CN113487930B - 一种面向于智慧地铁多专业的vr场景验证系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，包括云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR子系统，所述的VR子系统包括VR工作站和VR设备，所述的VR工作站分别与云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR设备连接，所述的VR工作站上设有车载控制器仿真子系统、3D动画模拟子系统、综合监控子系统ISCS；所述的VR工作站按照实际线路建模还原真实线路的信号以及综合监控设备，并进行VR虚拟场景演示，所述的VR设备对VR虚拟场景中的设备进行操作，实现人工干预系统、故障注入和验证系统的输出。与现有技术相比，本发明具有集成度高、系统一致性高、多系统深度融合等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统。
背景技术
伴随着轨道交通信号技术近年来突破性发展，地铁行业对信号系统自动化程度、安全等级、运行效率、运营成本、交付周期等要求越来越严格，这也成为了未来城市轨道交通发展方向。满足这些要求，需提供一套自动化程度高、安全等级高、运行效率高、运营成本低、交付周期短的地铁信号控制系统。
在轨道交通信号领域中，业主对于信号联动演示和培训的需求十分强烈。从各个不同地铁用户处招标文件中，明显获悉到业主对于信号系统的操作演示、设备的认知、状态查看、故障注入等模拟培训场景都有要求。而目前我们在地铁培训中心提供的维保类培训设备，都是机柜、司机驾驶台、信号机、转辙机、信标、计轴等实物，只能起到认知类培训作用，无法让被培训学员了解到某个信号实物在整个信号大系统中的作用和工作原理，更无法做到信号联动在线的设备故障模拟，以及模拟出来的故障对整个信号系统的影响。
传统的信号测试验证系统还只停留在单专业层面，并未实现多专业集成融合联动验证测试，而如今的地铁控制系统运行等级越来越高，诸如基于CBTC的全自动无人驾驶系统、车车通信系统等，对系统集成度、整体系统一致性要求都非常高，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也要求高，从而对于测试验证环境也提出了更高的要求，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，这对于信号系统后期的长期可靠运行构成威胁。
因此如何来融合多个专业，克服传统测试验证系统单专业作业缺点，以及还原真实运行场景，成为需要解决的技术问题。
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面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统。
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，提供了一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，包括云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR子系统，所述的VR子系统包括VR工作站和VR设备，所述的VR工作站分别与云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR设备连接，所述的VR工作站上设有车载控制器仿真子系统、3D动画模拟子系统、综合监控子系统ISCS；
所述的VR工作站按照实际线路建模还原真实线路的信号以及综合监控设备，并进行VR虚拟场景演示，所述的VR设备对VR虚拟场景中的设备进行操作，实现人工干预系统、故障注入和验证系统的输出。
作为优选的技术方案，所述的VR虚拟场景中包含多专业典型信号设备。
作为优选的技术方案，所述的多专业典型信号设备包括车辆、站台门、PIS设备、PA设备、信号机、信标、受电弓、闸机、站台紧急停车按钮、站台区域封锁按钮、调度电话、紧急对讲、车载紧急拉手、车辆司机驾驶台。
作为优选的技术方案，所述的多专业典型信号设备均可通过VR设备进行人工干预，实现大系统联动。
作为优选的技术方案，所述的VR虚拟场景演示包括VR车辆触发过程、VR场景展示过程和VR综合监控触发过程。
作为优选的技术方案，所述的VR车辆触发过程具体为：
触发列车内设备，VR工作站将相应触发的消息通过UDP传输于FEPSever中间件，再由FEPSever将消息通过UDP传输与车载控制器仿真子系统，信号系统联动响应。
作为优选的技术方案，所述的触发列车内设备包括按压司机驾驶台按钮、推动司机驾驶台司空器、打开驾驶台盖板、打开逃生门、按压紧急对讲、触发紧急拉手和车门夹物。
作为优选的技术方案，所述的VR场景展示过程具体为：
信号系统的运行状态在VR环境中以可视化的状态展现出来，包括列车的运行、站台门的开合、广播播报。
作为优选的技术方案，所述的VR综合监控触发过程具体为：
触发综合监控设备，模拟乘客突发紧急情况、受电弓故障、站台火灾、隧道水灾、车辆火灾、隧道火灾、大客流场景。
作为优选的技术方案，所述的VR虚拟场景中会预设多种场景，供测试人员或者培训人员进行测试学习。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、多专业融合集成度高：本发明集成融合多个专业，克服了传统测试验证系统单专业作业缺点，具备集成度高、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，采用VR虚拟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。而运用本发明可大大节约了成本、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，本发明将整个地铁系统虚拟化处理，在控制逻辑与方法上高度还原正式线路，对于地铁信号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：传统的测试验证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，而本发明将理论与实操相结合，高度还原真实场景，对于工作人员学习成长增添了羽翼。
6、交互能力强：本发明可实现人工干预系统与故障注入，可聚焦系统的联动响应现象，简化了测试验证的过程流程，也增强了验证结果输出的正确性。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图2为本发明VR车辆触发的流程图；
图3为本发明VR场景呈现的流程图；
图4为本发明VR综合监控触发的流程图。
