CN103869809A - 一种铁路机车运行动态仿真测试装置及其仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁路机车运行动态仿真测试装置及其仿真方法。所述铁路机车运行动态仿真测试装置包括：操控和显示界面模块，机车模型库模块、环境仿真模块、机车运行能耗优化模块、机车运行控制仿真模块、和机车运行仿真模块。本发明的技术方案的优点是：能够对所提出的机车运行能耗优化方案的有效性和合理性进行有效测试，另外还可以测试机车运行的安全性和准时性。

Description

一种铁路机车运行动态仿真测试装置及其仿真方法

技术领域

本发明涉及机车节能优化运行仿真测试领域，更具体而言，涉及一种铁路机车运行动态仿真测试装置及其仿真方法。

背景技术

现有的机车运行仿真测试平台主要包含：实时监控系统，信号处理装置，数据采集模块等，其测试环境均为采用仿真测试平台模拟真实环境而获得，能够实现低成本、便捷、快速地对整车控制器进行各种测试以提高整车控制器的开发效率。

但是现有的这种仿真测试平台存在以下的缺点：首先这些仿真测试平台对机车动力学特性的仿真效率较低；其次现有的仿真测试平台一般缺少对能耗的仿真估计测试。

发明内容

本发明提供了一种铁路机车运行动态仿真测试装置，其包括：操控和显示界面模块，机车模型库模块、环境仿真模块、机车运行能耗优化模块、机车运行控制仿真模块和机车运行仿真模块，其中：

所述操控和显示界面模块用于通过界面接受用户输入的各种信息和动态显示各种信息；

所述机车模型库模块用于存储各种机车和车辆信息；

所述环境仿真模块用于存储各种线路环境信息和运用环境信息；

所述机车运行能耗优化模块根据所选择机车的参数和所选择的线路环境信息和运用环境信息来生成一条所选机车在所选线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块；

所述机车运行控制仿真模块根据接收的机车的理想运行最低能耗目标曲线实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块；

所述机车运行仿真模块用于按照接收到的控制指令运行，并将运行时的各种参数发送给操控和显示界面模块。

其中通过操控和显示界面模块选择要进行测试的机车和线路信息，以及启动机车运行能耗优化模块。

其中所述理想运行最低能耗目标曲线是指所选定的机车在所选定的线路状况下按照该目标曲线运行时在满足运行安全性要求、到站准时性要求和停车准确性要求下实现能耗最小化。

其中机车依据理想运行最低能耗目标曲线运行时所实现最佳节省能耗的方法如下：

制定机车在不同坡度段的操纵档位规则，根据档位序列通过遗传算法搜索最佳节省能耗的机车操纵序列时间分配，该遗传算法的整体数学模型如下：

$E=\min f\left(X\right)=\min {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^h\mathrm{\Δ}{E}_i(g_i,v_i)T_i---(1-1)$

其中v_i<v_{i_lim}

同时T_i满足：

且ΔT≤T_max

X∈G    (1-2)

G∈U    (1-3)

其中，E为机车总体运行能耗，i为步长计数，h为步长总数，g_i为i步长时的档位，v_i为i步长时的机车速度，T_i为i步长时的运行时间，ΔE_i(g_i,v_i)为i步长时的单位能耗，v_{i_lim}为i步长时的运行限速，ΔT为总运行时间误差，T为计划总运行时间，T_max为总运行时间误差允许值。X为决策变量，其表示制定的档位规则中档位序列对应的时间分配比例序列；G表示所有满足时间约束和限速约束条件的时间分配比例序列组成的集合；U表示所有时间分配比例序列所组成的基本空间；

