实现了在仿真测试过程中的虚实互换、虚实互控。

随着线路规模的增大使得仿真对象和数据交互量相应的增大，线路数据、轨旁设备状态和列车位置的管理如采用单一进程的应用程序来集中管理会随着线路规模的增大而使得系统效率的降低。本实施例中采用了集中设备管理应用处理分布的方式。具体体现在：

所述仿真支撑系统110，还用于接收来自实物系统121或实物设备模型123的地面信号，将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统121或实物设备模型123。

下面结合图1对集中设备管理应用处理分布的实现方式再做详细说明。

上述仿真支撑系统110还可以包括：信号设备模型114、列车实体模型116以及地理线路模型115，其中，

车地信模块111，还用于通过代理模块112接收来自实物系统121或实物设备模型122的地面信号，根据接收到的地面信号更改信号设备模型114的状态，根据列车实体模型116中的列车当前运行所处位置，从信号设备模型114中获取列车实体模型114所需要的信号数据，将所述信号数据发送给列车实体模型114中的列车，接收来自列车实体模型114的列车速度，更新列车实体模型114中的列车在地理线路模型115上的位置；将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统121或实物设备模型123。

需要说明的是，上述仿真支撑系统还可以包括：

虚拟值班员模型117，用于发送办理进路的命令；

此时，车地信模块113，还用于根据接收到的办理进路命令通过代理模块112发送至实物系统121或实物设备模型123。

需要说明的是，上述仿真支撑系统还可以包括：虚拟司机模型113，其中，

所述车地信模块111，还用于将列车实体模型116中的列车当前所处位置的相关信号状态，以及前方列车状态发送至虚拟司机模型113；

虚拟司机模型113，用于根据接收到的信息自动驾驶列车。

可见，本申请实施例中将地理线路模型、列车实体模型以及信号设备模型由车地信模块(RTS)统一进行集中管理。

在本发明实施例中，全线地面设备被切分成若干段，每一段范围内的设备状态以及在该区段内的列车运行位置由管辖该段线路的车地信模块进行管理，每个车地信模块为一个单独的应用程序进程，每个车地信模块冗余相邻车地信模块边界信息。以此实现应用分布处理，当列车行驶跨车地信模块时，需要在不同的RTS应用程序间进行列车位置信息的移交。也就是说，在仿真支撑系统中可以包括一个或多个车地信模块，当仿真测试系统中包括多个车地信模块，列车行驶跨车地信模块时，需要在不同的车地信模块间进行列车位置信息的移交。

参见图2，其是根据本发明实施例的实现列车移交的流程示意图。本实施例中，将移交前的车地信模块称为第一车地信模块，将移交后的车地信模块称为第二车地信模块，则列车行驶跨车地信模块时，需要在不同的车地信模块间进行列车位置信息的移交的具体过程为：

第一车地信模块，用于在列车行驶至临近边界时发送列车预移交命令至第二车地信模块；

第二车地信模块，用于接收到列车预移交命令时，创建位于第一车地信模块中的待转移列车的列车位置模型的镜像，与所述待进入列车进行连接，接收列车周期步进位移，同步推进列车位置镜像模型的步进；向第一车地信模块反馈镜像的列车位置模型创建成功；

第一车地信模块，用于在列车行驶至边界时发送列车正式移交命令，并删除自身应用的列车位置模型对象；

第二车地信模块，用于接收到列车正式移交命令时，设置所述待转移列车的列车位置模型为主控，推进所述列车位置模型的步进，向所述列车位置模型发送运行信息。这里，所述运行信息可以包括：发送给相应应答器的应答信息和轨道电路信息。

可见，应用本发明实施例提供的测试系统，在室内通过实物与模型的结合，对CTCS-3级列控系统的各地面设备、车载设备以及轨旁设备实现了集成，以此搭建室内半实物仿真测试系统，实现了长大线路级全线、全景的CTCS-3级列控系统室内集成仿真测试。应用本发明实施例，可以显著地缩短现场调试时间，极大地提高了效率；并且，仿真测试为设计人员和最终用户之间提供了一个直观的交流平台，能在现场之前消除歧义并以相对较小的成本进行必要的设计修改。再有，系统操作员和维护人员可以提早接受培训，提高操作维护水平。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种仿真测试运行系统，用于中国列车控制系统3级CTCS-3的半实物仿真测试，其特征在于，所述仿真测试运行系统包括实物系统、实物接入系统以及实物设备模型；其中，

