CN104504986A - 城市轨道交通列车定位仿真系统及用其进行仿真的方法 - Google Patents

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黄聪
吴建军
关琼
蒋笑宇
唐匀生
吴昕慧
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Abstract

一种城市轨道交通列车定位仿真系统，包括模拟轨道、模拟列车、N个模拟车站和模拟调度工作站：各模拟车站安装触发发送模块，模拟列车安装译码器和无线通信传输模块，模拟调度工作站包括接收模块Ⅰ、备用接收模块Ⅱ、计算机和显示屏幕；所述触发发送模块用于向模拟列车发送本车站哈夫曼编码，接收模拟列车进站或出站信息；译码器用于接收模拟车站发送的哈夫曼编码并译码，将此编码连同模拟列车的二进制编号组成字符串发送至模拟调度工作站；所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ用于接收模拟列车发送的字符串并将其输送计算机处理。该仿真系统可实现城市轨道交通列车定位仿真，运行可靠，仿真方法操作简便，界面人性化简洁友好，维护周期短，成本低。

Description

城市轨道交通列车定位仿真系统及用其进行仿真的方法
技术领域
本发明涉及一种铁路实验实训教学系统，特别是一种城市轨道交通列车定位仿真系统。
背景技术
地铁列车定位系统的要求是精确性、连续性、覆盖性、可靠性、安全性和可维护性。目前地铁列车定位所应用的方法有轨道电路定位、计轴定位、查询-应答器定位、测速定位、交叉感应回线定位、无线通信定位等，以上定位技术都已在各个城市的轨道交通中得到了很好的应用，但已有用于教学的仿真系统，存在如下不足：
1．仿真系统过于复杂，与教学实际需要脱节，甚至有些与实际的教学需要不符，使用率不高；
2.二是设备成本高，采购周期较长；
3.三是每个城市轨道交通采用的定位技术、设备不一定相同，针对性不强；4.维护费用高，维护周期较长。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一套操作简单的城市轨道交通列车定位仿真系统及用其进行仿真的方法，以克服已有技术所存在的上述不足，满足铁路院校实验实训教学需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种城市轨道交通列车定位仿真系统，包括模拟列车、N个模拟车站和模拟调度工作站：
所述模拟列车上安装译码器和无线通信传输模块,所述各模拟车站的驶入端和驶出端安装车站触发发送模块，
所述模拟调度工作站包括接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ以及与其连接的计算机和显示屏幕；
所述车站触发发送模块用于发送本车站哈夫曼编码，以及接收模拟列车进站或出站时发送的信息；
所述译码器用于接收模拟列车所行驶过之模拟车站发送的哈夫曼编码并译码，将此编码连同模拟列车自身的二进制编号组成字符串发送至模拟调度工作站；
所述无线通信传输模块用于发送本模拟列车进站或出站信息；
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ用于接收模拟列车发送的包括车站哈夫曼编码以及模拟列车进站或出站信息的字符串，并将其输送计算机处理；
所述计算机用于将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ收到的信息进行计算、分析、最终确定模拟列车的位置或模拟列车之间的距离并通过显示屏幕显示；上述N的取值为2-10之间的任意整数。
其进一步的技术方案是：
所述车站触发发送模块包括编码器/译码器和无线通信传输模块，
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ包括无线通信传输模块；
所述译码器采用：以变量数据速率达到1.4 GBd带CIMT功能的译码器；
所述无线通信传输模块采用：参数为GFSK调制方式、可靠传输距离在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的无线通信传输模块。
本发明的另一技术方案是：
一种城市轨道交通列车定位仿真方法，所述仿真方法是运用上述城市轨道交通列车定位仿真系统，通过模拟调度工作站接收通过模拟车站的模拟列车所发送的哈夫曼编码信号，经计算机计算、分析，从而得到模拟列车的位置，具体步骤如下：
（1）构建哈夫曼树，将每个模拟车站编制一个唯一的二进制编码：
假设各个模拟车站均以某站为始发站，该站的权值为0，以各个模拟车站距某站的距离为权值，得到每个车站唯一的一个以二进制为单位的编码；
（2）安装触发发送模块、接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ：
将两个车站触发发送模块分别安置在模拟车站的驶入端和驶出端；
将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ安置在模拟调度工作站上；
（3）拖动模拟列车，当模拟列车行驶过该车站时：
A驶入端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B模拟列车之无线通信传输模块将接收的车站哈夫曼二进制编码送译码器，译码器连同模拟列车本身的二进制编码进行译码后组成字符串，
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ；
当模拟列车离开该车站时:
A驶出端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块再次向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B译码器再次将哈夫曼编码、连同模拟列车的二进制编码进行译码、并组成字符串，
