CN113536602A - 一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法 - Google Patents

一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，包括智能车场以及信号系统、全息电子沙盘，智能车场以及信号系统主要包括信号区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、信号仿真联锁CISim。全息电子沙盘主要包括全息投影的后台服务器、协议转换模块、沙盘道岔和信号机、沙盘车辆。智能车场以及信号系统、全息电子沙盘组成一个闭环的系统，不需要连接外界任何真实设备，同时也不会对任何正在运行的正线设备造成影响。全息电子沙盘仿真验证装置和智能车场的结合提高测了测试的效率以及覆盖率，保障智能车场系统现场开通率，降低地铁车场的现场缺陷逃逸率，建造时间更短、所需空间更小，成本更低、扩展性更强。

Description

一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法
技术领域
本发明涉及一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法的技术领域，尤其是一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法。
背景技术
城市轨道交通(简称轨交)的智能车场根据当日业务需求自动创建调车计划，并据此实现库内调车的全自动控制，实现集信息管理和自动控制与一体。智能车场以减轻工作负荷为出发点，提高场内作业信息化、自动化、智能化能力，同时设置了与正线调度、运维系统等的联动接口，最终达到提高生产效率、降低生产作业安全风险的目的，同时避免车场内停放的列车每日都需要进行频繁的移动调车，开展包括车辆检修、维修及清扫等各项作业，期间无需任何人工干预，从而大大提高了运行效率，节省人工成本。
智能车场是轨交智慧地铁行业中的前沿技术，涉及到车场行车过程、信号防护、车辆检修计划的智能编制、调车、收发车、施工检修等大量运行场景，在轨交地铁车场开通运行之前，这些场景必须经过测试和验证来保证功能的安全性以及稳定性。现在国内实验室环境内还不具备智能车场集成和项目级测试的条件，主要还是通过建立智能车场测试线，在测试线环境中进行智能车场功能的测试，但是碍于测试线路的长度以及建立车场的成本，智能车场的功能无法完全覆盖，很多测试场景无法复现，只能提供车场内调车、发车等一些功能。使用测试线来验证智慧地铁中的智能段场，主要有以下四个问题：
1、时间、空间问题：建设一条城市轨道交通线路的车场，需要前期规划、专家讨论、第三方验证、后期验收等，跨度时间比较长，另外建设地铁线路的车场需要土地资源、车辆轨道，都必须要求车场空间巨大。
2、成本问题：车场的建设阶段，土木工程、供电系统、车辆采购、地铁信号系统设计等，每个方面都需要投巨额成本；车场的维护阶段，车辆、供电等其他系统都存在使用寿命年限的问题，特别是经常需要多轮的验证以及测试，需要定期的维护和保养，这些都需要投入大量的人力、物力、财力。
3、智能车场扩展性问题：智能车场需要和调度系统、列控系统包括车载、轨旁等子系统、运维系统、综合监控系统进行通信。随着地铁不断向智慧化方向发展，需要不断接入各种不同的专业例如电扶梯、CCTV等，新增加的设备势必会由于自身的接口问题，给智能车场系统的扩展带来很大的阻力。
4、集成和项目级测试用例覆盖率题：测试线采用真实的地铁信号系统以及其他多专业设备，启动需要遵循信号系统等设备的运行规则，每次测试场景的切换，都需要将环境重新恢复到初始状态；智能车场不仅涉及到正常调车、收发车、施工检修等功能，还包括出现故障怎么处理、应急场景下怎么实施救援等一些极端场景，但是作为真实线路的测试线，很多测试用例的场景并不能覆盖，给测试和验证带来困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，依次启动智能车场、信号系统、全息电子沙盘内的设备，并将软件初始化；
其中智能车场包括：中心级应用服务、外部接口服务、车场本地应用服务、工作站；
信号系统设备包括：仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim；
步骤二、建立工作站、车场本地应用服务、中心级应用服务通信之间双向通信；
所述车场本地应用服务与步骤一中的信号系统建立通信；
