CN102566442B - Cbtc信号系统仿真测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CBTC信号系统仿真测试平台，包括：信号总线；以及通过信号总线互相连接的仿真车载及仿真车辆系统、仿真车站、仿真轨旁系统、三维视景系统和测试平台管理系统。应用本发明，可以对包含车辆、调度及信号系统在内的整体解决方案进行验证和演示；可以在室内对信号系统进行功能和性能测试，还可以在室内进行各种现场无法模拟的故障注入条件，丰富测试手段，提高系统的安全性；能够通过多车条件下的仿真验证，深入探索线路运营能力分析方法，可为信号设备的布置提供参考。

Description

CBTC信号系统仿真测试平台

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种CBTC信号系统仿真测试平台。

背景技术

现有的基于通信的列车控制(CBTC，Communication Based TrainControl)系统包括多个子系统，每个子系统都需要采用很多新技术，全部子系统都进行现场试验是不现实的，为了对各个子系统的功能进行验证、并确保系统集成后功能的完整性，一般需要通过搭建CBTC系统的仿真测试平台，通过仿真测试环境对即将上线运行的信号设备进行测试，对于缩短CBTC系统研发周期、提高CBTC系统的安全性和可靠性具有重要意义。

在列车控制系统的仿真测试领域，具有几个业内应用非常广泛的仿真测试系统，例如，英国AEA铁路技术公司开发的VISION系统，北美铁路常用的RAILSIM系统，日本交通控制实验室研制的ULRAS系统，意大利佛罗伦萨大学开发的基于仿真技术的ATP/ATC测试系统，西班牙CEDEX LIF实验室建立的Eurocab测试平台等，

但是，现有技术中的仿真测试系统具有以下缺点：

1、现有技术中的仿真测试系统均不是针对CBTC系统的仿真测试系统；

2、少数针对城市轨道交通控制系统的仿真测试系统仅仅是针对整个CBTC系统的一部分进行了仿真，未能从整体上建立一套完整的仿真测试系统用于CBTC系统的仿真、测试和验证；

3、现有技术中的仿真测试系统都是针对某特定目的的仿真测试系统，无法做到根据需要灵活地进行配置，复用性和通用性能力差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，如何提供一种CBTC信号系统仿真测试平台，其能进行整个CBTC系统的仿真测试，而且可以根据需要灵活进行配置，提高了复用性和通用性。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种CBTC信号系统仿真测试平台，包括：

信号总线；

以及通过信号总线互相连接的仿真车载及仿真车辆系统、仿真车站、仿真轨旁系统、三维视景系统和测试平台管理系统。

其中，所述仿真车站包括车站ATS仿真器、车站CI仿真器和车站ZC仿真器；其中，

所述车站ATS仿真器用于进行跳停管理、取消DSU上电标记、设置/取消/显示临时限速、显示列车运行信息、进行扣车管理、进行计轴复位、显示列车报警以及进行故障注入；

所述车站CI仿真器用于提供设备显示功能、进行轨道空闲处理，实现道岔控制、安全门控制、进路控制以及信号机控制；

车站ZC仿真器用于计算列车安全位置、更新轨道占用状态、进行列车排序、进行数据库版本号比较、管理临时限速信息、生成信号机强制命令、计算相应CBTC级别的移动授权、列车注销和通信状态检测。

其中，所述仿真车载及仿真车辆系统包括多个VOBC仿真器、仿真驾驶台和便携式测试仪，其中，

所述VOBC仿真器用于进行列车位置测定、超速保护、列车车门监督和控制、屏蔽门的控制、列车完整性监督、零速检测、列车折返、退行防护、驾驶模式管理、红灯误出发防护、列车注册、列车注销、跳停/扣车管理和故障注入；