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块；
（4）模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ将以上接收的数据信息送计算机进行分析和定位计算,从而确定：
 A通过驶入和驶出的先后确定运行方向；
B通过列车速度与运行时间的关系得到列车的位置，并通过显示屏幕显示；
C若同时有若干列车在模拟轨道运行，可通过前后列车的距离之差可以确定前后两列列车之间的距离。
由于采取上述技术方案，本发明之城市轨道交通列车定位仿真系统及用其进行仿真的方法
具有如下有益效果：
1. 本发明之城市轨道交通列车定位仿真系统，以计算机编程为系统核心通过接收模拟车站发送的哈夫曼编码计算得出模拟列车的位置，以及前后两车之间的间隔，实现城市轨道交通列车定位仿真。计算机编程结构简单，易于实现，维护周期短，成本低廉。
2．本发明之城市轨道交通列车定位仿真系统，较好地实现列车定位仿真，通过计算机编程实现模拟列车定位，运行可靠，操作简单、方便，界面人性化简洁友好，成本低。
附图说明
图1：本发明之城市轨道交通列车定位仿真系统原理结构示意图；
图中：
10-模拟轨道，20-模拟列车、31、32、……3N-模拟车站，40-模拟调度工作站，Ⅰ-接收模块，Ⅱ-备用接收模块。
具体实施方式
实施例一
一种城市轨道交通列车定位仿真系统，所述仿真系统包括模拟轨道10、模拟列车、3个模拟车站：模拟车站31、模拟车站32、模拟车站33和模拟调度工作站40：
所述模拟列车上安装译码器和无线通信传输模块,所述各模拟车站的驶入端和驶出端安装车站触发发送模块，
所述模拟调度工作站包括接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ以及与其连接的计算机和显示屏幕；（设置两个接收模块的原因一是为了计算精确，二是为了在出现一个模块故障的时候另一个模块还可以继续工作)；
所述车站触发发送模块用于发送本车站哈夫曼编码，以及接收模拟列车进站或出站时发送的信息；
所述译码器用于接收模拟列车所行驶过之模拟车站发送的哈夫曼编码并译码，将此编码连同模拟列车自身的二进制编号组成字符串发送至模拟调度工作站；
所述无线通信传输模块用于发送本模拟列车进站或出站信息；
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ用于接收模拟列车发送的包括车站哈夫曼编码以及模拟列车进站或出站信息的字符串，并将其输送计算机处理；
所述计算机用于将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ收到的信息进行计算、分析、最终确定模拟列车的位置或模拟列车之间的距离并通过显示屏幕显示；上述N的取值为2-10之间的任意整数。
所述车站触发发送模块包括译码器和无线通信传输模块，
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ包括无线通信传输模块；
所述译码器采用：以变量数据速率达到1.4 GBd带CIMT功能的译码器；
所述无线通信传输模块采用：参数为GFSK调制方式、可靠传输距离在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的无线通信传输模块。
实施例二
一种城市轨道交通列车定位仿真方法，所述仿真方法是运用实施例一所述城市轨道交通列车定位仿真系统，通过模拟调度工作站接收通过模拟车站的模拟列车所发送的哈夫曼编码信号，经计算机计算、分析，从而得到模拟列车的位置，具体步骤如下：
（1）构建哈夫曼树，将每个模拟车站编制一个唯一的二进制编码：
假设各个模拟车站均以某站为始发站，该站的权值为0，以各个模拟车站距某站的距离为权值，得到每个车站唯一的一个以二进制为单位的编码；
（2）安装触发发送模块、接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ：
将两个车站触发发送模块分别安置在模拟车站的驶入端和驶出端；
将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ安置在模拟调度工作站上；（设置两个接收模块的原因一是为了计算精确，二是为了在出现一个模块故障的时候另一个模块还可以继续工作)`
（3）拖动模拟列车，当模拟列车行驶过该车站时：
A驶入端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B模拟列车之无线通信传输模块将接收的车站哈夫曼二进制编码送译码器，译码器连同模拟列车本身的二进制编码进行译码后组成字符串，
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ；
当模拟列车离开该车站时:
A驶出端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块再次向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B译码器再次将哈夫曼编码、连同模拟列车的二进制编码进行译码、并组成字符串，
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块；
（4）模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ将以上接收的数据信息送计算机进行分析和定位计算,从而确定：
 A通过驶入和驶出的先后确定运行方向；
B通过列车速度与运行时间的关系得到列车的位置，并通过显示屏幕显示；
C若同时有若干列车在模拟轨道运行，可通过前后列车的距离之差可以确定前后两列列车之间的距离。