通过遍历寻找最优的档位时间分配比例来获得最小的运行能耗。

其中所述机车运行仿真模块包括：机车制动仿真模块、机车牵引仿真模块、运动学仿真模块和能耗统计仿真模块，其中：

所述机车制动仿真模块用于根据所选机车的制动系统特性曲线对机车制动系统的制动力输出特性进行仿真模拟；

所述机车牵引仿真模块用于根据所选机车的牵引系统特性曲线对机车牵引系统的牵引力输出特性进行仿真模拟；

所述运动学仿真模块用于仿真输出机车所受的合力并求取机车运行速度参数变化；

所述能耗统计仿真模块用于仿真输出机车在不同速度和线路状况下的能耗情况和累计能耗情况。

其中所述运动学仿真模块仿真输出机车所受合力的数值的计算方法如下：

A）取距离步长△S，针对当前步长平均求取该步长内平均单位附加阻力w_p，具体步骤包括：

在距离步长△S内将该步长等分成k等份，在每等份的距离上分别求取多质点的单位附加阻力w_i,i=1,2,...,k；设定机车包括有n个等质量车厢质点，所述多质点的单位附加阻力w_i的计算方法为：

$w_i=\frac{M_{\mathrm{loco}}*G_{\mathrm{loco}}+{\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{M}_{\mathrm{car}}*G_{{\mathrm{car}}_i}}{M_{\mathrm{loco}}+n*M_{\mathrm{car}}}$

其中M_loco表示机车的质量,M_car表示车厢与载重的质量，w_i为单位附加阻力，G_loco为机车位置处的加算坡度，

为第i个车厢质点处的加算坡度，i=1,2,...,n；

接着使用下述公式计算距离步长△S内的平均单位附加阻力w_p：

$w_p=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_i/k$

B）求取机车所受的单位合力，具体包括步骤：

设当前机车基本阻力w₀=a+bv+cv²,其中v表示机车运行速度，a、b和c为Davis系数，机车当前牵引力为f_t，制动力为f_b，机车所受的单位合力F为：

F=f_t+f_b+w_o+w_p

C）利用得到的机车所受的单位合力F作为该距离步长△S内机车所持续受力的大小，已知机车总质量M=M_car+M_loco，其中M_loco表示机车的质量,M_car表示车厢与载重的质量，则利用牛顿第二定律求取机车运行状态的变化，并将该距离步长结束时机车的运行状态作为下一距离步长内的计算初始状态。

其中所述不同坡度包括陡上坡、陡下坡和缓坡。

其中所述机车运行时的各种参数包括速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息。

本发明还提供了一种铁路机车运行动态仿真测试方法，该方法包括：

1）测试人员通过操控和显示界面模块从机车模型库模块中选择一种要进行测试的机车；

2）测试人员通过操控和显示界面模块从环境仿真模块中选择一种要进行测试的线路信息，包括线路环境信息和运用环境信息；

3）测试人员通过操控和显示界面模块来启动机车运行能耗优化模块；

4）所述机车运行能耗优化模块读取所选择的机车的参数和所选择的线路信息，生成一条所述机车在该线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块；

5）所述机车运行控制仿真模块接收到理想运行最低能耗目标曲线后，实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块；

6）所述机车运行仿真模块接收控制指令，然后分别从机车模型库模块和环境仿真模块中调出所选择的机车和线路，按照接收到的控制指令运行，并将运行时的各种参数发送给操控和显示界面模块；

7）所述操控和显示界面模块动态显示所接收到的机车运行时的各种参数。

本发明的技术方案的优点是：依据本发明提供的铁路机车运行动态仿真测试装置和仿真测试方法，能够对所提出的机车运行能耗优化方案的有效性和合理性进行有效测试，另外还可以测试机车运行的安全性和准时性。

附图说明

图1是本发明的铁路机车运行动态仿真测试装置的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明的铁路机车运行动态仿真测试装置的结构示意图。如图所示，本发明提供了一种铁路机车运行动态仿真测试装置，其包括：操控和显示界面模块，机车模型库模块、环境仿真模块、机车运行能耗优化模块、机车运行控制仿真模块和机车运行仿真模块，其中：

操控和显示界面模块用于通过界面接受用户输入的各种信息和动态显示各种信息，包括线路信息（限速、坡度、曲线、隧道、桥梁、道口等）、理想运行最低能耗目标曲线以及实际运行曲线、机车运行的速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息等。可以采用硬件或软件方式来实现操控界面模块，显示界面模块可以是显示屏，优先带触摸功能的显示屏。

机车模型库模块用于存储各种机车和车辆信息，主要包括机车类型、机车长度、机车重量、机车牵引特征曲线和制动力输出特征曲线等。该机车模型库模块可以通过操控和显示界面模块来调用，以选择要进行测试的机车。

