CN113212500B - 一种轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法及装置，该方法进行全自动无人驾驶系统各专业间的接口测试、系统功能和性能测试的验证，并将静态化的列车进行动态化处理，所述的验证方法包括交互过程和自动休眠唤醒过程；所述的装置包括车载控制器CC、PXI仿真机车、PLC驱动软件、PLC、列车控制管理系统TCMS和自动电源。与现有技术相比，本发明具有专业集成度高、节约成本和时间、功能强大、可扩展性强等优点。

Description

一种轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法与装置

技术领域

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种面向全自动无人驾驶的轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法与装置。

背景技术

伴随着轨道交通信号技术近年来突破性的发展，全自动无人驾驶系统以自动化、安全等级高，运行效率高，运营成本低等特点已在轨道交通行业逐渐遍布开来，成为了未来城市轨道交通发展的必然趋势，而怎样完成一次性交付前高效快速的功能验证与测试是当前所面临的巨大挑战。

传统的信号与车辆专业接口测试只在动态运行的地铁线路上进行测试验证，这对于资源以及人力时间等要求极其苛刻。如果将室外验证测试在室内进行，将大大降低项目资源占用以及进度成本，故对于室内静态的车辆，完成全自动无人驾驶模式的运行验证测试极其重要。

传统的测试验证系统还只是基于单专业，并未将各个专业进行集成联动测试验证，而全自动无人驾驶系统集成度高，整体系统一致性要求高，多系统需深度融合，相应规则办法需同步制定，对多专业集成联动功能要求高，从而对于测试验证环境也提出了更高的要求，传统的单专业测试验证系统已不能满足全自动无人驾驶系统的功能测试验证。再加上传统测试系统扩展性低，设备成本高昂，并且对于真实运行环境的还原程度比较低，而且现场工作人员的培训配套设备也比较落后，这对于后期全自动无人驾驶系统的长期可靠运行构成威胁。

现如今对于信号系统的安全性以及稳定性要求越来越高，这将提高对信号以及其它各个专业产品的安全性以及稳定性要求，产品的安全与稳定运行离不开测试验证阶段的真确输出，目前轨道交通信号还没有一套完整应对静态列车面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动的方法与装置，鉴于此，如何开发一套面向全自动无人驾驶的集成多专业并不依赖外场测试线，可进行无人驾驶系统各专业间的接口测试、系统功能和性能测试的验证方法与装置是目前需要解决的问题。

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轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法与装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法，该方法进行全自动无人驾驶系统各专业间的接口测试、系统功能和性能测试的验证，并将静态化的列车进行动态化处理，所述的验证方法包括交互过程和自动休眠唤醒过程。

作为优选的技术方案，所述的交互过程包括采集子过程与驱动子过程。

作为优选的技术方案，所述的采集子过程具体为：

在系统运行期间，由PLC采集车辆的车门状态、司机台状态和继电器状态，PLC驱动软件通过网络接收PLC的采集信息，判定列车激活端，并将逻辑处理后的采集信息经UDP传输给PXI仿真机车；

同时列车控制管理系统TCMS将级位与车门状态信息通过MVB传输给PXI仿真机车，最后由PXI仿真机车将整个车辆信息传输于车载控制器CC。

作为优选的技术方案，所述的驱动子过程具体为：

车载控制器CC将驱动消息分两个链路传输给PXI仿真机车，第一链路消息由PXI仿真机车通过MVB传输给车辆列车控制管理系统TCMS，第二链路消息由PXI仿真机车通过网络传输于PLC驱动软件，由PLC驱动软件经过网络传输给PLC从而间接实现对车辆的控制。

作为优选的技术方案，所述的第一链路消息包括牵引制动力、速度、车次号、站台跳停、报站、照明、站台、开门和车辆工况信息。

作为优选的技术方案，所述的第二链路消息包括零速、驾驶台指示灯和EB信息。

作为优选的技术方案，所述的自动休眠唤醒过程包括唤醒子过程和休眠子过程。

作为优选的技术方案，所述的唤醒子过程具体包括：

ATS下发唤醒命令至TWU，TWU通过硬线触发自动电源的继电器，自动电源为车载控制器CC上电，同时通过网络将唤醒命令传输于PLC驱动软件，由其通过PLC间接控制车辆上电工作。

作为优选的技术方案，所述的休眠子过程具体包括：

ATS下发休眠命令至车载控制器CC，车载控制器CC通过MVB将休眠命令发至PXI仿真机车，再由PXI仿真机车通过网络将休眠命令传输于PLC驱动软件，由其控制PLC间接使车辆休眠，同时PLC驱动软件通过网络将休眠命令下发至自动电源由其切断车载控制器CC的电源。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法的装置，包括车载控制器CC、PXI仿真机车、PLC驱动软件、PLC、列车控制管理系统TCMS和自动电源；

所述的PLC驱动软件采集驱动PLC的I/O点位，间接完成对车辆I/O的采集驱动控制，通过信号接口中间件与PXI仿真机车进行网络通讯，交互车辆I/O消息与司控器级位消息，并同时与自动电源进行网络通讯，实现车辆与车载控制器CC的休眠唤醒功能；

