CN110262286A - 一种全自动运行系统运营场景综合验证系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动运行系统运营场景综合验证系统及方法，该系统包括运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备，所述的运维子系统依次通过被测系统和仿真系统连接被测设备，所述的验证系统通过将运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备进行综合集成，对轨道交通全自动运行的正常场景、故障场景和应急场景进行实时验证。与现有技术相比，本发明具有全自动、大客流、高度集成等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通集成测试领域，尤其是涉及一种全自动运行系统运营场景综合验证系统及方法。
背景技术
全自动运行是高度集成化，自动化和智能化的轨道交通项目，在全自动运行条件下，全线列车的开始和结束运营，全天的持续运行，列车的调度和应急场景的应对都将在无人值守即全自动的条件下进行。因此，相比有人驾驶，全自动运行对各个专业的要求发生了很大变化，要求各专业的联动性更高，自动化程度更强。为加强各专业及各职能队伍联动的运营场景设计就变得十分重要，作为纲领性文件贯穿项目建设的始终。
全自动运行运营场景设计非常复杂，而现有的轨道交通集成测试平台，往往只能进行专业内的功能测试，运营场景的设计无法得到有效验证，会面临下列问题：
1、全自动运行运营场景不能提前验证：场景的设计是否合理、是否安全不能在设计阶段进行验证，详细的验证只能在现场调试阶段进行，彼时一旦发现设计失误将很难得到修正。
2、各专业集成测试无法在室内开展：现有各机电专业的室内测试平台均偏重于专业内的功能测试，实验室内无法开展涉及多个机电专业和联调联试，相关的测试内容只能在土建及安装完成之后进行，无法提前验证厂家的产品功能和项目执行能力，一旦在项目后期发现产品不符合设计需要修改的难度加大，工期延长。
3、现有集成测试平台未包含运维人员的演练：全自动运行项目对远程运维人员的要求更高，特别是应急和故障场景的应对，现有平台不包含运营和维护人员的参与，系统功能的设计是否合理，各类运营场景下运维人员的应对无法在室内测试阶段得到验证。
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全自动运行系统运营场景综合验证系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，该系统包括运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备，所述的运维子系统依次通过被测系统和仿真系统连接被测设备；
所述的验证系统通过将运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备进行综合集成，对轨道交通全自动运行的正常场景、故障场景和应急场景进行实时验证。
优选地，所述的被测系统包括信号系统和综合监控系统，所述的信号系统包括ATC、ATS、CBI、DCS和MSS，用于行车自动监控及自动控制；所述的综合监控系统用于检测在线运营机电设备运行状态。
优选地，所述的仿真系统包括系统接口层、仿真模拟层和外部接口层，所述的系统接口层连接被测系统、所述的外部接口层连接被测设备。
优选地，所述的被测设备包括真实设备和仿真动画模型。
一种采用所述的全自动运行系统运营场景综合验证系统的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、所述运维子系统，通过信号系统及综合监控系统的远程人机界面实时远程监控被测系统运行状态，远程处理应急及故障场景；
步骤2、所述信号系统通过DCS进行内部通信，ATS实现运营任务下发和列车调度自动管理，CBI实现进路的自动防护，ATC实现列车的全自动控制与防护自动防护、与仿真平台通信、以及控制车辆与轨旁信号设备；
步骤3、综合监控系统与各机电设备通信，下发控制命令和获取设备运行状态；
步骤4、仿真系统通过系统接口层接收信号系统和综合监控系统的控制命令和状态查询指令，并将设备的实时状态反馈给信号系统和综合监控系统；
步骤5、仿真系统通过仿真模拟层的车辆逻辑模型、站台门逻辑模型、电力监控逻辑模型、信号机模型、道岔模型和车站设备模型实时运算设备状态，并更新接口码位；
步骤6、仿真系统通过外部接口层将实时更新的接口码位发送给被测设备的真实设备，仿真系统通过外部接口层同时将设备状态发送给仿真动画模型；
步骤7、实验室真实设备响应仿真系统发送的接口码位实时联动，同时仿真动画模型实时联动，以对运营场景进行全方位的仿真。
优选地，所述的综合监控系统通过Modbus/P104协议监控与各机电设备通信。
优选地，所述的机电设备包括CCTV、PIS/PA、BAS、FAS、SCADA和闸机。
优选地，所述的真实设备包括PIS/PA、闸机、BAS、FAS系统软件、CCTV、车辆车体和站台门。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、设计了运维子系统，从各个调度台及维护台人员角度对相关的场景进行演练，演练的过程更接近真实场景，测试的结果可信度较高。
2、涉及了信号系统和综合监控系统的室内集成测试，可以非常全面地对全自动运行场景进行测试和验证。