Claims (3)

1.一种城市轨道交通列车定位仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括模拟轨道（10）、模拟列车（20）、N个模拟车站（31、32、……3N）和模拟调度工作站（40）：
所述模拟列车上安装译码器和无线通信传输模块,所述各模拟车站的驶入端和驶出端安装车站触发发送模块，
所述模拟调度工作站包括接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ以及与其连接的计算机和显示屏幕；
所述车站触发发送模块用于发送本车站哈夫曼编码，以及接收模拟列车进站或出站时发送的信息； 
所述译码器用于接收模拟列车所行驶过之模拟车站发送的哈夫曼编码并译码，将此编码连同模拟列车自身的二进制编号组成字符串发送至模拟调度工作站； 
所述无线通信传输模块用于发送本模拟列车进站或出站信息；
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ用于接收模拟列车发送的包括车站哈夫曼编码以及模拟列车进站或出站信息的字符串，并将其输送计算机处理；
所述计算机用于将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ收到的信息进行计算、分析、最终确定模拟列车的位置或模拟列车之间的距离并通过显示屏幕显示；上述N的取值为2-10之间的任意整数。
2.如权利要求1所述城市轨道交通列车定位仿真系统，其特征在于：
所述车站触发发送模块包括译码器和无线通信传输模块，
所述接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ包括无线通信传输模块；
所述译码器采用：以变量数据速率达到1.4 GBd带CIMT功能的译码器；
所述无线通信传输模块采用：参数为GFSK调制方式、可靠传输距离在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的无线通信传输模块。
3.一种城市轨道交通列车定位仿真方法，其特征在于：所述仿真方法是运用权利要求1所述城市轨道交通列车定位仿真系统，通过模拟调度工作站接收通过模拟车站的模拟列车所发送的哈夫曼编码信号，经计算机计算、分析，从而得到模拟列车的位置，具体步骤如下：
（1）构建哈夫曼树，将每个模拟车站编制一个唯一的二进制编码：
假设各个模拟车站均以某站为始发站，该站的权值为0，以各个模拟车站距某站的距离为权值，得到每个车站唯一的一个以二进制为单位的编码；
（2）安装触发发送模块、接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ：
将两个车站触发发送模块分别安置在模拟车站的驶入端和驶出端；
将接收模块Ⅰ和备用接收模块Ⅱ安置在模拟调度工作站上； `
（3）拖动模拟列车，当模拟列车行驶过该车站时：
A驶入端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B模拟列车之无线通信传输模块将接收的车站哈夫曼二进制编码送译码器，译码器连同模拟列车本身的二进制编码进行译码后组成字符串， 
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ； 
当模拟列车离开该车站时:
A驶出端的车站触发发送模块通过无线通信传输模块再次向模拟列车发送模拟车站的哈夫曼二进制编码，
B译码器再次将哈夫曼编码、连同模拟列车的二进制编码进行译码、并组成字符串，
C模拟列车通过无线通信传输模块发送至模拟调度工作站的接收模块； 
（4）模拟调度工作站的接收模块Ⅰ或备用接收模块Ⅱ将以上接收的数据信息送计算机进行分析和定位计算,从而确定：
 A通过驶入和驶出的先后确定运行方向；
B通过列车速度与运行时间的关系得到列车的位置，并通过显示屏幕显示；
C若同时有若干列车在模拟轨道运行，可通过前后列车的距离之差可以确定前后两列列车之间的距离。
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