所述的自动电源通过与PLC交互来实现对各个设备电源的单独控制，并接收TWU的唤醒命令，来为车载控制器CC供电；同时实时与PLC驱动软件进行交互休眠唤醒消息；

所述的车载控制器CC用于实现信号系统对车辆的控制；

所述的PLC对车辆的I/O码位以及司控器级位的采集驱动，实现车辆与信号系统的接口连接，将单端列车信号转成双端列车信号；

所述的列车控制管理系统TCMS实现与各个模块之间的通信交互。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、专业集成度高：本发明方法与装置集成多个专业，克服了传统只单专业作业弊端，具备集成度高、整体系统一致性高、多系统深度融合等优点，而且不依赖外场测试线，可进行全自动无人驾驶系统各专业间的接口测试、系统功能和性能测试的验证，并具备实际正线项目的核心设备，采用半实物半仿真技术高度还原真实运行场景。

2、节约成本和时间：大多数传统的系统数据测试是在正线完成的，这大大降低了问题发现率，增大了潜在的事故隐患。如果在测试中心额外购置与正线一样的设备来满足测试，这极大的增加了成本与时间，而且设备复用性也不高。而本发明面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动验证方法与装置，大大节约了成本、时间和设备的空间占用率。

3、功能强大、可扩展性强：与传统的系统相比，本发明面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动的方法与装置将静态化的列车动态化处理，在控制逻辑与方法上高度还原正式线路，对于全自动无人驾驶系统功能场景验证与测试有极大的便捷性，无需增加任何设备即可完成无人驾驶功能的升级验证。

4、通用性强：传统的方法与装置当对不同的系统进行测试时，通常需要重新换设备以及需要大量的开发工作，影响了验证测试工作的效率，本发明可根据不同项目的数据配置进行相应项目功能的验证测试。

5、多专业集成联动培训功能完备：传统地铁线路工作人员的培训一部分理论与实操在培训中心完成，其余部分在正线完成，而培训中心的理论与实操培训也是分开进行培训，并未就本地铁线路功能联动进行培训，所以这对于学员的理解与操作能力加大了困难，而本发明面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动验证方法与装置将理论是实操相结合，高度还原真实场景，对于工作人员学习成长增添了羽翼。

6、本发明用于成都地铁9号线等地铁实际线路的厂内验证测试，保证了上述地铁线路信号系统的发布质量，显著提高了测试效率，并有效降低了测试设备成本，此方法与装置系统是测试验证平台的发展方向。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明采集子过程的流程图；

图3为本发明驱动子过程的流程图；

图4为本发明自动唤醒子过程的流程图；

图5为本发明自动休眠子过程的流程图。

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，是面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动验证方法与装置的组织结构原理图：

系统主要包括CC(车载控制器)、PXI(仿真机车)、PLCDriver(PLC驱动软件)、PLC(可编程控制器)、TCMS(列车控制管理系统)、DMI(人机交互界面)、动画模拟系统、AutoPower(自动电源)；装置主要包括：半节车辆、工作站、动画演示设备、车载CC、PXI仿真机车、自动电源等设备。其中车载CC、DMI、自动电源属于信号专业，其余设备属于车辆专业。

如图2和3所示，是面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动验证方法与装置的流程图，描述了系统的工作过程：

交互过程分为采集与驱动过程，在实际运行过程中两个过程是并行进行的，在此分开来单独阐述工作流程：

(1)采集过程：

在系统运行期间，由PLC采集车辆的车门状态、司机台状态、常规继电器状态等，PLCDriver通过网络接收PLC的采集信息，判断列车激活端(此列车一端可模拟两端)经过逻辑处理后经UDP传输与PXI仿真机车。同时TCMS将级位与车门状态等信息通过MVB传输与仿真机车。最后由PXI仿真机车将整个车辆信息传输于车载CC。

(2)驱动过程：

车载CC将驱动消息分两个链路传输于PXI仿真机车，MVB消息包括牵引制动力、速度、车次号、站台跳停、报站、照明、站台、开门、车辆工况等消息传输于PXI，再由PXI仿真机车通过MVB传输与车辆TCMS；零速、驾驶台指示灯、EB等消息CC通过硬线传输于PXI仿真机车。再由PXI仿真机车通过网络传输于PLCDriver，由PLCDriver经过网络传输与与PLC从而间接实现对车辆的控制。

如图4和5所示，是面向全自动无人驾驶的信号与车辆专业接口联动验证方法与装置的休眠唤醒流程图，描述了系统自动休眠唤醒的工作过程：

(1)唤醒过程：

ATS下发唤醒命令至TWU，TWU通过硬线触发自动电源的继电器，自动电源为车载CC上电，同时通过网络将唤醒命令传输于PLCDriver，由其通过PLC间接控制车辆上电工作。

