CN114063467A - 轨道交通地面一体化仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，包括：仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块。通过仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块相互作用，可以实现轨道交通列车的地面一体化仿真测试。该系统可以为科研项目的开发研究提供实验室模拟测试环境，同时也可以验证工程项目的数据的正确性，避免了现场调试测试程序流程复杂，限制要求多，需要协调内部部门和外部部门配合，人物财力消耗大，项目开发周期长等缺点。

Description

轨道交通地面一体化仿真测试系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通地面一体化仿真测试系统。

背景技术

随着路面交通压力持续加大，轨道交通信息化系统的容量也随之扩张，因此需要开发新型的轨道交通信号系统。开发过程中的调试测试是一个必不可少的环节，但是由于现场调试测试流程复杂，限制要求较多，需要协调内部部门和外部部门配合，加大了人物财力的消耗，延长了项目开发周期。

为此，引入了仿真测试系统，用以在实验室内进行调试测试，可以避免以上的缺点，可以利用较少的占地空间和设备、人员调配以及较低的成本投入，在实验室内就可实现轨道交通信号系统的动态运行模拟，仿真各子系统的交互情况及列车的运行过程，有助于评价轨道交通信号系统的性能，配合研发调试，验证一些数据和功能满足设计需求后，再投入到工程项目中，减少现场运行的故障发生的概率，甚至一些安全至关的问题，避免了行车事故的发生。

现有的仿真测试系统主要分为两大类：第一种，基于基础的CBTC2.0信号系统开发的仿真测试系统；第二种，基于培训中心或教学环境开发的仿真测试系统，以上两种仿真系统均属于半实物仿真系统。对于第一种仿真测试系统，由于其是基于基础的CBTC2.0信号系统开发得到的，因此无法完全适配各种类型的轨道交通信号系统；对于第二种仿真测试系统，由于该系统主要是达到培训和教学以提高业务人员的能力的目的。而城市轨道交通行业的技术专业性比较强，这将造成该仿真测试系统的针对性较强，同样无法实现该仿真测试系统的通用性。

发明内容

本发明提供一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明提供一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，包括：仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块；

所述仿真主机模块、所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述列车仿真模块以及所述车载接口平台模块均通过仿真网交互；

所述车载接口平台模块通过串口与车载ATP实物设备进行交互；所述电子执行单元模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行交互；

所述电子执行单元模块将所述LCS安全逻辑平台的控制命令按照协议解析后发送给所述LCS接口平台模块，同时将所述LCS接口平台模块发送的状态信息按照协议解析后发送给所述LCS安全逻辑平台；所述LCS安全逻辑平台通过控制网与LCS接口平台模块进行交互，用于实现同步显示功能和仿LEU功能；

所述仿真主机模块、所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述车载接口平台模块以及所述列车仿真模块相互作用，以实现轨道交通列车的地面一体化仿真测试。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块用于对轨道交通列车的实际运行线路进行模拟仿真，得到仿真运行图。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块包括：故障注入子模块，用于对所述仿真运行图进行故障注入。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述列车仿真模块包括列车模型子模块以及模拟驾驶台子模块，所述列车模型子模块用于模拟轨道交通列车，所述模拟驾驶台子模块用于模拟真实的驾驶台操作。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述列车仿真模块通过所述车载接口平台模块与所述车载ATP实物设备进行交互。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，还包括：数据库模块，所述数据库模块接入所述仿真网；

所述数据库模块用于存储所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述车载接口平台模块以及所述列车仿真模块的配置数据。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块分布式设置于独立的三个服务器上，或所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块集中式设置于一个服务器上。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述仿真主机模块具体包括：仿真日志子模块，用于记录所述地面一体化仿真测试的过程数据。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块包括轨道区段子模块、信号机子模块、道岔子模块、应答器子模块、站台子模块、屏蔽门子模块以及紧急关闭子模块。

根据本发明提供的一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述电子执行单元模块包括信号机执行子模块、道岔执行子模块、通用输入子模块以及通用输出子模块；

