CN107464469B - 基于plc技术的信号仿真模拟驾驶系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统及其应用，该系统与轨道交通信号系统连接，所述的信号仿真模拟驾驶系统包括FEP服务器、PLC控制器和仿真驾驶台，所述的仿真驾驶台包括司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏和线路地图显示屏，所述的司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏分别与PLC控制器连接，所述的PLC控制器和线路地图显示屏分别与FEP服务器连接，所述的FEP服务器与轨道交通信号系统连接。与现有技术相比，本发明具有节省成本、时间和空间等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统仿真驾驶系统，尤其是涉及一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统及其应用。
背景技术
目前市场上的地铁模拟驾驶系统，成本高昂，扩展性不强，且都缺少信号仿真和联动功能。很多地铁业主和用户在利用市场上比较流行的纯模拟驾驶系统时，只能起到单纯地培训司机的效果。事实上，从国内近年来发生的地铁事故案例来看，很多事故的发生都是由于各个工种相互协作和配合不到位的问题所致。如利用单纯的模拟驾驶系统做司机培训，而调度员和车站值班员两类工种并没有参与其中，会导致司机培训与调度员、值班员甚至是维保人员培训的脱节，不能很好地发挥出各个工种联动培训的效果。
在现实使用中，由于种种原因，国内外对仿真模拟驾驶系统的研究与开发在技术上还存在以下一些问题：
1)复杂度：普通仿真驾驶台的元器件较多，其电气逻辑比较复杂，电路设计和配线工作量较大。
2)扩展性：目前的仿真驾驶台一旦制作完成，就无法再添加显示屏或者其他按钮，可扩展性较差。
3)通信兼容性：网络通信转化为电信号比较复杂，无法通过简单的协议来实现电信号的读取和设置，需要复杂的电路来实现。
4)性价比：由于其配线的复杂度，在生产过程中往往价格较高，工期较长，不适合大规模生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统，该系统与轨道交通信号系统连接，所述的信号仿真模拟驾驶系统包括FEP服务器、PLC控制器和仿真驾驶台，所述的仿真驾驶台包括司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏和线路地图显示屏，所述的司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏分别与PLC控制器连接，所述的PLC控制器和线路地图显示屏分别与FEP服务器连接，所述的FEP服务器与轨道交通信号系统连接。
所述的仿真驾驶台还包括分别与PLC控制器连接的指示灯、按钮和开关门模式选择键。
所述的PLC控制器包括CPU以及分别与CPU连接的AD转换器、以太网通信模块和串口通信模块，所述的AD转换器与司机控制器连接，所述的以太网通信模块与虚拟列车控制屏连接，所述的串口通信模块与FEP服务器连接。
所述的FEP服务器包括分别与轨道交通信号系统连接的协议转换器和仿真轨旁界面，所述的协议转换器与PLC控制器连接，所述的仿真轨旁界面与线路地图显示屏连接。
所述的虚拟列车控制屏为虚拟列车控制触摸屏。
一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统的应用，包括以下步骤：
步骤1，轨道交通信号系统启动，所有设备运行正常，并能实现控车；
步骤2，FEP服务器中的轨旁仿真界面启动，并将界面发送到安装在仿真驾驶台的虚拟列车控制屏上，用于实时查看当前列车以及其他列车所在位置；
步骤3，FEP服务器将轨道交通信号系统的协议转换为PLC控制协议，并将信息通过串口端发动给PLC控制器；
步骤4，PLC控制器接收到FEP服务器发送来的控制信息，分别将控制指示灯、DMI和虚拟列车控制屏的开关量设置为消息值，并通过网络实现通信；
步骤5，PLC控制器将司机控制器的模拟量通过A/D转换器转换为数字量，并发送给FEP服务器，FEP服务器实现对车辆速度的控制；
步骤6，PLC控制器同时将开关门模式、按钮、DMI以及虚拟列车控制屏的开关量码位发动给FEP服务器，实现对车辆的其他控制。
与现有技术相比，本发明通过采用基于PLC技术的信号仿真虚拟驾驶系统，可以有效满足轨道交通信号系统的车载控制器的测试、检验和列车驾驶人员的培训，可以通过PLC技术灵活的配置以节省成本、时间和空间。
本发明所具备的特点可满足以下用户使用群：
1、轨道交通信号系统供应商
1)为轨道交通信号系统中的车载控制器程序的开发和工程实施提供室内运行、调试、测试、测量环境和/或工具；