环境仿真模块用于存储各种线路环境信息和运用环境信息，以提供环境信息的仿真。线路环境信息包括线路的长度、区间、曲线、坡度、隧道、桥梁等，具体来说，可以包括：信号机的位置、车站的位置、曲率半径、坡度、桥梁、隧道、轨道电路的位置和长度、区域限速等。该环境仿真模块可以通过操控和显示界面模块来调用，以选择机车要运行的某条线路。运用环境信息包括列车牵引长度、列车牵引重量、临时限速、运行时间等信息。

机车运行能耗优化模块用于根据所选择机车的参数和所选择的线路信息来生成一条所选机车在所选线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块。所述线路信息包括线路环境信息和运用环境信息等。该理想运行最低能耗目标曲线是指所选定的机车在所选定的线路状况下按照该目标曲线运行时在满足运行安全性要求、到站准时性要求、停车准确性要求条件下实现最佳的能耗节省，即实现能耗最小化。在这里线路状况可以理解为线路环境信息和运用环境信息等。可以通过操控和显示界面模块启动机车运行能耗优化模块，然后该能耗优化模块读取通过操控和显示界面模块所选择的机车的参数和所选择的线路信息来生成一条所述机车在该线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块。

在机车依据理想运行最低能耗目标曲线运行的过程中，采用下述方法来实现最佳节省能耗。本发明的节省能耗优化方法如下：

根据机车在不同坡度情况下，例如陡上坡、陡下坡和缓坡，司机实际的经验操纵档位序列，制定相应的不同坡度段的操纵档位规则，根据档位序列通过现有优化算法遗传算法，搜索最佳能耗的机车操纵序列时间分配。优化搜索是以车站间运行时间正点、机车运行过程中安全可靠作为约束的。在本文中，陡上坡指机车最大功率牵引机车速度仍降低的坡度，陡下坡为机车最大功率电阻制动机车速度仍增加的坡度，其余为缓坡。

在机车离线寻找最优的操纵档位序列时间分配中，遗传算法的整体数学模型如下：

$E=\min f\left(X\right)=\min {\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^h\mathrm{\&Delta;}{E}_i(g_i,v_i)T_i---(1-1)$

其中v_i<v_{i_lim}

同时T_i满足：

且ΔT≤T_max

X∈G    (1-2)

G∈U    (1-3)

其中E为机车总体运行能耗，i为步长计数，h为步长总数，g_i为i步长时的档位，v_i为i步长时的机车速度，T_i为i步长时的运行时间，ΔE_i(g_i,v_i)为i步长时的单位能耗，v_{i_lim}为i步长时的运行限速，ΔT为总运行时间误差，T为计划总运行时间，T_max为总运行时间误差允许值。X为决策变量，其表示制定的档位规则中档位序列对应的时间分配比例序列；G表示所有满足时间约束和限速约束条件的时间分配比例序列组成的集合；U表示所有时间分配比例序列所组成的基本空间。

通过遍历寻找最优的档位时间分配比例来获得最小的运行能耗。

下面以缓坡的档位操纵序列为例，来详细说明本发明的节省能耗优化方法。

(1)设置最大进化代数T。

(2)设档位操纵序列为{g1,g2,g3},根据序列的基数自定义线性三维向量，从解空间中随机生成若干时间分配比例{a1,b1,c1},{a2,b2,c2}…{ak,bk,ck}构成集合Q，其中ak表示运行g1档位所占用的整段行驶时间的比例，bk表示运行g2档位所占用的时间比例，ck表示运行g3档位所占用的时间比例，其中ak+bk+ck=100%；其中集合Q为初始群体P(0)。

(3)遍历集合Q中的每个时间分配序列，计算出每个个体的机车能耗作为适应度值，通过单位时间能耗乘以机车运行时间的方式对能耗进行一定的评估，通过选择运算保留具有较优能耗的时间分配序列作为个体遗传到下一代。