3、设计了比较全面的轨旁和站台真实设备的3D仿真模型，并进行实时联动，可以比较直观地对仿真场景进行验证。
4、在项目设计阶段即能对后期的运营进行全方位的仿真模拟，可以大大节省运营调试时间，完善运营场景的设计。
附图说明
图1为本发明的验证系统结构示意图；
图2为本发明的验证系统内部连接示意图；
图3为本发明的PIS(乘客信息系统)测试示意图；
图4为本发明的自动唤醒测试示意图。
具体实施方式
下面将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。
本发明的原理：一种集信号、综合监控、车辆、站台门、通信、SCADA、PIS/PA等专业于一体，充分模拟土建、站台设备、轨旁和站厅基础设施仿真的一体化场景演示与验证、接口、功能和性能集成测试平台，通过对各系统的综合集成管理，对轨道交通全自动运行的正常场景，故障场景和应急场景进行实时验证，具备全自动，大客流，高度集成，包含多个专业的立体化集成平台。
如图1所示，一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，该系统包括运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备，所述的运维子系统依次通过被测系统和仿真系统连接被测设备。
所述的被测系统包括信号系统和综合监控系统，所述的信号系统包括ATC、ATS、CBI、DCS和MSS，用于行车自动监控及自动控制；所述的综合监控系统用于检测在线运营机电设备运行状态。所述的仿真系统包括系统接口层、仿真模拟层和外部接口层，所述的系统接口层连接被测系统、所述的外部接口层连接被测设备。所述的被测设备包括真实设备和仿真动画模型。
一种全自动运行系统运营场景综合验证方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、运维子系统，通过信号系统及综合监控系统的远程人机界面实时远程监控系统运行状态，远程处理应急及故障场景；
步骤2、信号系统通过DCS进行内部通信，ATS实现运营任务下发和列车调度自动管理，CBI实现进路的自动防护，ATC实现列车的全自动控制与防护自动防护，与仿真平台通信，控制车辆与轨旁信号设备；
步骤3、综合监控系统通过Modbus/P104等各种协议监控与各机电设备通信，下发控制命令和获取设备运行状态；所述的机电设备包括CCTV、PIS/PA、BAS、FAS、SCADA和闸机；
步骤4、仿真系统通过系统接口层接收信号系统和综合监控系统的控制命令和状态查询指令，并将设备的实时状态反馈给信号系统和综合监控系统；
步骤5、仿真系统通过仿真模拟层的车辆逻辑模型、站台门逻辑模型、电力监控逻辑模型、信号机模型、道岔模型和车站设备模型实时运算设备状态，并更新接口码位；
步骤6、仿真系统通过外部接口层将实时更新的接口码位发送给被测设备的真实设备，所述的真实设备包括PIS/PA、闸机、BAS、FAS系统软件、CCTV、车辆车体和站台门，仿真系统通过外部接口层同时将设备状态发送给仿真动画模型；
步骤7、实验室真实设备响应仿真系统发送的接口码位实时联动，同时仿真动画模型实时联动，以对运营场景进行全方位的仿真。
验证系统内部各部分内容如图2所示：
1、信号系统a，包含自动列车控制，自动列车监控，计算机联锁，骨干网通信仿真，监测等，用于行车自动监控及自动控制。
2、综合监控系统b，用于检测在线运营机电设备运行状态。
3、调度台c，设置行车调度、综合调度/车辆调度、场段调度、维修调度、主任调度和乘客调度、车站值班室及其它根据需要设置的全自动运行调度台等，用于运营人员培训和运营场景仿真验证。
4、车辆d，包括车载信号系统、车辆TCMS网络、车载PIS/PA、CCTV、紧急解锁和紧急对讲系统等。由于实验室场地有限，集成测试平台仅使用单套单站的车载设备，进行实景验证。
5、站台门e，联动车门实现室内的到站开关门集成测试。由于实验室场地有限，集成测试平台仅使用单扇的站台门系统，进行实景验证。
6、其他外部真实验证设备f，对各机电专业设备进行单体功能验证和联动场景验证。
7、轨交设备动画模型g，对整个线路运行设备包括道岔、信号机、轨道、乘客、站台设施、站厅设施等进行整体仿真。以3D建模方式模拟线路设备运行状态，并与系统实时联动，可以直观地进行运营场景的验证。突破了真实设备只能单套验证的局限，采用3D仿真系统，仿真整条线的实体设备，并与相关子系统实时联动，测试验证人员以独立视角在3D仿真系统中自由移动视角，对在线设备运行情况进行实时监控和系统性验证。
8、信号系统仿真测试平台h，仿真轨旁和车辆信号的逻辑，作为信号系统与仿真模型的中间件，对集成平台进行整体的管理，对验证的测试案例进行集成管理。
9、综合监控仿真测试平台i，通过Modbus/P104及其他协议接口与综合监控设备进行实时通信，并与仿真模型实时联动，对综合监控系统进行集成测试，对相关测试案例进行管理。
如图3所示，使用本发明进行PIS(乘客信息系统)测试包括以下步骤：
步骤3.1、由ATS(自动列车监控系统)将列车预到站信息通过TCP/IP协议发给综合监控系统；
步骤3.2、由综合监控系统将预到站信息通过Modbus协议转发给综合监控仿真接口软件，由综合监控仿真接口软件进行第一次处理。综合监控仿真接口软件作为综合监控信息的统一集成管理平台，起到承上启下的作用。在应急场景下也可下发紧急撤离消息显示，车站限流信息，乘客导引信息，跳停信息和清客信息等；
步骤3.3、综合监控仿真接口软件通过Modbus协议与PIS服务器通信，将相关信息发给PIS服务器，同时将信息发送给3D动画模型；