所述信号机执行子模块、所述道岔执行子模块、所述通用输入子模块以及所述通用输出子模块均通过所述控制网与所述LCS安全逻辑平台进行交互。

本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，包括：仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块。通过仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块相互作用，可以实现轨道交通列车的地面一体化仿真测试。该系统可以为科研项目的开发研究提供实验室模拟测试环境，同时也可以验证工程项目的数据的正确性，避免了现场调试测试程序流程复杂，限制要求多，需要协调内部部门和外部部门配合，人物财力消耗大，项目开发周期长等缺点。轨道交通地面一体化仿真测试系统可以利用较少的占地空间和设备、人员调配、较低的成本投入，在实验室内就可实现轨道交通地面一体化信号系统的动态运行模拟，仿真轨道交通地面一体化信号系统中各子系统的交互情况及列车的运行过程，有助于评价轨道交通地面一体化信号系统的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统的结构示意图；

图2是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统的构建流程示意图；

图3是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统中LCS接口平台模块的通信网络示意图；

图4是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统中电子执行单元模块的通信网络示意图；

图5是本发明提供的实例站场图；

图6是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之一；

图7是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之二；

图8是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之三；

图9是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之四；

图10是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之五；

图11是本发明提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统在实例运行场景下交互信息流向示意图之六。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

图1为本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：仿真主机模块1、电子执行单元模块2、LCS接口平台模块3、轨旁设备仿真模块4、车载接口平台模块5以及列车仿真模块6；

仿真主机模块1、所述电子执行单元模块2、所述LCS接口平台模块3、所述轨旁设备仿真模块4、所述车载接口平台模块5以及列车仿真模块6均通过仿真网7交互；所述车载接口平台模块5通过串口与车载ATP实物设备9进行交互；所述LCS接口平台模块3以及所述电子执行单元模块2均通过控制网8与LCS安全逻辑平台10进行交互；

所述电子执行单元模块2将所述LCS安全逻辑平台10的控制命令按照协议解析后发送给所述LCS接口平台模块3，同时将所述LCS接口平台模块3发送的状态信息按照协议解析后发送给所述LCS安全逻辑平台10；所述LCS安全逻辑平台10通过控制网8与LCS接口平台模块3进行交互，用于实现同步显示功能和仿LEU功能；

所述仿真主机模块1、所述电子执行单元模块2、所述LCS接口平台模块3、所述轨旁设备仿真模块4、所述车载接口平台模块5以及所述列车仿真模块6相互作用，以实现所述轨道交通列车的地面一体化仿真测试。

具体地，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统是指用于实现对轨道交通地面一体化信号系统进行仿真测试的系统，轨道交通地面一体化仿真测试系统适用于地面一体化的基于通信的列车自动控制系统(Communication Based TrainControl System，CBTC)、全电子联锁的CBTC系统以及代际融合的下一代列控系统等，本发明实施例中对此不作具体限定。

如图2所示，在构建轨道交通地面一体化仿真测试系统时，融入了可行性分析13、需求分析14、测试案例15、系统测试16、软硬件实现17以及验收测试18建立了U形仿真测试与验证模型，在U形仿真测试与验证模型中，箭头表示项目的进度方向，由可行性分析到软硬件实现属于系统研发的各个阶段；由软硬件实现到验收测试属于系统测试的各个阶段；需求分析具体化为测试案例后，在轨道交通地面一体化仿真测试系统进行系统测试。

经过对轨道交通地面一体化仿真测试系统的功能，运行流程及组网方式进行分析，轨道交通地面一体化仿真测试系统可以包括仿真主机模块1、电子执行单元模块2、地面一体化控制系统(Line Control System，LCS)接口平台模块3、轨旁设备仿真模块4、车载接口平台模块5以及列车仿真模块6。由于轨道交通地面一体化仿真测试系统中各个模块的数据交换是通过以太网的方式实现，根据通信要求的不同，可以将以太网划分为仿真网、控制网以及控显网，因此在轨道交通地面一体化仿真测试系统的软件部署上有很大的灵活性，通过修改相关的网络IP配置文件，即可适用于多个工程项目。

仿真主机模块1用于实现轨道交通地面一体化仿真测试系统的主体仿真测试功能，仿真主机模块1可以实现对电子执行单元模块2、LCS接口平台模块3、轨旁设备仿真模块4、车载接口平台模块5以及列车仿真模块6的调用与控制，结合仿真主机模块1、电子执行单元模块2、LCS接口平台模块3、轨旁设备仿真模块4、车载接口平台模块5以及列车仿真模块6，可以模拟轨道交通列车运行、列车驾驶室、电子执行单元、轨道线路和轨旁设备、故障注入、及与实物设备11的硬件接口的功能，接入车载列车自动防护(Automatic TrainProtection，ATP)实物设备9、LCS安全逻辑平台10、列车自动运行(Automatic TrainOperation，ATO)系统以及列车自动监控(Automatic Train Supervision，ATS)系统11，可以形成一套完整的轨道交通地面一体化信号系统，用于科研项目的新功能和数据测试，及时定位和发现软件的缺陷，也可以用于运营故障的室内模拟复现，结合其他测试方式，可有效地提高测试效率。