(4)通过将较优的时间分配序列交叉求平均值运算获得新的时间分配序列个体。

(5)将经过交叉运算之后的时间分配序列，通过变异运算对各个档位时间比例参数根据行车经验进行适当调整，获得下一代群体P(t+1)。

(6)最终t=T时，则获得具有最小能耗的档位序列对应的时间分配序列。

通过遗传算法以及通过交叉运算，变异从随机的时间分配种群中逐渐向最优或者近似最优的能耗逼近，可以获得每类分段中档位序列在整个段的行驶过程中占用的最佳能耗的时间比例。

机车运行控制仿真模块用于根据接收的机车的理想运行最低能耗目标曲线实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块，来对机车的运行状态和运行轨迹进行控制。

机车运行仿真模块包括机车制动仿真模块、机车牵引仿真模块、运动学仿真模块和能耗统计仿真模块。该机车运行仿真模块接收到机车运行控制仿真模块发送的控制指令后，分别从机车模型库模块和环境仿真模块中调用所选择的机车和线路，然后按照该控制指令进行运行。该机车运行时模拟仿真输出的速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息等都可以发送给操控和显示界面模块来动态显示。

所述机车制动仿真模块用于根据所选机车的制动系统特性曲线对机车制动系统的制动力输出特性进行仿真模拟。

所述机车牵引仿真模块用于根据所选机车的牵引系统特性曲线对机车牵引系统的牵引力输出特性进行仿真模拟。

所述运动学仿真模块用于仿真输出机车所受的合力并求取机车运行速度等参数变化。所述运动学仿真模块采用了分步长、多质点的牵引计算方法来获得机车所受合力的数值，并在分步长内采用等分求平均的方式求取机车在某步长内的平均受力，所以运动学仿真计算的速度非常快，而且所输出的机车受力值也相对精确。其运动学仿真模块仿真模拟机车所受合力的方法具体实现如下：

首先，取距离步长△S，针对当前步长平均求取该步长内平均单位附加阻力w_p。

设定机车包括有n个等质量车厢质点，用L_loco表示机车长度，用L_car表示车厢长度，用M_loco表示机车的质量,用M_car表示车厢与载重的质量。在机车牵引计算过程中，与多质点相关的受力仅为与坡度、曲线和隧道相关的附加阻力，而其它受力，例如牵引力和基本阻力则与多质点分布无关。

因此，在某一时刻机车的多质点的单位附加阻力w_i为：

$w_i=\frac{M_{\mathrm{loco}}*G_{\mathrm{loco}}+{\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{M}_{\mathrm{car}}*G_{{\mathrm{car}}_i}}{M_{\mathrm{loco}}+n*M_{\mathrm{car}}}$

其中，w_i为单位附加阻力，G_loco为机车位置处的加算坡度，为第i个车厢质点处的加算坡度，i=1,2,...,n。

在距离步长△S内，将该步长等分成k等份，在每等份的距离上分别求取多质点的单位附加阻力w_i,i=1,2,...,k。该距离步长△S内的平均单位附加阻力w_p为：

$w_p=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_i/k$

其次，求取机车所受单位合力。

设当前机车基本阻力w₀=a+bv+cv²,其中，v表示机车运行速度，a、b和c为Davis系数（不同机车通过实验获得），机车当前牵引力为f_t，制动力为f_b。则，机车所受的单位合力F为：

F=f_t+f_b+w_o+w_p

再次，利用得到的机车所受的单位合力F作为该距离步长△S内机车所持续受力的大小，已知机车总质量M=M_car+M_loco，则利用牛顿第二定律可求取机车运行状态（速度、加速度等）的变化，并将该距离步长结束时机车运行状态（速度、加速度等）作为下一距离步长内的计算初始状态。

按以上方式分步长计算来仿真机车运行过程，直至规定计算路程结束。

采用本发明的对机车所受合力的仿真方法，其用平均值的方式减少了附加阻力变化对计算步长内的误差影响，且避免了因步长太小而重复多次调用牛顿第二定律，仿真输出机车所受合力的速度非常快，而且所输出的机车所受合力值非常精确。

所述能耗统计仿真模块用于仿真输出机车在不同速度和线路状况下的能耗情况和累计能耗情况。特定机车的不同档位、运行速度等因素对应不同的单位时间能耗△E(g,v)，其中g表示档位，v表示速度。根据机车运行的档位、速度等信息，选取合适的单位能耗，则总体能耗如下：