所述工作站包括实时运行图标控件、HMI界面框架；
所述中心级应用服务包括：CATS应用服务器；CATS应用服务器用于智能车场计划后台服务和智能车场大屏后台服务。
所述车场本地应用服务包括：LATS应用服务器；LATS应用服务器用于车站级应用服务；
所述工作站通过通信总线接口分别与CATS应用服务器、LATS应用服务器建立双向通信，所述LATS应用服务器与CATS应用服务器之间建立双向通信，通过工作站的实时运行图标控件操作调车、发车等命令，并上传到CATS应用服务器；
车场本地应用服务把信号系统的信号传递到工作站和CATS应用服务器；
步骤三、建立中心级应用服务与外部接口服务通信；
所述外部接口服务包括ATS网关服务器；
所述中心级应用服务中的CATS应用服务器与ATS网关服务器建立通信；
所述ATS网关服务器与信号系统中轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim建立通信；用于接收信号系统发过来的轨旁以及车载运行信息；
步骤四、建立信号系统中仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制CCSim之间的相互通信；
其中轨旁区域控制器ZCSim负责向车载控制器CCSim发送仿真联锁CISim提供的轨旁信息和计算移动授权；
线路控制器LCSim负责管理整个线路的临时速度限制以及列控软件的版本，为整条线路服务，不受区域的限制；
仿真联锁CISim负责管理沙盘上的道岔、信号机等其他设备的状态；
车载控制器CCSim负责和沙盘上的车辆进行通信并负责车辆的运行；
步骤五、建立车载控制器CCSim、仿真联锁CISim与全息电子沙盘的双向通信；
全息电子沙盘包括：电源模块、全息投影、协议转化模块、沙盘；
所述全息投影包括后台服务器和全息投影设备，所述后台服务器与全息投影设备建立通信；
所述协议转化模块用于接受信号信息并做转化；
所述沙盘包括：道岔控制、信号机和车辆；
所述电源模块用于给沙盘中灯光、轨道、道岔控制、信号机上电；
步骤六、建立协议转化模块、全息投影中后台服务器、沙盘、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim之间的通信；
将真实车场线路状态包括车辆、轨道、道岔、车辆运行速度、车辆自检时间信息分别传输给全息投影中的后台服务器和沙盘；
实现车载控制器CCSim、仿真联锁CISim对沙盘上车辆、道岔的控制，沙盘上的车辆按照智能车场的调车、发车等命令，在全息投影中完成出库列车灯光、开门、信号自检等各项功能，然后车辆在沙盘轨道上正常行驶；
步骤七、沙盘上的车辆在行驶过程中将列车实时速度和位置、道岔、信号机等各种信息在回传给协议转化模块、全息投影中后台服务器、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim，完成从智能车场到全息电子沙盘的一个闭环控制。。
本发明提供的一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，还具有以下技术特征：
进一步地，所述外部接口服务中设有FEP通信前置机服务器，FEP通信前置机服务器用于连接外部系统，所述外部系统包括：运维、PIS、PA外部系统。
进一步地，所述LATS应用服务器与仿真联锁CISim建立通信，LATS应用服务器传递从仿真联锁CISim发过来的道岔、信号机等信息给CATS应用服务器和工作站。
本发明具有如下有益效果：
1、时间更短、空间更小：全息电子沙盘作为一套仿真以及验证装置，设计和安装等方面相比较于真实地铁车场建设时间更短，仿真车辆、道岔、轨道、信号机等只需要十几到二三十平米的空间就足够，应用全息电子沙盘在室内就可以完成智能车场系统的验证。
2、成本更低：全息电子沙盘不涉及到真实的车辆、轨道、站台门、供电等实际专业设备，采用全息电子沙盘仿真模拟的方式完成，不需要很大的土木工程、供电系统、车辆采购等；在维护阶段只需要对仿真车辆、轨道进行保养即可，节省了大量的人力、物力、财力。
3、智能车场扩展性更强：地铁朝着智慧化方向不断迈进，智能车场需要接入各种不同的专业和设备，通过全息电子沙盘模拟其他专业模块，并通过协议转化模块进行通信，大大提高了智能车场系统的扩展性
4、降低智能车场现场缺陷逃逸率：采用全息电子沙盘模拟的方式，测试用例的切换以及初始化速度更快，能够模拟真实车场不存在的场景处理，例如应急场景下的实施救援，故障处理等功能，大大增加了测试用例的覆盖率，最终降低智能车场系统在真实车场中的缺陷逃逸率。
