CN113806962A - 用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，该方法包括：步骤1：系统进行运行初始化，并同时设置系统运行起始时间；步骤2：系统判断是否具备继续执行的条件，如果具备，则执行步骤3；步骤3：获取仿真倍速要求，系统默认为单倍速正常模式运行，在系统初始启动和系统运行过程中支持人工设置改变运行倍速；步骤4：根据仿真倍速要求，在系统正常运行周期间隔时间的基础上，调整系统实时调用执行周期间隔时间，以匹配外部输入的倍速要求；步骤5：依据系统运行的相对逝去时间，判断是否需要进行下一个周期的调用执行，如果需要进入下一个周期了，则执行步骤6等。与现有技术相比，本发明具有执行效率高、灵活通用等优点。

Description

用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法。

背景技术

对轨道交通运营管理人员和系统设计开发人员来说，信号系统仿真培训为非常重要的工作。

仿真培训主要有五种业务应用场景：(1)设计开发人员在完成新功能需求开发后，使用仿真培训系统进行成果测试与验证。(2)运营管理人员使用仿真培训系统对调度新员工进行上岗培训。(3)运营管理人员使用仿真培训系统对在岗调度人员进行资格鉴定。(4)运营管理人员使用仿真培训系统对现场运营中的真实场景进行复盘，以此就复盘场景进行问题分析讨论，或调度人员就复盘场景进行操作处置演练。(5)运营管理人员针对系统升级方案预先在仿真培训系统中进行验证与评估，验证评估通过后再考虑现场升级更新。

运营管理人员和系统设计开发人员在使用仿真培训系统进行作业过程中，时常会遇到如下两个严重问题：

(1)仿真培训系统不具备多倍速仿真运行的问题。例如：因运输需求变化，运营管理人员对列车运行计划进行了调整修改，在正式上线使用前需要验证新计划的可行性，在仿真培训系统不具备多倍速仿真运行的环境下进行验证，需要等待整个新计划跨越的时间范围才能得出运行效果，及其耗时，效率低下。

(2)仿真培训系统不具备指定系统运行起始时间的问题。例如：在运行管理人员需要对一个特定时间的特殊场景进行反复操作演练或讨论分析的时候，由于仿真培训系统不具备指定运行时间的问题，运行管理人员需要等待到了特定时间才可进行特殊场景仿真，使用上严重受限。

在既有轨道交通信号系统仿真培训系统的基础上，如何能实现多倍速仿真运行控制，并可以指定仿真培训系统运行的起始时间，使仿真培训系统执行效率更高、更灵活通用，是当前轨道交通信号系统仿真培训亟待解决的技术问题。

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执行效率高、灵活通用的用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：系统进行运行初始化，并同时设置系统运行起始时间，然后执行步骤2；

步骤2：系统判断是否具备继续执行的条件，如果具备，则执行步骤3；如果系统不再具备继续执行的条件，则系统退出运行，流程结束；

步骤3：获取仿真倍速要求，系统默认为单倍速正常模式运行，在系统初始启动和系统运行过程中支持人工设置改变运行倍速，然后执行步骤4；

步骤4：根据仿真倍速要求，在系统正常运行周期间隔时间的基础上，调整系统实时调用执行周期间隔时间，以匹配外部输入的倍速要求，然后执行步骤5；

步骤5：依据系统运行的相对逝去时间，判断是否需要进行下一个周期的调用执行，如果需要进入下一个周期了，则执行步骤6；否则执行步骤10；

步骤6：系统调用ATP/ATO模块执行车载逻辑处理，然后执行步骤7；

步骤7：系统调用CI模块执行联锁逻辑处理，然后执行步骤8；

步骤8：系统调用ATS模块执行ATS逻辑处理，然后执行步骤9；

步骤9：系统根据运行周期数独立进行内部时钟管理，在系统运行起始时间的基础上累加系统自启动起各运行周期数耗时之和，得到系统当前的内部时钟时间值，并将时间实时同步给系统各模块，然后返回步骤2；

步骤10：系统执行人机交互响应处理，然后返回步骤2。

作为优选的技术方案，所述步骤1中的初始化包括加载仿真环境数据、设置各类设备以及列车初始状态，所述系统运行起始时间默认使用操作系统时间，允许根据特殊仿真场景任务的需要进行人工设置起始时间。

作为优选的技术方案，所述步骤3中的运行倍速设置范围为1～20间的整数。

作为优选的技术方案，所述步骤4中的系统实时调用执行周期间隔时间、系统正常运行周期间隔时间、仿真倍速三者的关系如下公式所示：

其中：t_{cycle_period}为系统实时调用执行周期间隔时间，t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间，v_{simu_speed}为系统仿真运行倍速。