电子执行单元模块2用于模拟电子执行单元，电子执行单元模块2可以通过仿真网7与LCS接口平台模块3进行信息交互，电子执行单元模块2可以通过控制网8与LCS安全逻辑平台10进行信息交互。其中，仿真网7和控制网8均可以是以太网或专用网，本发明实施例中对此不作具体限定。一方面，电子执行单元模块2可以通过控制网8接收LCS安全逻辑平台10发送的驱动命令，并可以向LCS安全逻辑平台10发送状态信息；另一方面，电子执行单元模块2可以通过仿真网7向LCS接口平台模块3发送按照协议解析后的驱动命令，并可以回采LCS接口平台模块3的状态信息，向LCS安全逻辑平台10发送按照协议解析后的状态信息。

LCS接口平台模块3用于接入仿真网7，与仿真主机模块1和电子执行单元模块2进行通信，实现与LCS安全逻辑平台10的交互。LCS逻辑部可以将LCS控显命令进行逻辑判断和处理，生成驱动命令，并通过LCS接口平台模块3和电子执行单元模块2下发至仿真主机模块1，LCS接口平台模块3同时回采仿真主机模块1反馈的设备状态信息，并通过电子执行单元模块2发送给LCS安全逻辑平台10。

LCS接口平台模块3还可以用于通过控制网实现仿地面电子单元(LinesideElectronic Unit，LEU)的功能，也可以实现LCS控显状态在轨道交通地面一体化仿真测试系统上的同步显示功能。仿LEU的功能主要是指LCS逻辑部将应答器报文内容通过LCS接口平台模块3发送至仿真主机模块1，仿真列车经过该应答器，收到相应的应答器报文内容后，可以使仿真列车建立定位、升级运行模式等。同步显示功能主要是LCS逻辑部通过LCS接口平台模块3发送至仿真主机模块1，实现LCS控显与仿真运行图上站场信息的同步显示。

如图3所示，仿真网可以包括仿真网-A网以及仿真网-B网，控制网可以包括控制网-A网以及控制网-B网，LCS接口平台模块3可以选择相应的控制网与LCS安全逻辑平台10进行交互，也可以选择相应的仿真网与轨道交通地面一体化仿真测试系统中的其他模块实现交互。此外，本发明实施例中还可以引入控显网，控显网也可以是以太网或专用网，本发明实施例中对此不作具体限定。控显网也可以包括控显网-A网以及控显网-B网，LCS控显可以选择相应的控显网与LCS安全逻辑平台10进行交互。

轨旁设备仿真模块4用于接入仿真网，模拟实体设备及其链接关系，实体设备可以包括轨道区段、信号机、道岔、应答器、站台、屏蔽门、紧急关闭按钮等。

车载接口平台模块5用于实现列车仿真模块6与车载ATP实物设备9之间的信息交互，既可以采集或控制车载输入输出(Input Output，IO)开关量；也可以采集车载ATP实物设备9的状态信息；还可以采集车载ATP实物设备9的速度脉冲，并发送速度位移信息至仿真列车。

列车仿真模块6可以用于对轨道交通列车进行模拟并实现人机交互，列车仿真模块6可以包括列车模型子模块以及模拟驾驶台子模块，列车模型子模块可以用于模拟轨道交通列车，列车模型子模块可以接入仿真网7，通过数据配置，建立并管理列车模型，配置列车动力学参数，以使列车模型可以按照速度曲线进行加速、减速等动力学运动，列车动力学参数可以包括列车长度、加速度、列车总质量以及牵引/制动位参数等。