步骤3.4、由PIS软件将显示信息发给PIS屏，实验室真实PIS屏根据实时信息显示预计到站信息或应急信息，测试协议的有效性和显示的合理性。在3D建模场景中实时仿真全线所有PIS屏，对PIS显示的整体性进行完整的测试和验证；
步骤3.5、3D动画根据接口信息在每个站的每个站台的多个PIS屏上显示预计到站信息，测试和场景验证者可在3D站台中自由移动视角，对每一个站台的PIS信息进行实时验证。
此集成平台还可以实时联动其他3D模型，模拟真实列车到站，乘客模型执行上下车等场景，在应急场景下还可以联动乘客的大客流限流，车站跳停，列车清客等，既测试了PIS显示的正确性，又与具体的场景结合，验证了场景设置的合理性。
通过集成平台，在实验室内验证信号(ATS),综合监控，PIS软件等专业设备的集成，同时在3D动画上验证乘客信息系统的整体实现效果。此平台支持各个厂家的PIS接口协议，可以由针对性地修改协议进行相关地验证测试。
如图4所示，使用本发明进行自动唤醒测试包括以下步骤：
步骤4.1、由ATS(自动列车监控系统)根据运营计划将唤醒指令发给CC(信号车载控制器)；
步骤4.2、CC收到唤醒指令后向信号系统仿真测试平台发起唤醒车辆的指令；
步骤4.3、信号系统仿真测试平台模拟车辆逻辑并实时控制集成平台的真实车体，同时仿真测试平台与3D动画仿真系统中更多的列车模型实时通信，控制全线的列车运行；
步骤4.4、真实车体收到唤醒指令，执行唤醒操作，包括升起受电弓，激活车内照明，执行开关门的测试，激活车载乘客信息系统等；
步骤4.5、3D动画根据收到的列车唤醒指令唤醒动画内的车辆，执行与真实车体同样的完整唤醒序列，包括升弓，激活照明，列车大灯，车门检测，鸣笛等。
通过此集成测试平台，将ATS(自动列车监控系统)，CC(车载信号系统)，无线通信系统，车辆等系统高度集成，可以执行只有在调试阶段才能执行的联调联试，提前验证系统功能，提前验证相关场景可以由针对性地修改协议进行相关地验证测试。
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 (8)
1.一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，其特征在于，该系统包括运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备，所述的运维子系统依次通过被测系统和仿真系统连接被测设备；
所述的验证系统通过将运维子系统、被测系统、仿真系统和被测设备进行综合集成，对轨道交通全自动运行的正常场景、故障场景和应急场景进行实时验证。
2.根据权利要求1所述的一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，其特征在于，所述的被测系统包括信号系统和综合监控系统，所述的信号系统包括ATC、ATS、CBI、DCS和MSS，用于行车自动监控及自动控制；所述的综合监控系统用于检测在线运营机电设备运行状态。
3.根据权利要求2所述的一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，其特征在于，所述的仿真系统包括系统接口层、仿真模拟层和外部接口层，所述的系统接口层连接被测系统、所述的外部接口层连接被测设备。
4.根据权利要求3所述的一种全自动运行系统运营场景综合验证系统，其特征在于，所述的被测设备包括真实设备和仿真动画模型。
5.一种采用权利要求4所述的全自动运行系统运营场景综合验证系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、所述运维子系统，通过信号系统及综合监控系统的远程人机界面实时远程监控被测系统运行状态，远程处理应急及故障场景；
步骤2、所述信号系统通过DCS进行内部通信，ATS实现运营任务下发和列车调度自动管理，CBI实现进路的自动防护，ATC实现列车的全自动控制与防护自动防护、与仿真平台通信、以及控制车辆与轨旁信号设备；
步骤3、综合监控系统与各机电设备通信，下发控制命令和获取设备运行状态；
步骤4、仿真系统通过系统接口层接收信号系统和综合监控系统的控制命令和状态查询指令，并将设备的实时状态反馈给信号系统和综合监控系统；
步骤5、仿真系统通过仿真模拟层的车辆逻辑模型、站台门逻辑模型、电力监控逻辑模型、信号机模型、道岔模型和车站设备模型实时运算设备状态，并更新接口码位；
步骤6、仿真系统通过外部接口层将实时更新的接口码位发送给被测设备的真实设备，仿真系统通过外部接口层同时将设备状态发送给仿真动画模型；
步骤7、实验室真实设备响应仿真系统发送的接口码位实时联动，同时仿真动画模型实时联动，以对运营场景进行全方位的仿真。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的综合监控系统通过Modbus/P104协议监控与各机电设备通信。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的机电设备包括CCTV、PIS/PA、BAS、FAS、SCADA和闸机。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的真实设备包括PIS/PA、闸机、BAS、FAS系统软件、CCTV、车辆车体和站台门。
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