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，本发明面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，包括云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR子系统，所述的VR子系统包括VR工作站和VR设备，所述的VR工作站分别与云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR设备连接，所述的VR工作站上设有车载控制器仿真子系统、3D动画模拟子系统、综合监控子系统ISCS；
所述的VR工作站按照实际线路建模，1：1还原真实线路的信号以及综合监控设备，并进行VR虚拟场景演示，所述的VR设备对VR虚拟场景中的设备进行操作，实现人工干预系统、故障注入和验证系统的输出。
VR虚拟场景中包含多专业典型设备，车辆、站台门、PIS设备、PA设备、信号机、信标、受电弓、闸机、站台紧急停车按钮、站台区域封锁按钮、调度电话、紧急对讲、车载紧急拉手、车辆司机驾驶台等。
上述设备均可通过VR设备进行人工干预，实现大系统联动。
如图2-4所示，所述的VR虚拟场景演示包括VR车辆触发过程、VR场景展示过程和VR综合监控触发。
如图2所示，VR车辆触发：测试人员触发列车内设备，诸如按压司机驾驶台按钮、推动司机驾驶台司空器、打开驾驶台盖板、打开逃生门、按压紧急对讲、触发紧急拉手、车门夹物等。触发列车设备，VR软件将相应触发的消息通过UDP传输于FEPSever中间件，再由FEPSever将消息通过UDP传输与仿真车载软件，信号系统联动响应。
如图3所示，VR场景展示：信号系统的运行状态在VR环境中以可视化的状态展现出来，诸如列车的运行、站台门的开合、广播播报等场景。
如图4所示，VR综合监控触发：测试人员触发综合监控设备，模拟乘客突发紧急情况、受电弓故障、站台火灾、隧道水灾、车辆火灾、隧道火灾、大客流等场景。
VR场景中会预设多种场景，供测试人员或者培训人员进行测试学习，下面列举几个典型场景：
场景1：当用户戴上VR眼镜后，手握激光感应手柄，可以在VR动画内环顾整个调度大厅，VR动画可随机跳出来预定的故障和报警，诸如某站火灾、水侵、跳闸等报警，报警涵盖行调、电调和环调等。用户通过手柄激光对准VR动画内的调度大屏上，选中某个站并进入到报警区，如某一个站发生火灾，VR动画可以切换到火灾现场。
当在动画内用VR激光手柄点击报警按钮时，VR镜头画面立即又切入中心调度画面，同时提示操作用户用VR手柄拿起电话：
拿起电话后可以从VR中心调度屏上使用VR手柄，进入VR动画内部的画中画视频监控，查看现场状况：
当查看过视屏监控后，可切回到中心调度大厅进行决策和处理，具体的处理方法可以参考综合监控的用户需求，所有处理操作的需求都可以做到VR动画中进行操作；
场景2：在车厢VR动画中，使用者可以清晰看到车门旁的红色紧急手柄，VR动画给出提示可触发此故障。可在VR动画中用激光手柄搬动车门紧急手柄，触发后信号系统立即EB停车，VR动画提示用户去信号综合调度界面进行查看。在信号行调界面(ATS)上显示本次列车停车，综合监控界面上出现该趟列车报警，可点击进去看具体报警信息；
场景3：VR动画中，带上VR互动式头显设备可以多角度观察车辆内状态，参观操做者转动头部把视线聚焦到车载信号设备上(以卡斯柯iCC车载为例)，可以通过VR的激光手柄模拟打开车载柜门，查看车载子系统及各个板卡的工作状态。亦可以通过手柄去模拟插拔板卡、断电、断网等操作。
VR场景可根据具体的测试验证用例功能进行预设。
本发明系统用于上海轨交无人驾驶工程技术中心、高可信智慧城轨工程研究中心，验证上海10号线、深圳20号线、郑州5号线等地铁系统，从而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，本发明系统是测试验证平台的发展方向。
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 (6)
1.一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，包括云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR子系统，所述的VR子系统包括VR工作站和VR设备，所述的VR工作站分别与云服务器、智能调度子系统TIDAS和VR设备连接，所述的VR工作站上设有车载控制器仿真子系统、3D动画模拟子系统、综合监控子系统ISCS；
所述的VR工作站按照实际线路建模还原真实线路的信号以及综合监控设备，并进行VR虚拟场景演示，所述的VR设备对VR虚拟场景中的设备进行操作，实现人工干预系统、故障注入和验证系统的输出；
所述系统将整个地铁系统虚拟化处理，在控制逻辑与方法上高度还原正式线路；
所述的VR虚拟场景演示包括VR车辆触发过程、VR场景展示过程和VR综合监控触发过程；
所述的VR车辆触发过程具体为：
触发列车内设备，VR工作站将相应触发的消息通过UDP传输于FEPSever中间件，再由FEPSever将消息通过UDP传输与车载控制器仿真子系统，信号系统联动响应；
所述的VR场景展示过程具体为：
信号系统的运行状态在VR环境中以可视化的状态展现出来，包括列车的运行、站台门的开合、广播播报；
所述的VR综合监控触发过程具体为：
触发综合监控设备，模拟乘客突发紧急情况、受电弓故障、站台火灾、隧道水灾、车辆火灾、隧道火灾、大客流场景。
2.根据权利要求1所述的一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，所述的VR虚拟场景中包含多专业典型信号设备。
3.根据权利要求2所述的一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，所述的多专业典型信号设备包括车辆、站台门、PIS设备、PA设备、信号机、信标、受电弓、闸机、站台紧急停车按钮、站台区域封锁按钮、调度电话、紧急对讲、车载紧急拉手、车辆司机驾驶台。
4.根据权利要求2或3所述的一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，所述的多专业典型信号设备均可通过VR设备进行人工干预，实现大系统联动。
5.根据权利要求1所述的一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，所述的触发列车内设备包括按压司机驾驶台按钮、推动司机驾驶台司空器、打开驾驶台盖板、打开逃生门、按压紧急对讲、触发紧急拉手和车门夹物。
6.根据权利要求1所述的一种面向于智慧地铁多专业的VR场景验证系统，其特征在于，所述的VR虚拟场景中会预设多种场景，供测试人员或者培训人员进行测试学习。
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