5、全息电子沙盘可以对智能车场的场景和功能在试验室内提前做前置性测试和确认，保证智能车场系统高质量的开通，面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法与装置可以对地铁的运营人员的演练支持和系统性的培训。
附图说明
图1本发明一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法系统图。
图2本发明一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法系统框架图。
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仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，依次启动智能车场、信号系统、全息电子沙盘内的设备，并将软件初始化；
其中智能车场包括：中心级应用服务、外部接口服务、车场本地应用服务、工作站；
信号系统设备包括：仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim；
步骤二、建立工作站、车场本地应用服务、中心级应用服务通信之间双向通信；
所述车场本地应用服务与步骤一中的信号系统建立通信；
所述工作站包括实时运行图标控件、HMI界面框架；
所述中心级应用服务包括：CATS应用服务器；CATS应用服务器用于智能车场计划后台服务和智能车场大屏后台服务。
所述车场本地应用服务包括：LATS应用服务器；LATS应用服务器用于车站级应用服务；
所述工作站通过通信总线接口分别与CATS应用服务器、LATS应用服务器建立双向通信，所述LATS应用服务器与CATS应用服务器之间建立双向通信，通过工作站的实时运行图标控件操作调车、发车等命令，并上传到CATS应用服务器；
车场本地应用服务把信号系统的信号传递到工作站和CATS应用服务器；
步骤三、建立中心级应用服务与外部接口服务通信；
所述外部接口服务包括ATS网关服务器；
所述中心级应用服务中的CATS应用服务器与ATS网关服务器建立通信；
所述ATS网关服务器与信号系统中轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim建立通信；用于接收信号系统发过来的轨旁以及车载运行信息；
步骤四、建立信号系统中仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制CCSim之间的相互通信；
其中轨旁区域控制器ZCSim负责向车载控制器CCSim发送仿真联锁CISim提供的轨旁信息和计算移动授权；
线路控制器LCSim负责管理整个线路的临时速度限制以及列控软件的版本，为整条线路服务，不受区域的限制；
仿真联锁CISim负责管理沙盘上的道岔、信号机等其他设备的状态；
车载控制器CCSim负责和沙盘上的车辆进行通信并负责车辆的运行；
步骤五、建立车载控制器CCSim、仿真联锁CISim与全息电子沙盘的双向通信；
全息电子沙盘包括：电源模块、全息投影、协议转化模块、沙盘；
所述全息投影包括后台服务器和全息投影设备，所述后台服务器与全息投影设备建立通信；
所述协议转化模块用于接受信号信息并做转化；
所述沙盘包括：道岔控制、信号机和车辆；
所述电源模块用于给沙盘中灯光、轨道、道岔控制、信号机上电；
步骤六、建立协议转化模块、全息投影中后台服务器、沙盘、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim之间的通信；
将真实车场线路状态包括车辆、轨道、道岔、车辆运行速度、车辆自检时间信息分别传输给全息投影中的后台服务器和沙盘；
实现车载控制器CCSim、仿真联锁CISim对沙盘上车辆、道岔的控制，沙盘上的车辆按照智能车场的调车、发车等命令，在全息投影中完成出库列车灯光、开门、信号自检等各项功能，然后车辆在沙盘轨道上正常行驶；
步骤七、沙盘上的车辆在行驶过程中将列车实时速度和位置、道岔、信号机等各种信息在回传给协议转化模块、全息投影中后台服务器、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim，完成从智能车场到全息电子沙盘的一个闭环控制。
进一步地，所述外部接口服务中设有FEP通信前置机服务器，FEP通信前置机服务器用于连接外部系统，所述外部系统包括：运维、PIS、PA外部系统。