2)对于轨道交通信号系统各子系统分别由不同供应商提供的工程项目，各供应商可分别在本测试平台预调，以减少等待各供应商同步联调的时间。
2、轨道交通信号系统运营商
(1)作为列车驾驶人员操作培训平台；
(2)作为设备或软件的检修试验平台。
3、轨道交通信号系统试验中心
(1)向各个轨道交通信号系统供应商提供车载控制器集成调试环境；
4、轨道交通信号系统认证机构
(1)向各个轨道交通信号系统供应商提供认证测试服务，发放许可证。
5、学校等科研院所
(1)向研究人员提供仿真驾驶实验平台。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统，该系统与轨道交通信号系统4连接，所述的信号仿真模拟驾驶系统包括FEP服务器3、PLC控制器2和仿真驾驶台1，所述的仿真驾驶台1包括司机控制器11、人机交互界面DMI 12、虚拟列车控制屏13和线路地图显示屏14，所述的司机控制器11、人机交互界面DMI 12、虚拟列车控制屏13分别与PLC控制器2连接，所述的PLC控制器2和线路地图显示屏14分别与FEP服务器3连接，所述的FEP服务器3与轨道交通信号系统4连接。
所述的仿真驾驶台1还包括分别与PLC控制器2连接的指示灯17、按钮16和开关门模式选择键15。
所述的PLC控制器2包括CPU21以及分别与CPU21连接的AD转换器22、以太网通信模块24和串口通信模块23，所述的AD转换器22与司机控制器11连接，所述的以太网通信模块24与虚拟列车控制屏13连接，所述的串口通信模块23与FEP服务器3连接。
所述的FEP服务器3包括分别与轨道交通信号系统连接的协议转换器31和仿真轨旁界面32，所述的协议转换器31与PLC控制器2连接，所述的仿真轨旁界面32与线路地图显示屏14连接，所述的协议转换器31将轨道交通信号协议311转换成PLC控制协议312。
所述的虚拟列车控制屏13为虚拟列车控制触摸屏。
本发明的具体工作过程如下：
步骤1，轨道交通信号系统启动，所有设备运行正常，并能实现控车；
步骤2，FEP服务器中的轨旁仿真界面启动，并将界面发送到安装在仿真驾驶台的虚拟列车控制屏上，用于实时查看当前列车以及其他列车所在位置；
步骤3，FEP服务器将轨道交通信号系统的协议转换为PLC控制协议，并将信息通过串口端发动给PLC控制器；
步骤4，PLC控制器接收到FEP服务器发送来的控制信息，分别将控制指示灯、DMI和虚拟列车控制屏的开关量设置为消息值，并通过网络实现通信；
步骤5，PLC控制器将司机控制器的模拟量通过A/D转换器转换为数字量，并发送给FEP服务器，FEP服务器实现对车辆速度的控制；
步骤6，PLC控制器同时将开关门模式、按钮、DMI以及虚拟列车控制屏的开关量码位发动给FEP服务器，实现对车辆的其他控制。
对各模块进行阐述：
1、FEP服务器：
FEP服务器主要包括ACE通信框架、通信转发模块、存储模块和回放执行木块组成。最主要的作用是根据接收到的消息中的目的地址，动态路由各种消息。FEP服务器能对所有网络上的数据包进行控制和访问。同时FEP服务器具备通信节点的动态扩展能力，只要是遵守iVP简单通信协议结构的消息节点，都可通过配置的方式动态加入到该仿真平台中。
2、FEP服务器内嵌的仿真CC程序：
仿真CC单个程序可仿真最多256辆列车，同时遵循真实的信号逻辑。
3、PLC驱动程序：
PLC驱动程序是一个封装好的DLL程序，供仿真CC程序调用，同时，把轨道交通信号系统协议转化为PLC控制协议，读取和设置PLC开关量码位。
4、仿真轨旁界面：
仿真轨旁界面输出线路地图，供给驾驶台上的线路地图显示屏显示。
5、仿真驾驶控制台：
利用三菱公司的PLC控制器，对仿真驾驶控制台的输入和输出控制进行设置和采集，将所有开关量码位进行集中管理，并实现上位机对仿真驾驶台的控制。
本发明已经被成功应用于卡斯柯自主化轨道交通控制系统(TRANAVI)的室内测试，可以实现对CC的操控，满足了TRANAVI中CC驾驶的测试。同时基于该发明，我们成功开发了一套高仿真度的驾驶控制台，可实现ATO和手动模式的的联动操作和培训，后续可继续基于该发明，收集更为具体的地铁运营单位的需求，研发出功能更为强大的仿真驾驶系统，极大程度上满足地铁运营单位的培训需求，为地铁信号人员的培训，提供强大的平台支持，同时为列车驾驶人员提供仿真平台支持，提高地铁运营方的运维能力。
本发明专业术语解释如下：
TRANAVI：卡斯柯自主化信号系统解决方案名称；
iCC：Intelligent Carbone Controller，车载控制系统，包括车载ATP(列车自动防护)和车载ATO(列车自动驾驶)；
BM：Block Mode，区间闭塞模式；
CBTC：Communication Based Train Controller，基于通信的列车控制系统；
ZC：Zone Controller，区域控制系统，相当于高铁列控系统中的无线闭塞中心；