模拟驾驶台子模块可以用于模拟真实的驾驶台操作，对于轨道交通地面一体化信号系统的测试人员来说，通过模拟驾驶室操作环境，能更加真实的还原在各种列车运行模式下控制列车的场景。模拟驾驶台子模块界面可以分为速度表盘区域、列车模型列表区域以及模拟列车操作区域等。其中，模拟列车操作区域又可以包括各种按钮、手柄、开关以及指示灯等元素，可实现仿真列车的加速、减速、牵引、惰性、制动、后退、开关车门、车门旁路、发车、站停、停过退准、预选模式的升降、折返按钮、施加外部紧急、ATO车门模式、插入/拔下钥匙等各项操作，可以高度地接近轨道交通列车的实际运行情况，使测试人员能更加沉浸式地体验驾驶环境，以便于更好地开展对轨道交通地面一体化信号系统的测试工作。通过模拟驾驶台子模块，可以引入人工操作作为辅助测试手段，通过人机结合的方式，实现对轨道交通地面一体化信号系统的仿真测试。

人机接口MMI，用于显示仿真列车的速度位移信息、运行模式、车门屏蔽门状态等，可以通过CAN总线接入车载ATP实物设备9。

本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，包括：仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块。通过仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块相互作用，可以实现轨道交通列车的地面一体化仿真测试。该系统可以为科研项目的开发研究提供实验室模拟测试环境，同时也可以验证工程项目的数据的正确性，避免了现场调试测试程序流程复杂，限制要求多，需要协调内部部门和外部部门配合，人物财力消耗大，项目开发周期长等缺点。轨道交通地面一体化仿真测试系统可以利用较少的占地空间和设备、人员调配、较低的成本投入，在实验室内就可实现轨道交通地面一体化信号系统的动态运行模拟，仿真轨道交通地面一体化信号系统中各子系统的交互情况及列车的运行过程，有助于评价轨道交通地面一体化信号系统的性能。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块用于对轨道交通列车的实际运行线路进行模拟仿真，得到仿真运行图。

具体地，本发明实施例中，轨旁设备仿真模块可以用于对轨道交通列车的实际运行线路进行模拟仿真，得到仿真运行图。轨旁设备仿真模块可以通过仿真运行图程序实现。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块包括：故障注入子模块，用于对所述仿真运行图进行故障注入。

具体地，本发明实施例中，为了覆盖正常和故障场景，尽可能地使轨道交通地面一体化仿真测试系统对轨道交通地面一体化信号系统进行更加详细的测试，在轨旁设备仿真模块中引入故障注入子模块，通过故障注入子模块，可以实现对仿真运行图进行故障注入，以模拟故障状态下验证轨道交通地面一体化信号系统处理故障的能力，提高轨道交通地面一体化仿真测试系统的测试覆盖率。

故障注入子模块是轨旁故障注入，轨旁故障包括：应答器移除、应答器位置移动、设置计轴故障、屏蔽门常开/关故障、修改应答器报文等故障。

本发明实施例中，通过引入故障注入子模块，可以验证轨道交通地面一体化信号系统在异常状态下的运行情况，并且可以对轨道交通地面一体化信号系统做更加充分的故障场景测试，可以实现模拟设置/清除计轴故障、设置/清除道岔故障、设置/清除道岔四开、屏蔽门的常开/常关故障等功能。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述列车仿真模块通过所述车载接口平台模块与所述车载ATP实物设备进行交互。

具体地，本发明实施例中，列车仿真模块可以通过车载接口平台模块与车载ATP实物设备进行交互，仿真列车可以接收车载ATP实物设备发送的速度位移信息进而进行运动。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述轨旁设备仿真模块包括轨道区段子模块、信号机子模块、道岔子模块、应答器子模块、站台子模块、屏蔽门子模块以及紧急关闭子模块。

具体地，本发明实施例中，轨旁设备仿真模块可以包括轨道区段子模块、信号机子模块、道岔子模块、应答器子模块、站台子模块、屏蔽门子模块、紧急关闭子模块，可以分别用于模拟轨旁设备中的轨道区段、信号机、道岔、应答器、站台、屏蔽门以及紧急关闭按钮功能。其中，

轨道区段子模块可以通过绘图以及数据配置的方式实现如下功能：建立轨道区段的前后链接关系；LCS控显与仿真轨道区段的次序一致性；配置轨道区段的长度(道岔区段的三段式长度)；建立逻辑区段与轨道区段映射关系；在仿真运行图上显示轨道区段。

信号机子模块可以通过绘图以及数据配置的方式实现如下功能：确定信号机所防护轨道区段，及所在轨道区段位置；信号机方向可配置性；在仿真运行图上显示信号机。

道岔子模块可以通过绘图以及数据配置的方式实现如下功能：实现道岔联动或者单动；在仿真运行图上显示道岔。

应答器子模块可以通过绘图以及数据配置的方式实现如下功能：确定应答器所在的轨道区段，及应答器距所在区段起点的偏移量；应答器类型及报文，所属LEU的索引；在仿真运行图上显示应答器。