进一步地，所述LATS应用服务器与仿真联锁CISim建立通信，LATS应用服务器传递从仿真联锁CISim发过来的道岔、信号机等信息给CATS应用服务器和工作站。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，依次启动智能车场、信号系统、全息电子沙盘内的设备，并将软件初始化；
其中智能车场包括：中心级应用服务、外部接口服务、车场本地应用服务、工作站；
信号系统设备包括：仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim；
步骤二、建立工作站、车场本地应用服务、中心级应用服务通信之间双向通信；
所述车场本地应用服务与步骤一中的信号系统建立通信；
所述工作站包括实时运行图标控件、HMI界面框架；
所述中心级应用服务包括：CATS应用服务器；CATS应用服务器用于智能车场计划后台服务和智能车场大屏后台服务。
所述车场本地应用服务包括：LATS应用服务器；LATS应用服务器用于车站级应用服务；
所述工作站通过通信总线接口分别与CATS应用服务器、LATS应用服务器建立双向通信，所述LATS应用服务器与CATS应用服务器之间建立双向通信，通过工作站的实时运行图标控件操作调车、发车等命令，并上传到CATS应用服务器；
车场本地应用服务把信号系统的信号传递到工作站和CATS应用服务器；
步骤三、建立中心级应用服务与外部接口服务通信；
所述外部接口服务包括ATS网关服务器；
所述中心级应用服务中的CATS应用服务器与ATS网关服务器建立通信；
所述ATS网关服务器与信号系统中轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制器CCSim建立通信；用于接收信号系统发过来的轨旁以及车载运行信息；
步骤四、建立信号系统中仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim、车载控制CCSim之间的相互通信；
其中轨旁区域控制器ZCSim负责向车载控制器CCSim发送仿真联锁CISim提供的轨旁信息和计算移动授权；
线路控制器LCSim负责管理整个线路的临时速度限制以及列控软件的版本，为整条线路服务，不受区域的限制；
仿真联锁CISim负责管理沙盘上的道岔、信号机等其他设备的状态；
车载控制器CCSim负责和沙盘上的车辆进行通信并负责车辆的运行；
步骤五、建立车载控制器CCSim、仿真联锁CISim与全息电子沙盘的双向通信；
全息电子沙盘包括：电源模块、全息投影、协议转化模块、沙盘；
所述全息投影包括后台服务器和全息投影设备，所述后台服务器与全息投影设备建立通信；
所述协议转化模块用于接受信号信息并做转化；
所述沙盘包括：道岔控制、信号机和车辆；
所述电源模块用于给沙盘中灯光、轨道、道岔控制、信号机上电；
步骤六、建立协议转化模块、全息投影中后台服务器、沙盘、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim之间的通信；
将真实车场线路状态包括车辆、轨道、道岔、车辆运行速度、车辆自检时间信息分别传输给全息投影中的后台服务器和沙盘，
实现车载控制器CCSim、仿真联锁CISim对沙盘上车辆、道岔的控制，沙盘上的车辆按照智能车场的调车、发车等命令，在全息投影中完成出库列车灯光、开门、信号自检等各项功能，然后车辆在沙盘轨道上正常行驶；
步骤七、沙盘上的车辆在行驶过程中将列车实时速度和位置、道岔、信号机等各种信息在回传给协议转化模块、全息投影中后台服务器、车载控制器CCSim、仿真联锁CISim、轨旁区域控制器ZCSim和线路控制器LCSim，完成从智能车场到全息电子沙盘的一个闭环控制。
2.根据权利要求1所述一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，其特征在于：所述外部接口服务中设有FEP通信前置机服务器，FEP通信前置机服务器用于连接外部系统，所述外部系统包括：运维、PIS、PA外部系统。
3.根据权利要求1所述一种面向轨交智能车场的全息电子沙盘仿真方法，其特征在于：所述LATS应用服务器与仿真联锁CISim建立通信，
LATS应用服务器传递从仿真联锁CISim发过来的道岔、信号机等信息给CATS应用服务器和工作站。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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