LC：Line Controller，线路控制系统，相当于高铁列控系统中的临时限速服务器；
ATS：Automatic Train Supervision，自动列车监督系统，相当于高铁的CTC调度系统；
LATS：Local ATS，车站ATS工作站，相当于CTC中的自律机；
CATS：Centre ATS，中心ATS工作站；
CBI：Computer Based Interlock，计算机联锁；
DMI：Driver Machine Interface，人机交互界面，司机的信号显示屏；
FEP服务器：Front End Processor，仿真平台的通信管理服务器；
RS：Rolling Stock，车辆；
ACE：Adaptive Communication Environment，一种开源的自适应的网络通信环境；
MFC：Micro Foundation Class，微软标准类库；
iVP：Intelligent Validation Platform，智能仿真验证平台；
PLC：Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于PLC技术的信号仿真模拟驾驶系统的应用，该系统与轨道交通信号系统连接，其特征在于，所述的信号仿真模拟驾驶系统包括FEP服务器、PLC控制器和仿真驾驶台，所述的仿真驾驶台包括司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏和线路地图显示屏，所述的司机控制器、人机交互界面DMI、虚拟列车控制屏分别与PLC控制器连接，所述的PLC控制器和线路地图显示屏分别与FEP服务器连接，所述的FEP服务器与轨道交通信号系统连接；
所述应用包括以下步骤：
步骤1，轨道交通信号系统启动，所有设备运行正常，并能实现控车；
步骤2，FEP服务器中的轨旁仿真界面启动，并将界面发送到安装在仿真驾驶台的虚拟列车控制屏上，用于实时查看当前列车以及其他列车所在位置；
步骤3，FEP服务器将轨道交通信号系统的协议转换为PLC控制协议，并将信息通过串口端发动给PLC控制器；
步骤4，PLC控制器接收到FEP服务器发送来的控制信息，分别将控制指示灯、DMI和虚拟列车控制屏的开关量设置为消息值，并通过网络实现通信；
步骤5，PLC控制器将司机控制器的模拟量通过A/D转换器转换为数字量，并发送给FEP服务器，FEP服务器实现对车辆速度的控制；
步骤6，PLC控制器同时将开关门模式、按钮、DMI以及虚拟列车控制屏的开关量码位发动给FEP服务器，实现对车辆的其他控制；
FEP服务器包括ACE通信框架、通信转发模块、存储模块和回放执行模块组成，根据接收到的消息中的目的地址，动态路由各种消息，FEP服务器对所有网络上的数据包进行控制和访问，同时FEP服务器具备通信节点的动态扩展能力，只要是遵守iVP简单通信协议结构的消息节点，都可通过配置的方式动态加入到仿真平台中；
FEP服务器内嵌的仿真CC程序：仿真CC单个程序可仿真最多256辆列车，同时遵循真实的信号逻辑；
PLC驱动程序是一个封装好的DLL程序，供仿真CC程序调用，同时，把轨道交通信号系统协议转化为PLC控制协议，读取和设置PLC开关量码位。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的仿真驾驶台还包括分别与PLC控制器连接的指示灯、按钮和开关门模式选择键。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的PLC控制器包括CPU以及分别与CPU连接的AD转换器、以太网通信模块和串口通信模块，所述的AD转换器与司机控制器连接，所述的以太网通信模块与虚拟列车控制屏连接，所述的串口通信模块与FEP服务器连接。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的FEP服务器包括分别与轨道交通信号系统连接的协议转换器和仿真轨旁界面，所述的协议转换器与PLC控制器连接，所述的仿真轨旁界面与线路地图显示屏连接。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的虚拟列车控制屏为虚拟列车控制触摸屏。
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Legal Events
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| REG | Reference to a national code |
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| GR01 | Patent grant | ||
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