站台模块子可以通过绘图的方式实现如下功能：在仿真运行图上显示站台。

屏蔽门子模块可以通过数据配置的方式实现如下功能：实现屏蔽门的打开与关闭；在仿真运行图上显示屏蔽门。

紧急关闭子模块可以通过绘图的方式实现如下功能：模拟紧急关闭按钮的激活/未激活；在仿真运行图上显示紧急关闭。

本发明实施例中，通过轨旁设备仿真模块可以模拟线路上的各轨旁设备，使轨道交通地面一体化仿真测试系统更加仿真测试更加合理。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述电子执行单元模块包括信号机执行子模块21、道岔执行子模块22、通用输入子模块23以及通用输出子模块24；

所述信号机执行子模块21、所述道岔执行子模块22、所述通用输入子模块23以及所述通用输出子模块24均通过所述控制网与所述LCS安全逻辑平台10进行交互。

具体地，本发明实施例中，电子执行单元模块2可以包括信号机执行子模块21、道岔执行子模块22、通用输入子模块23以及通用输出子模块24。控制网可以包括控制网-A网以及控制网-B网，仿真网可以包括仿真网-A网以及仿真网-B网，信号机执行子模块21、道岔执行子模块22、通用输入子模块23以及通用输出子模块24可以选择相应的控制网与LCS安全逻辑平台10进行交互，也可以选择相应的仿真网与LCS接口平台模块3实现交互。

信号机执行子模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行信息交互，通过仿真网与LCS接口平台模块进行信息交互，根据LCS安全逻辑平台下发的驱动命令来控制信号机子模块，同时回采信号机子模块的状态；道岔执行子模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行信息交互，通过仿真网与LCS接口平台模块进行信息交互，根据LCS安全逻辑平台下发的驱动命令来控制道岔子模块，同时回采道岔子模块的状态；通用输入子模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行信息交互，通过仿真网与LCS接口平台模块进行信息交互，采集其他零散信号设备的状态信息；通用输出子模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行信息交互，通过仿真网与LCS接口平台模块进行信息交互，根据LCS安全逻辑平台下发的驱动命令来控制其他零散信号设备。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述仿真主机模块具体包括：仿真日志子模块，用于记录所述地面一体化仿真测试的过程数据。

具体地，本发明实施例中，仿真主机模块可以包括：仿真日志子模块，通过仿真日志子模块可以记录地面一体化仿真测试的过程数据。通过查看日志，便于查找定位轨道交通地面一体化仿真测试系统中出现的问题。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，还包括：数据库模块，所述数据库模块接入所述仿真网；

所述数据库模块用于存储所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述车载接口平台模块以及所述列车仿真模块的配置数据。

具体地，本发明实施例中，轨道交通地面一体化仿真测试系统还包括数据库模块，通过数据库模块可以存储电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块的配置数据。

电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块的配置数据可以通过各模块实现的功能，按照一定的配置原则和方法建立对应数据配置文件，这个过程可能需要建立多个数据配置文件，再导入数据库中，在数据库中集中管理。此方式具有很高的灵活性，提高了轨道交通地面一体化仿真测试系统的通用性，通过配置的方式使轨道交通地面一体化仿真测试系统能在多个测试环境中应用，实现了轨道交通地面一体化仿真测试系统能用于多个工程项目的仿真测试。

为了以下数据配置说明更加清晰直观，便于理解，设计实例站场图如图5，按照一定的命名规则设置轨道区段名称，包含道岔区段、无岔逻辑区段以及计轴区段，如：道岔区段1DG，2DG；无岔逻辑区段1G，2G，3G，4G，5G，6G，7G，8G；计轴区段4-2G，3-1G；道岔名称：P01，P02。按照应答器类型进行统一编号或定义应答器的名称，如VB01，VB02，VB03，VB04；FB01，FB02，FB03，FB04，FB05。对信号机统一编号或定义信号机的名称，如上行方向的信号机为S01，S02，下行方向的信号机为X01，X02，此处可忽略信号机的类型，仅以编号区分信号机，以至于不重复。此外还需要对各配置项定义标识符号，设置数据类型、属性、数据长度等，适用于通过数据配置方式实现功能的所有子模块，以下仅从系统测试人员或数据配置人员的角度说明各项的配置方法。