$E=\underset{i=1}{\overset{h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&Delta;}{E}_i(g_i,v_i)T_i$

其中，E为总体能耗，i为步长计数，h为步长总数，g_i为i步长时的档位，v_i为i步长时的机车速度，T_i为i步长时的运行时间，ΔE_i(g_i,v_i)为i步长时的单位能耗。

本发明还提供了一种由上述铁路机车运行动态仿真测试装置实施的仿真测试方法，该步骤如下所述：

1.测试人员通过操控和显示界面模块从机车模型库模块中选择一种要进行测试的机车。

2.测试人员通过操控和显示界面模块从环境仿真模块中选择一种要进行测试的线路信息，包括线路环境信息和运用环境信息。

3.测试人员通过操控和显示界面模块来启动机车运行能耗优化模块。

4.所述机车运行能耗优化模块读取所选择的机车的参数和所选择的线路信息，生成一条所述机车在该线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块。

5.所述机车运行控制仿真模块接收到理想运行最低能耗目标曲线后，实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块。

6.所述机车运行仿真模块接收控制指令，然后分别从机车模型库模块和环境仿真模块中调出所选择的机车和线路，按照接收到的控制指令运行，并将运行时的各种参数发送给操控和显示界面模块。

7.所述操控和显示界面模块动态显示所接收到的机车运行时的各种参数。

其中，所述机车运行时的各种参数包括速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息等。

其中，所述机车运行时所受合力的计算方法和求取机车运行速度等参数变化可按上面描述的方法执行。

本发明的技术方案的优点是：能够对所提出的机车运行能耗优化方案的有效性和合理性进行有效测试，另外还可以测试机车运行的安全性和准时性。本发明仿真测试平台采用的运动学仿真模块的计算效率和计算精度均较高。

Claims (10)

1.一种铁路机车运行动态仿真测试装置，其包括：操控和显示界面模块，机车模型库模块、环境仿真模块、机车运行能耗优化模块、机车运行控制仿真模块和机车运行仿真模块，其中：

所述操控和显示界面模块用于通过界面接受用户输入的各种信息和动态显示各种信息；

所述机车模型库模块用于存储各种机车和车辆信息；

所述环境仿真模块用于存储各种线路环境信息和运用环境信息；

所述机车运行能耗优化模块根据所选择机车的参数和所选择的线路环境信息和运用环境信息来生成一条所选机车在所选线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块；

所述机车运行控制仿真模块根据接收的机车的理想运行最低能耗目标曲线实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块；

所述机车运行仿真模块用于按照接收到的控制指令运行，并将运行时的各种参数发送给操控和显示界面模块。

2.根据权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于通过操控和显示界面模块选择要进行测试的机车和线路信息，以及启动机车运行能耗优化模块。

3.根据权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于所述理想运行最低能耗目标曲线是指所选定的机车在所选定的线路状况下按照该目标曲线运行时在满足运行安全性要求、到站准时性要求和停车准确性要求下实现能耗最小化。

4.根据权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于机车依据理想运行最低能耗目标曲线运行时所实现最佳节省能耗的方法如下：

制定机车在不同坡度段的操纵档位规则，根据档位序列通过遗传算法搜索最佳节省能耗的机车操纵序列时间分配，该遗传算法的整体数学模型如下：

$E=\min f\left(X\right)=\min {\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^h\mathrm{\&Delta;}{E}_i(g_i,v_i)T_i---(1-1)$

其中v_i<v_{i_lim}

同时T_i满足：且ΔT≤T_max

X∈G    (1-2)

G∈U    (1-3)

其中，E为机车总体运行能耗，i为步长计数，h为步长总数，g_i为i步长时的档位，v_i为i步长时的机车速度，T_i为i步长时的运行时间，ΔE_i(g_i,v_i)为i步长时的单位能耗，v_{i_lim}为i步长时的运行限速，ΔT为总运行时间误差，T为计划总运行时间，T_max为总运行时间误差允许值，X为决策变量，其表示制定的档位规则中档位序列对应的时间分配比例序列；G表示所有满足时间约束和限速约束条件的时间分配比例序列组成的集合；U表示所有时间分配比例序列所组成的基本空间；