(2)休眠过程：

ATS下发休眠命令至CC，CC通过MVB将休眠命令发至PXI仿真机车，再由PXI仿真机车通过网络将休眠命令传输于PLCDriver，由其控制PLC间接使车辆休眠，同时PLCDriver通过网络将休眠命令下发至AutoPower由其切断车载CC电源。

对各模块进行阐述：

1、PLCDriver：

该模块叫车辆驱动采驱软件，采集驱动PLC I/O点位，间接完成对车辆I/O的采集驱动控制，它通过信号接口中间件FEPSever与PXI仿真机车进行网络通讯，交互车辆I/O消息与司控器级位消息，并同时与AutoPower进行网络通讯，实现车辆与CC的休眠唤醒功能；

2、自动电源AutoPower：

该模块叫自动电源控制软件，自动电源模块的上位机，自动电源模块内部由可编程控制器、110V电源模块、5V电源模块、12V电源模块、继电器等设备构成，分别控制CC机笼板卡电源、信号转换板电源、MVB盒子电源、继电器箱等设备，AutoPower软件通过与PLC交互来实现对各个设备电源的单独控制，并接收TWU的唤醒命令，来为CC供电；同时实时与PLCDriver进行交互休眠唤醒消息。

3、车载控制器CC：

该模块叫车载控制器，实现信号系统对车辆的控制，主要由核心编码处理器和输入输出模块组成，它们分别负责信息的安全处理和安全输入输出。

4、PLC：

该模块叫可编程控制器，此设备对车辆I/O码位以及司控器级位的采集驱动，实现车辆与信号的接口连接，将单端列车信号转成双端列车信号。

5、TCMS：

该模块叫列车控制系统，是车辆的控制系统，实现与各个专业之间的通信交互。

本发明已经被应用于轨道交通成都9号线全自动驾驶模拟中心的验证测试培训。此系统大大减少了现场测试的工作量，同时也降低了集成控制系统的缺陷逃逸率。

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 (2)

1.一种轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法，其特征在于，该方法进行全自动无人驾驶系统各专业间的接口测试、系统功能和性能测试的验证，并将静态化的列车进行动态化处理，所述的验证方法包括交互过程和自动休眠唤醒过程；

所述的交互过程包括采集子过程与驱动子过程；

所述的采集子过程具体为：

在系统运行期间，由PLC采集车辆的车门状态、司机台状态和继电器状态，PLC驱动软件通过网络接收PLC的采集信息，判定列车激活端，并将逻辑处理后的采集信息经UDP传输给PXI仿真机车；

同时列车控制管理系统TCMS将级位与车门状态信息通过MVB传输给PXI仿真机车，最后由PXI仿真机车将整个车辆信息传输于车载控制器CC；

所述的驱动子过程具体为：

车载控制器CC将驱动消息分两个链路传输给PXI仿真机车，第一链路消息由PXI仿真机车通过MVB传输给车辆列车控制管理系统TCMS，第二链路消息由PXI仿真机车通过网络传输于PLC驱动软件，由PLC驱动软件经过网络传输给PLC从而间接实现对车辆的控制；

所述的第一链路消息包括牵引制动力、速度、车次号、站台跳停、报站、照明、站台、开门和车辆工况信息；

所述的第二链路消息包括零速、驾驶台指示灯和EB信息；

所述的自动休眠唤醒过程包括唤醒子过程和休眠子过程；

所述的唤醒子过程具体包括：

ATS下发唤醒命令至TWU，TWU通过硬线触发自动电源的继电器，自动电源为车载控制器CC上电，同时通过网络将唤醒命令传输于PLC驱动软件，由其通过PLC间接控制车辆上电工作；

所述的休眠子过程具体包括：

ATS下发休眠命令至车载控制器CC，车载控制器CC通过MVB将休眠命令发至PXI仿真机车，再由PXI仿真机车通过网络将休眠命令传输于PLC驱动软件，由其控制PLC间接使车辆休眠，同时PLC驱动软件通过网络将休眠命令下发至自动电源由其切断车载控制器CC的电源。

2.一种用于权利要求1所述轨道交通信号与车辆专业接口联动验证方法的装置，其特征在于，包括车载控制器CC、PXI仿真机车、PLC驱动软件、PLC、列车控制管理系统TCMS和自动电源；

所述的PLC驱动软件采集驱动PLC的I/O点位，间接完成对车辆I/O的采集驱动控制，通过信号接口中间件与PXI仿真机车进行网络通讯，交互车辆I/O消息与司控器级位消息，并同时与自动电源进行网络通讯，实现车辆与车载控制器CC的休眠唤醒功能；

所述的自动电源通过与PLC交互来实现对各个设备电源的单独控制，并接收TWU的唤醒命令，来为车载控制器CC供电；同时实时与PLC驱动软件进行交互休眠唤醒消息；

所述的车载控制器CC用于实现信号系统对车辆的控制；

所述的PLC对车辆的I/O码位以及司控器级位的采集驱动，实现车辆与信号系统的接口连接，将单端列车信号转成双端列车信号；

所述的列车控制管理系统TCMS实现与各个模块之间的通信交互。

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