1)针对轨道区段子模块，具体的数据配置方法为：

①按照图5中的实例站场图设计，配置轨道区段长度，特别地，对于道岔区段应录入岔前、岔后定位、岔后反位三段式的轨道区段长度；对于无岔逻辑区段，应录入轨道区段长度，并依照从左到右的物理方向，确定该轨道区段的前方轨道区段和后方轨道区段；对于道岔区段，以岔尖为中心，与岔前区段连接的轨道区段为前方轨道区段，与岔后侧向连接的轨道区段为后方反位轨道区段，与岔后直向连接的轨道区段为后方定位轨道区段，以实现轨道区段的前后链接关系，也是仿真计算列车位置的基础，如果此部分配置错误，仿真列车在轨道线路运行时会提示出轨。

示例如：以4G为对象，前方轨道区段为6G，后方轨道区段为2G；以P02为对象，前方的轨道区段为5G，后方定位轨道区段为7G，后方反位轨道区段为P01。

②需要建立逻辑区段和计轴区段的映射关系，示例如：逻辑区段4G所属的计轴区段为4-2G；逻辑区段3G所属的计轴区段为3-1G。

③LCS控显与仿真系统中的轨道区段次序应保持一致，需要依据LCS控显数据中的轨道区段顺序，配置仿真系统轨道区段的顺序，此部分配置错误，会使仿真系统中进路的锁闭显示状态混乱。

④通过绘图软件画出站场图上轨道区段，包含道岔区段，无岔逻辑区段等，生成仿真运行图的轨道区段部分。

2)针对信号机子模块，具体的数据配置方法为：

①配置信号机所防护轨道区段、所在轨道区段的位置，及信号机的方向等。

示例如：以S01为对象，防护的轨道区段为6G，所在轨道区段的位置为定位，S01的方向为从右向左。

②通过绘图软件画出站场图上的所有信号机，生成仿真运行图的信号机部分。

3)针对应答器子模块，具体的数据配置方法为：

①配置应答器所在的轨道区段，应答器距所在轨道区段起点的偏移量，及应答器报文或所属LEU的索引，确保仿真列车在应答器接收窗内收到该应答器的报文，连续收到两个应答器，仿真列车建立定位。无源应答器需要配置报文；有源应答器需要配置所属LEU的索引，使LCS安全逻辑平台和LCS接口平台传输应答器报文通道一一对应，根据信号机的显示状态实时发送可变报文，仿真列车收到移动授权有效的报文，满足其他条件后升级为ITC运行模式。

示例如：以VB04为对象，所在的轨道单元为5G，应答器距所在轨区段起点的偏移量为应答器的中心公里标减去5G左端起点的公里标，应答器报文为空，所属LEU的索引需参考LEU机柜端子分配表。以FB04为对象，需要配置应答器报文，不需要配置所属LEU的索引，其余配置方法同理，不再赘述。

②通过绘图软件画出站场图上的所有应答器，生成仿真运行图的应答器部分。

4)针对道岔子模块，具体的数据配置方法为：

①对于双动道岔，要配置道岔名称和联动关系；对于单动道岔，仅需要配置道岔名称。

示例如：P01的联动道岔为P02；

②通过绘图软件画出站场图上的所有道岔，生成仿真运行图的道岔部分。

5)针对屏蔽门子模块，具体的数据配置方法为：

①对站场上所有的屏蔽门进行编号或定义屏蔽门名称，在数据里配置所有屏蔽门的名称。

6)针对列车模型子模块，配置列车序号、列车长度、列车总质量、牵引力、制动力，具体的数据配置方法为：

①牵引力：牵引档位-当前速度-获得牵引力值映射，为加速度序列，单位为N。格式为：

a11,a12,…,a1n；a21,a22,…,a2n；……；am1,am2,……amn。

其中，“；”分割了不同档位的映射关系；第一个“；”分割的为牵引1档与牵引2档的速度映射。“,”分割了同一档位下不同速度的下获得的加速度值；第一个“,”分割了速度为1km/h与2km/h获得的牵引力。

②制动力：制动档位-当前速度-获得加速度额映射，为加速度序列，单位为m/s²。格式为：

a11,a12,…,a1n；a21,a22,…,a2n；……；am1,am2,……amn。

其中，“；”分割了不同制动档位的映射关系；第一个“；”分割的为1级制动与2级制动的速度映射。“,”分割了同一制动档位下不同速度的下获得的加速度值；第一个“,”分割了速度为1km/h与2km/h的获得加速度。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块分布式设置于独立的三个服务器上，或所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块集中式设置于一个服务器上。