作为优选的技术方案，所述步骤6中的车载逻辑处理具体包括移动授权计算、信号状态变量处理、列车的运行与定位，以及处理ATP/ATO模块与CI模块接口、ATP/ATO模块与ATS模块接口。

作为优选的技术方案，所述步骤7中的联锁逻辑处理具体包括实现信号设备状态的计算与处理，以及处理CI模块与ATP/ATO模块接口、CI模块与ATS模块接口。

作为优选的技术方案，所述步骤8中的ATS逻辑处理具体包括实现信号站场和列车运行状态显示处理、运行计划创建、列车调度与调整、自动进路办理，以及处理ATS模块与ATP/ATO模块接口、ATS模块与CI模块接口。

作为优选的技术方案，所述步骤9中的系统内部时钟时间计算公式具体为：

t_{system_time}＝t_{simu_start_time}+n_{simu_loop}×t_{SIMU_CYCLE_STEP}

其中：t_{system_time}为系统内部时钟时间值，t_{simu_start_time}为系统运行的起始时间值，n_{simu_loop}为系统自启动开始至现在运行的周期数，t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明首次提出并设计了采用调整系统调用执行周期时间来实现多倍速仿真运行控制的方法，克服了现有技术中仅能单倍速仿真运行的缺陷。

2、本发明设计的多倍速仿真运行控制方法，可以快速的完成轨道交通信号系统的模拟仿真运行任务，极大的提高了作业效率。

3、本发明设计的多倍速仿真运行控制方法，信号仿真系统根据运行周期数独立进行内部时钟管理，并可根据需要设置信号仿真系统的运行起始时间值，以便完成特定场景的仿真任务，信号仿真系统运行不再受操作系统时间限制，增强了系统使用的灵活性。

附图说明

图1为本发明方法的具体流程图。

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，一种轨道交通信号系统多倍速仿真运行控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：系统进行运行初始化，主要包括加载仿真环境数据、设置各类设备以及列车初始状态等，例如：加载具体线路的基础数据和参数，设置轨道、道岔、信号机等设备初始化状态，设置列车的位置、车次号、工况、驾驶模式等初始化状态；同时设置系统运行起始时间，人工不干预的情况下默认获取当前操作系统时间为系统运行起始时间，允许根据特殊仿真场景任务的需要进行人工设置起始时间，例如需要仿真早高峰的场景，可以人工设置系统运行起始时间为早上8:00，系统根据8:00时的运行计划加载线路数据、设置设备状态、布设相应数量的列车等，然后执行步骤2。

步骤2：系统判断是否具备继续执行的条件，通过对变量SHUT_DOWN的值进行判断获取是否具备继续执行的条件。系统逻辑处理检测到异常和人工主动退出系统时均会对SHUT_DOWN进行相应赋值，如果具备继续执行条件，则执行步骤3；如果系统不再具备继续执行的条件，如：人工点击退出按钮，给变量SHUT_DOWN赋值1，则系统退出运行，流程结束。

步骤3：获取仿真倍速要求，人工不干预的情况下系统默认为单倍速正常模式运行，此时仿真倍速相当于1；在系统初始启动和系统运行过程中支持人工设置改变运行倍速，例如：使用者期望加速仿真运行，设置仿真倍数为2，然后执行步骤4。

步骤4：根据仿真倍速要求，在系统正常运行周期间隔时间的基础上，调整系统实时调用执行周期间隔时间(系统实时调用执行周期间隔时间、系统正常运行周期间隔时间、仿真倍速三者的关系如下公式所示)，以匹配外部输入的倍速要求，然后执行步骤5。

系统实时调用执行周期间隔时间、系统正常运行周期间隔时间、仿真倍速三者的关系如下公式所示：

其中：t_{cycle_period}为系统实时调用执行周期间隔时间，t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间(为固定值)，v_{simu_speed}为系统仿真运行倍速，系统默认为单倍速正常模式运行，此时仿真倍速v_{simu_speed}＝1，在系统初始启动和系统运行过程中支持人工设置改变运行倍速。

假设系统正常运行周期间隔时间t_{SIMU_CYCLE_STEP}为100，仿真运行倍数v_{simu_speed}为2，则系统实时调用执行周期间隔时间

系统实时调用执行周期间隔时间t_{cycle_period}缩短为系统正常运行周期间隔时间t_{SIMU_CYCLE_STEP}的1/2，实现加速运行。

步骤5：依据系统运行的相对逝去时间，将相对逝去时间跟系统实时调用执行周期间隔时间t_{cycle_period}进行比对，判断是否需要进行下一个周期的调用执行，如果“相对逝去时间”≥t_{cycle_period}，就需要进入下一个周期运算了，则执行步骤6；否则执行步骤10。