所述实物系统，用于作为仿真测试对象的实物系统，通过实物接入系统接入仿真支撑系统；

所述实物设备模型，用于模拟实物对象，直接接入仿真支撑系统；

仿真支撑系统，用于对所述实物系统或所述实物设备模型进行仿真测试，并且，控制所述实物系统和所述实物设备模型之间在测试过程中进行互换。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真支撑系统包括代理模块和车地信模块，当由实物设备模型切换至实物系统时，

所述代理模块，用于接收来自实物设备模型的切换信号，通知车地信模块准备切换；接收来自车地信模块的切换准备指令，建立与实物系统的连接，将当前实物设备模型的运行状态赋值至实物系统，通知车地信模块赋值完毕；接收来自车地信模块的切换指令，断开与实物设备模型的连接；

车地信模块，用于发送模型与实物切换准备指令到代理模块；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型与实物系统运转一致时，通知代理模块进行切换；

当由实物系统切换至实物设备模型时，

所述代理模块，用于通过所述实物接入系统接收来自实物系统的切换信号，通知车地信模块准备切换；接收来自车地信模块的切换准备指令，建立与实物设备模型的连接，将当前实物系统的运行状态赋值至实物设备模型；通知车地信模块赋值完毕；接收来自自车地信模块的切换指令，断开与实物系统的连接；

所述车地信模块，用于发送实物与模型切换指令到代理模块；接收来自代理模块的赋值完毕信息，判断出实物设备模型与实物系统运转一致时，通知代理模块进行切换。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述仿真支撑系统，还用于接收来自实物系统或实物设备模型的地面信号，将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统或实物设备模型。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述仿真支撑系统还包括：

信号设备模型、列车实体模型以及地理线路模型，其中，

所述车地信模块，还用于通过代理模块接收来自实物系统或实物设备模型的地面信号，根据接收到的地面信号更改信号设备模型的状态，根据列车实体模型中的列车当前运行所处位置，从信号设备模型中获取列车实体模型所需要的信号数据，将所述信号数据发送给列车实体模型中的列车，接收来自列车实体模型的列车速度，更新列车实体模型中的列车在地理线路模型上的位置；将由列车行走所带来的信号改变状态发送至发起地面信号的实物系统或实物设备模型。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述仿真支撑系统还包括：

虚拟值班员模型，用于发送办理进路的命令；

所述车地信模块，还用于根据接收到的办理进路命令通过代理模块发送至实物系统或实物设备模型。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述仿真支撑系统还包括：虚拟司机模型，其中，

所述车地信模块，还用于将列车实体模型中的列车当前所处位置的相关信号状态，以及前方列车状态发送至虚拟司机模型；

虚拟司机模型，用于根据接收到的信息自动驾驶列车。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述仿真支撑系统中包括一个或多个车地信模块，当仿真测试系统中包括多个车地信模块，列车行驶跨车地信模块时，

第一车地信模块，用于在列车行驶至临近边界时发送列车预移交命令至第二车地信模块；用于在列车行驶至边界时发送列车正式移交命令，并删除自身应用的列车位置模型对象；

第二车地信模块，用于接收到列车预移交命令时，创建位于第一车地信模块中的待转移列车的列车位置模型的镜像，与所述待进入列车进行连接，接收列车周期步进位移，同步推进列车位置镜像模型的步进；向第一车地信模块反馈镜像的列车位置模型创建成功；接收到列车正式移交命令时，设置所述待转移列车的列车位置模型为主控，推进所述列车位置模型的步进，向所述列车位置模型发送运行信息。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实物系统包括：无线闭塞中心RBC实物系统、列车自动防护系统ATP实物系统、临时限速服务器TSR实物系统、计算机联锁系统CBI实物系统和列车控制中心TCC实物系统。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实物设备模型包括：无线闭塞中心RBC实物设备模型、列车自动防护系统ATP实物设备模型、TSR实物设备模型、计算机联锁系统CBI实物设备模型和列车控制中心TCC临时限速服务器实物设备模型。

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