具体地，本发明实施例中，由于仿真主机模块、轨旁设备仿真模块以及模拟驾驶台子模块是通过三个独立的程序实现，因此仿真主机模块、轨旁设备仿真模块以及模拟驾驶台子模块既可以分布式设置于独立的三个服务器上，也可以集中式设置于一个服务器上。此处，服务器可以是计算机，该计算机可以是Windows 7及以上版本的操作系统。

另外，为保证轨道交通地面一体化仿真测试系统顺利实现仿真测试功能，需要将电子执行单元模块、车载接口平台模块以及LCS接口平台模块分布式部署于三个服务器上，轨道交通地面一体化仿真测试系统中的所有服务器均需要通过局域网实现交互。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的轨道交通地面一体化仿真测试系统，共涉及控制网、仿真网以及控显网，控制网设备包括电子执行单元模块、LCS安全逻辑平台以及LCS接口平台模块，仿真网设备包括列车仿真模块、仿真主机模块、轨旁设备仿真模块、电子执行单元模块、数据库模块、LCS接口平台模块以及车载接口平台模块，控显网设备包括LCS安全逻辑平台以及LCS控显。

以图5中的实例站场图为例，设计的实例运行场景为：列车在4G建车，收到VB01，FB01后建立定位，S01开放，满足升级条件后升级为CTC运行模式，一直运行至上行站台轨6G停准停稳，车门与屏蔽门联动打开，站停时间结束后，车门与屏蔽门联动关闭，出站信号机S02开放，一直运行至折返轨8G，在8G完成折返换端后，X01开放，直至运行到下行站台轨5G停稳。利用轨道交通地面一体化仿真测试系统，将以上的运行场景分解为六个步序具体展开叙述，具体如下：

步骤一：在4G建立仿真列车，插入钥匙，牵引手柄至牵引位，方向手柄至前进位，列车运行。

具体地，基于数据库模块，在仿真运行图上建立列车模型，在模拟驾驶台子模块上插入钥匙，牵引手柄至牵引位，方向手柄至前进位，把此控制命令通过车载接口平台模块发送至车载ATP实物设备，采集速度脉冲，并发送速度位移信息至列车模型子模块，使仿真列车产生运动，交互信息流向如图6。

步骤二：收到VB01，FB01后建立定位，S01开放，满足升级条件后升级为连续式列车控制级别(Continuous Train Control，CTC)运行模式。

具体地，列车模型子模块经过VB01，FB01，读取数据库模块的报文信息后建立定位，满足升级条件后升级为CTC运行模式，车载ATP实物设备将列车运行状态通过CAN总线发送给人机接口(Man-machine Interface，MMI)。通过车载接口平台模块，发送速度位移信息至列车模型子模块，使仿真列车产生运动，交互信息流向如图7。

步骤三：一直运行至上行站台轨6G停准停稳，车门与屏蔽门联动打开。

具体地，列车模型按照车载接口平台模块发送的速度位移信息，一直运行到站台轨6G停准停稳，点击模拟驾驶台子模块上的开门按钮，将开门控制命令通过车载接口平台模块发送至车载ATP实物设备，车门打开，车载ATP实物设备将车门打开状态发送至MMI，MMI显示车门打开。同时LCS安全逻辑平台通过电子执行单元模块向LCS接口平台模块发送开屏蔽门命令，LCS接口平台模块向仿真主机模块发送此命令，屏蔽门打开，通过此过程的逆向路径LCS接口平台模块回采屏蔽门的状态，最终发送至LCS安全逻辑平台。LCS安全逻辑平台再发送至车载ATP实物设备，车载ATP实物设备将屏蔽门打开状态发送至MMI，MMI显示屏蔽门打开，交互信息流向如图8。

步骤四；站停时间结束后，车门与屏蔽门联动关闭。

具体地，站停时间结束后，点击模拟驾驶台子模块上的关门按钮，将关门控制命令通过车载接口平台模块发送至车载ATP实物设备，车门关闭，车载ATP实物设备将车门关闭的状态发送至MMI，MMI显示车门关闭。同时LCS安全逻辑平台通过电子执行单元模块向LCS接口平台模块发送关屏蔽门命令，LCS接口平台模块向仿真主机模块发送此命令，屏蔽门关闭，通过此过程的逆向路径LCS接口平台模块回采屏蔽门的状态最终发送至LCS安全逻辑平台。LCS安全逻辑平台再发送至车载ATP实物设备，车载ATP实物设备将屏蔽门关闭状态发送至MMI，MMI显示屏蔽门关闭，交互的信息流向如图9。