步骤6：系统调用ATP/ATO模块执行车载逻辑处理，包括移动授权计算、信号状态变量处理、列车的运行与定位，以及处理ATP/ATO模块与CI模块接口、与ATS模块接口等，然后执行步骤7。

步骤7：系统调用CI模块执行联锁逻辑处理，主要实现信号设备状态的计算与处理，以及处理CI模块与ATP/ATO模块接口、与ATS模块接口，然后执行步骤8。

步骤8：系统调用ATS模块执行ATS逻辑处理，主要实现信号站场和列车运行状态显示处理、运行计划创建、列车调度与调整、自动进路办理等，以及处理ATS模块与ATP/ATO模块接口、与CI模块接口，然后执行步骤9。

步骤9：系统根据运行周期数独立进行内部时钟管理，在系统运行起始时间的基础上累加系统自启动起各运行周期数耗时之和(系统内部时钟时间计算公式如下所示)，得到系统当前的内部时间值，并将时间实时同步给系统各模块；然后执行步骤2。

系统内部时钟时间计算公式如下所示：

t_{system_time}＝t_{simu_start_time}+n_{simu_loop}×t_{SIMU_CYCLE_STEP}

其中：t_{system_time}为系统内部时钟时间值；t_{simu_start_time}为系统运行的起始时间值，默认为系统启动时的操作系统时间，允许根据特殊仿真场景任务的需要进行人工设置起始时间；n_{simu_loop}为系统自启动开始至现在运行的周期数，系统启动时初始化n_{simu_loop}为0，此后系统每运行一个周期，n_{simu_loop}加1；t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间(为固定值)。

步骤10：系统执行人机交互响应处理，主要包括人工设置仿真倍速、信号设备和列车人工控制命令、运行计划人工创建和编辑调整等，然后执行步骤2。

本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。

设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明方法步骤1～10。例如，在一些实施例中，本发明方法步骤1～10可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的本发明方法步骤1～10的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本发明方法步骤1～10。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等等。

用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

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 (7)

1.一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：系统进行运行初始化，并同时设置系统运行起始时间，然后执行步骤2；

步骤2：系统判断是否具备继续执行的条件，如果具备，则执行步骤3；如果系统不再具备继续执行的条件，则系统退出运行，流程结束；

步骤3：获取仿真倍速要求，系统默认为单倍速正常模式运行，在系统初始启动和系统运行过程中支持人工设置改变运行倍速，然后执行步骤4；

步骤4：根据仿真倍速要求，在系统正常运行周期间隔时间的基础上，调整系统实时调用执行周期间隔时间，以匹配外部输入的倍速要求，然后执行步骤5；

步骤5：依据系统运行的相对逝去时间，判断是否需要进行下一个周期的调用执行，如果需要进入下一个周期了，则执行步骤6；否则执行步骤10；

步骤6：系统调用ATP/ATO模块执行车载逻辑处理，然后执行步骤7；

步骤7：系统调用CI模块执行联锁逻辑处理，然后执行步骤8；

步骤8：系统调用ATS模块执行ATS逻辑处理，然后执行步骤9；

步骤9：系统根据运行周期数独立进行内部时钟管理，在系统运行起始时间的基础上累加系统自启动起各运行周期数耗时之和，得到系统当前的内部时钟时间值，并将时间实时同步给系统各模块，然后返回步骤2；

步骤10：系统执行人机交互响应处理，然后返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，其特征在于，所述步骤1中的初始化包括加载仿真环境数据、设置各类设备以及列车初始状态，所述系统运行起始时间默认使用操作系统时间，允许根据特殊仿真场景任务的需要进行人工设置起始时间。

3.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，其特征在于，所述步骤3中的运行倍速设置范围为1～20间的整数。

4.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，其特征在于，所述步骤4中的系统实时调用执行周期间隔时间、系统正常运行周期间隔时间、仿真倍速三者的关系如下公式所示：

其中：t_{cycle_period}为系统实时调用执行周期间隔时间，t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间，v_{simu_speed}为系统仿真运行倍速。

5.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号系统的多倍速仿真运行控制方法，其特征在于，所述步骤9中的系统内部时钟时间计算公式具体为：

t_{system_time}＝t_{simu_start_time}+n_{simu_loop}×t_{SIMU_CYCLE_STEP}

其中：t_{system_time}为系统内部时钟时间值，t_{simu_start_time}为系统运行的起始时间值，n_{simu_loop}为系统自启动开始至现在运行的周期数，t_{SIMU_CYCLE_STEP}为系统正常运行周期间隔时间。

6.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～5中任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～5中任一项所述的方法。

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