所述仿真驾驶台用于进行与车载电气接口的仿真、驾驶台信号的故障注入、仿真司空器逻辑以及车门的开关；

所述便携式测试仪用于转发应答器报文和查询报文、模拟雷达功能、转发报警报文、发送脉冲信号、发送注意信号以及转发轮径值和雷达校正系数。

其中，所述仿真车载及仿真车辆系统包括40个VOBC仿真器。

其中，所述仿真轨旁系统包括仿真继电器组合架、LEU仿真器和轨旁设备仿真器；其中，

所述仿真继电器组合架用于进行继电器配置、驱动信息显示与设置和采集信息显示与设置；

所LEU仿真器用于进行LEU报文交互、选择应答器报文和LEU故障注入；

所述轨旁设备仿真器用于进行轨旁设备状态显示、轨旁设备控制和故障注入。

其中，所述轨旁设备仿真器包括：信号机仿真器、道岔仿真器和安全屏蔽门仿真器。

其中，所述测试平台管理系统包括测试原理显示器、测试平台管理器、测试平台数据库和仿真PIS；其中，

所述测试原理显示器用于显示二维站场图、显示列车速度距离曲线和显示全线列车运行状况；

所述测试平台管理器用于进行远程启动与关闭、通信状态监控、IP地址及版本查询、日志删除/下载、多项目间切换、远程复位和时间同步；

所述测试平台数据库用于进行数据录入、操作日志管理、数据库版本管理、数据库信息查询、数据查询接口函数和数据存储；

所述仿真PIS用于进行自动/人工报站和LED信息系统控制。

其中，所述三维视景系统包括虚拟屏蔽门和仿真车辆三维视景；

其中，

所述仿真车辆三维视景用于进行现场三维视景仿真、车辆动力学模型计算和声音模拟。

(三)有益效果

本发明公开了一种CBTC信号系统仿真测试平台，其采用模块化、层次化的设计方法，可针对不同系统测试进行灵活的配置；在测试过程中可进行故障注入，通过对仿真器进行故障注入，可以验证整体解决方案中极端情况下的处理，这部分测试在现场是无法得到测试和验证的；所有仿真器与实际设备处理逻辑保持一致，可测试CBTC系统的核心设备的功能和性能；采用三维视景技术实现室内的可视化测试；可以通过运营状况的仿真和演示，为线路运营能力进行分析；并且兼容不同线路，可以通过更换不同线路的数据，从而实现在不同线路条件下的设备的功能和性能的测试。

本发明具有如下特点：

1、可以对包含车辆、调度及信号系统在内的整体解决方案进行验证和演示；

2、可以在室内对信号系统进行功能和性能测试，还可以在室内进行各种现场无法模拟的故障注入条件，丰富测试手段，提高系统的安全性；

3、由于采用了计算机图形图像技术，使得测试效果更逼真更形象，通过建设此平台使可视化仿真测试研究达到国际先进水平；

4、能够通过多车条件下的仿真验证，深入探索线路运营能力分析方法，可为信号设备的布置提供参考。

附图说明

图1是本发明实施例所述的CBTC信号系统仿真测试平台的结构示意图；

其中，1：信号总线；2：仿真车载及仿真车辆系统；3：仿真车站；4：仿真轨旁系统；5：三维视景系统；6：测试平台管理系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所述的CBTC信号系统仿真测试平台包括：

信号总线1、以及通过信号总线1互相连接的仿真车载及仿真车辆系统2、仿真车站3、仿真轨旁系统4、三维视景系统5和测试平台管理系统6。

所述仿真车站3包括车站自动列车监控(ATS，Automatic TrainSupervision)仿真器、车站计算机联锁(CI，Computer Interlock)仿真器和车站区域控制器(ZC，Zone Controller)仿真器；

所述车站ATS仿真器用于进行跳停管理、取消数据库存储单元(DSU，Database Storage Unit)上电标记、设置/取消/显示临时限速、显示列车运行信息、进行扣车管理、进行计轴复位、显示列车报警以及进行故障注入等；

所述车站CI仿真器用于提供设备显示功能、进行轨道空闲处理，实现道岔控制、安全门控制、进路控制以及信号机控制等；

车站ZC仿真器用于计算列车安全位置、更新轨道占用状态、进行列车排序、进行数据库版本号比较、管理临时限速信息、生成信号机强制命令、计算相应CBTC级别的移动授权、列车注销和通信状态检测等。

所述仿真车载及仿真车辆系统2包括多个，例如40个，车载控制器(VOBC，Vehicle On-Board Controller)仿真器、仿真驾驶台和便携式测试仪。

所述VOBC仿真器用于进行列车位置测定、超速保护、列车车门监督和控制、屏蔽门的控制、列车完整性监督、零速检测、列车折返、退行防护、驾驶模式管理、红灯误出发防护、列车注册、列车注销、跳停/扣车管理和故障注入等。