步骤五：出站信号机S02开放，一直运行至折返轨8G，在8G完成折返。

具体地，出站信号机S02开放，车载接口平台模块向列车模型发送速度位移信息，一直运行至折返轨8G，满足折返条件后，模拟驾驶台子模块上的折返指示灯闪烁，按压折返按钮、拔下钥匙，模拟驾驶台子模块通过车载接口平台模块向车载ATP实物设备发送折返命令，车载ATP实物设备进入折返过程，换至新头端后，在新头端的模拟驾驶台子模块上插入钥匙，按压折返按钮，模拟驾驶台子模块通过车载接口平台模块向车载ATP实物设备发送钥匙节点，折返按钮状态，完成折返流程，交互的信息流向如图10。

步骤六：X01开放，直至运行到下行站台轨5G停稳。

具体地，X01开放，车载ATP实物设备获得移动授权，在模拟驾驶台子模块上置方向手柄为前进位，牵引制动手柄为牵引位，模拟驾驶台子模块通过车载接口平台模块发送前进牵引命令给车载ATP实物设备，车载ATP实物设备把速度位移信息通过车载接口平台模块发送至列车模型，列车模型按照车载ATP实物设备速度曲线运动，运行到下行站台轨5G停稳，交互的信息流向如图11。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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 (10)

1.一种轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，包括：仿真主机模块、电子执行单元模块、LCS接口平台模块、轨旁设备仿真模块、车载接口平台模块以及列车仿真模块；

所述仿真主机模块、所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述列车仿真模块以及所述车载接口平台模块均通过仿真网交互；所述车载接口平台模块通过串口与车载ATP实物设备进行交互；所述LCS接口平台模块以及所述电子执行单元模块通过控制网与LCS安全逻辑平台进行交互；

所述电子执行单元模块将所述LCS安全逻辑平台的控制命令按照协议解析后发送给所述LCS接口平台模块，同时将所述LCS接口平台模块发送的状态信息按照协议解析后发送给所述LCS安全逻辑平台；所述LCS安全逻辑平台通过控制网与LCS接口平台模块进行交互，用于实现同步显示功能和仿LEU功能；

所述仿真主机模块、所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述车载接口平台模块以及所述列车仿真模块相互作用，以实现轨道交通列车的地面一体化仿真测试。

2.根据权利要求1所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述轨旁设备仿真模块用于对轨道交通列车的实际运行线路进行模拟仿真，得到仿真运行图。

3.根据权利要求2所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述轨旁设备仿真模块包括：故障注入子模块，用于对所述仿真运行图进行故障注入。

4.根据权利要求1所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述列车仿真模块包括列车模型子模块以及模拟驾驶台子模块，所述列车模型子模块用于模拟轨道交通列车，所述模拟驾驶台子模块用于模拟真实的驾驶台操作。

5.根据权利要求1所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述列车仿真模块通过所述车载接口平台模块与所述车载ATP实物设备进行交互。

6.根据权利要求1所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，还包括：数据库模块，所述数据库模块接入所述仿真网；

所述数据库模块用于存储所述电子执行单元模块、所述LCS接口平台模块、所述轨旁设备仿真模块、所述车载接口平台模块以及所述列车仿真模块的配置数据。

7.根据权利要求4所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块分布式设置于独立的三个服务器上，或所述仿真主机模块、所述轨旁设备仿真模块以及所述模拟驾驶台子模块集中式设置于一个服务器上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述仿真主机模块具体包括：仿真日志子模块，用于记录所述地面一体化仿真测试的过程数据。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述轨旁设备仿真模块包括轨道区段子模块、信号机子模块、道岔子模块、应答器子模块、站台子模块、屏蔽门子模块以及紧急关闭子模块。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的轨道交通地面一体化仿真测试系统，其特征在于，所述电子执行单元模块包括信号机执行子模块、道岔执行子模块、通用输入子模块以及通用输出子模块；

所述信号机执行子模块、所述道岔执行子模块、所述通用输入子模块以及所述通用输出子模块均通过所述控制网与所述LCS安全逻辑平台进行交互。

Images