通过遍历寻找最优的档位时间分配比例来获得最小的运行能耗。

5.根据权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于所述机车运行仿真模块包括：机车制动仿真模块、机车牵引仿真模块、运动学仿真模块和能耗统计仿真模块，其中：

所述机车制动仿真模块根据所选机车的制动系统特性曲线对机车制动系统的制动力输出特性进行仿真模拟；

所述机车牵引仿真模块根据所选机车的牵引系统特性曲线对机车牵引系统的牵引力输出特性进行仿真模拟；

所述运动学仿真模块用于仿真输出机车所受的合力并求取机车运行速度参数变化；

所述能耗统计仿真模块用于仿真输出机车在不同速度和线路状况下的能耗情况和累计能耗情况。

6.根据权利要求5所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于所述运动学仿真模块仿真输出机车所受合力的数值的计算方法如下：

A）取距离步长△S，针对当前步长平均求取该步长内平均单位附加阻力w_p，具体步骤包括：

在距离步长△S内将该步长等分成k等份，在每等份的距离上分别求取多质点的单位附加阻力w_i,i=1,2,...,k；设定机车包括有n个等质量车厢质点，所述多质点的单位附加阻力w_i的计算方法为：

$w_i=\frac{M_{\mathrm{loco}}*G_{\mathrm{loco}}+{\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{M}_{\mathrm{car}}*G_{{\mathrm{car}}_i}}{M_{\mathrm{loco}}+n*M_{\mathrm{car}}}$

其中M_loco表示机车的质量,M_car表示车厢与载重的质量，w_i为单位附加阻力，G_loco为机车位置处的加算坡度，

为第i个车厢质点处的加算坡度，i=1,2,...,n；

接着使用下述公式计算距离步长△S内的平均单位附加阻力w_p：

$w_p=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_i/k$

B）求取机车所受的单位合力，具体包括步骤：

设当前机车基本阻力w₀=a+bv+cv²,其中v表示机车运行速度，a、b和c为Davis系数，机车当前牵引力为f_t，制动力为f_b，机车所受的单位合力F为：

F=f_t+f_b+w_o+w_p

C）利用得到的机车所受的单位合力F作为该距离步长△S内机车所持续受力的大小，已知机车总质量M=M_car+M_loco，其中M_loco表示机车的质量,M_car表示车厢与载重的质量，则利用牛顿第二定律求取机车运行状态的变化，并将该距离步长结束时机车的运行状态作为下一距离步长内的计算初始状态。

7.根据权利要求4所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于所述不同坡度包括陡上坡、陡下坡和缓坡。

8.根据权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置，其特征在于所述机车运行时的各种参数包括速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息。

9.一种基于独立权利要求1所述的铁路机车运行动态仿真测试装置的仿真测试方法，该方法包括：

1）测试人员通过操控和显示界面模块从机车模型库模块中选择一种要进行测试的机车；

2）测试人员通过操控和显示界面模块从环境仿真模块中选择一种要进行测试的线路信息，包括线路环境信息和运用环境信息；

3）测试人员通过操控和显示界面模块来启动机车运行能耗优化模块；

4）所述机车运行能耗优化模块读取所选择的机车的参数和所选择的线路信息，生成一条所述机车在该线路运行的理想运行最低能耗目标曲线，并将其提供给机车运行控制仿真模块；

5）所述机车运行控制仿真模块接收到理想运行最低能耗目标曲线后，实时确定用于控制机车运行的控制指令，并将其发送给机车运行仿真模块；

6）所述机车运行仿真模块接收控制指令，然后分别从机车模型库模块和环境仿真模块中调出所选择的机车和线路，按照接收到的控制指令运行，并将运行时的各种参数发送给操控和显示界面模块；

7）所述操控和显示界面模块动态显示所接收到的机车运行时的各种参数。

10.根据权利要求9所述的仿真测试方法，其特征在于所述机车运行时的各种参数包括速度、加速度、牵引力、制动力、实时能耗信息和累计能耗信息。

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