所述仿真驾驶台用于进行与车载电气接口的仿真、驾驶台信号的故障注入、仿真司空器逻辑以及车门的开关等。

所述便携式测试仪用于转发应答器报文和查询报文、模拟雷达功能、转发报警报文、发送脉冲信号、发送注意(Attention)信号以及转发轮径值和雷达校正系数等。

所述仿真轨旁系统4包括仿真继电器组合架、轨旁电子单元(LEU)仿真器和轨旁设备仿真器。

所述仿真继电器组合架用于进行继电器配置、驱动信息显示与设置和采集信息显示与设置等。

所述LEU仿真器用于进行LEU报文交互、选择应答器报文和LEU故障注入等。

所述轨旁设备仿真器用于进行轨旁设备状态显示、轨旁设备控制和故障注入等。

轨旁设备仿真器包括：信号机仿真器、道岔仿真器、安全屏蔽门仿真器。

所述测试平台管理系统6包括测试原理显示器、测试平台管理器、测试平台数据库和仿真乘客信息系统(PIS，Passenger InformationSystem)。

所述测试原理显示器用于显示二维站场图、显示列车速度距离曲线和显示全线列车运行状况等。

所述测试平台管理器用于进行远程启动与关闭、通信状态监控、IP地址及版本查询、日志删除/下载、多项目间切换、远程复位和时间同步等。

所述测试平台数据库用于进行数据录入、操作日志管理、数据库版本管理、数据库信息查询、数据查询接口函数和数据存储等。

所述仿真PIS用于进行自动/人工报站和LED信息系统控制等。

所述三维视景系统5包括虚拟屏蔽门和仿真车辆三维视景等。

所述仿真车辆三维视景用于进行现场三维视景仿真、车辆动力学模型计算和声音模拟等。

综上所述，本发明公开了一种CBTC信号系统仿真测试平台，其采用模块化、层次化的设计方法，可针对不同系统测试进行灵活的配置；在测试过程中可进行故障注入，通过对仿真器进行故障注入，可以验证整体解决方案中极端情况下的处理，这部分测试在现场是无法得到测试和验证的；所有仿真器与实际设备处理逻辑保持一致，可测试CBTC系统的核心设备的功能和性能；采用三维视景技术实现室内的可视化测试；可以通过运营状况的仿真和演示，为线路运营能力进行分析；并且兼容不同线路，可以通过更换不同线路的数据，从而实现在不同线路条件下的设备的功能和性能的测试。

本发明具有如下特点：

1、可以对包含车辆、调度及信号系统在内的整体解决方案进行验证和演示；

2、可以在室内对信号系统进行功能和性能测试，还可以在室内进行各种现场无法模拟的故障注入条件，丰富测试手段，提高系统的安全性；

3、由于采用了计算机图形图像技术，使得测试效果更逼真更形象，通过建设此平台使可视化仿真测试研究达到国际先进水平；

4、能够通过多车条件下的仿真验证，深入探索线路运营能力分析方法，可为信号设备的布置提供参考。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种CBTC信号系统仿真测试平台，其特征在于，包括： 

信号总线； 

以及通过信号总线互相连接的仿真车载及仿真车辆系统、仿真车站、仿真轨旁系统、三维视景系统和测试平台管理系统； 

所述仿真车站包括车站ATS仿真器、车站CI仿真器和车站ZC仿真器；其中， 

所述车站ATS仿真器用于进行跳停管理、取消DSU上电标记、设置/取消/显示临时限速、显示列车运行信息、进行扣车管理、进行计轴复位、显示列车报警以及进行故障注入； 

所述车站CI仿真器用于提供设备显示功能、进行轨道空闲处理，实现道岔控制、安全门控制、进路控制以及信号机控制； 

车站ZC仿真器用于计算列车安全位置、更新轨道占用状态、进行列车排序、进行数据库版本号比较、管理临时限速信息、生成信号机强制命令、计算相应CBTC级别的移动授权、列车注销和通信状态检测； 

所述仿真轨旁系统包括仿真继电器组合架、LEU仿真器和轨旁设备仿真器；其中， 

所述仿真继电器组合架用于进行继电器配置、驱动信息显示与设置和采集信息显示与设置； 

所述LEU仿真器用于进行LEU报文交互、选择应答器报文和LEU故障注入； 

所述轨旁设备仿真器用于进行轨旁设备状态显示、轨旁设备控制和故障注入。 

2.根据权利要求1所述的CBTC信号系统仿真测试平台，其特征在于，所述仿真车载及仿真车辆系统包括多个VOBC仿真器、仿真驾驶台和便携式测试仪，其中， 

所述VOBC仿真器用于进行列车位置测定、超速保护、列车车门监督和控制、屏蔽门的控制、列车完整性监督、零速检测、列车折返、退行防护、驾驶模式管理、红灯误出发防护、列车注册、列车注销、跳停/扣车管理和故障注入； 

所述仿真驾驶台用于进行与车载电气接口的仿真、驾驶台信号的故障注入、仿真司空器逻辑以及车门的开关； 

所述便携式测试仪用于转发应答器报文和查询报文、模拟雷达功能、转发报警报文、发送脉冲信号、发送注意信号以及转发轮径值和雷达校正系数。 

3.根据权利要求2所述的CBTC信号系统仿真测试平台，其特征在于，所述仿真车载及仿真车辆系统包括40个VOBC仿真器。 

4.根据权利要求1所述的CBTC信号系统仿真测试平台，其特征在于，所述轨旁设备仿真器包括：信号机仿真器、道岔仿真器和安全屏蔽门仿真器。 

5.根据权利要求1所述的CBTC信号系统仿真测试平台，其特征在于，所述测试平台管理系统包括测试原理显示器、测试平台管理器、测试平台数据库和仿真PIS；其中， 

所述测试原理显示器用于显示二维站场图、显示列车速度距离曲线和显示全线列车运行状况； 

所述测试平台管理器用于进行远程启动与关闭、通信状态监控、IP地址及版本查询、日志删除/下载、多项目间切换、远程复位和时间同步； 

所述测试平台数据库用于进行数据录入、操作日志管理、数据库版本管理、数据库信息查询、数据查询接口函数和数据存储； 

所述仿真PIS用于进行自动/人工报站和LED信息系统控制。 

6.根据权利要求1所述的CBTC信号系统仿真测试平台，其特 征在于，所述三维视景系统包括虚拟屏蔽门和仿真车辆三维视景；其中， 

所述仿真车辆三维视景用于进行现场三维视景仿真、车辆动力学模型计算和声音模拟。 

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