CN114460860B - 一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于列车半实物仿真系统技术领域，具体为一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台及方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括试验资源配置与显示模块、试验过程综合控制模块、试验数据总控模块和试验资源状态监控模块。本发明可对列车级半实物仿真系统试验的全过程进行综合管控，包括对硬件、软件及仿真模型的综合控制，并对试验数据进行全面的管理与评估，实时监控虚拟列车的运行状态与列车级半实物仿真试验的进程；能够统一配置与管理试验资源，实现硬件设备的一键上下电及软件模型的一键启停；对试验过程进行总体管控，确保试验有序规范地开展；通过良好的人机交互界面；对硬件设备工作状态进行三维实景显示，一目了然。
Description
技术领域
本发明属于列车半实物仿真系统技术领域，涉及综合控制与管理，具体为一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台及方法。
背景技术
列车级半实物仿真系统是在实验室中用数学模型的方式模拟供电网、列车车辆、牵引系统、辅助系统、制动系统、运行线路、列车网络通讯系统七大部分及其之间的相互耦合关系，对列车控制单元牵引控制单元TCU，辅助控制单元ACU，中央逻辑处理单元MPU等实物设备进行测试验证，更真实的模拟整车运行环境，从而更全面、更准确地完成对被测对象的测试验证。
列车级半实物仿真系统分为四个子系统：TCMS系统、牵引系统、辅助系统以及视景系统，各子系统涉及到的硬件机柜、仿真机、工作站、仿真软件/模型众多，操作流程复杂，列车半实物仿真试验需要多人配合才能完成 。目前，列车级半实物仿真试验过程中，TCMS系统、牵引系统、辅助系统及视景系统均需要专门的设计人员去负责操作软硬件，包括硬件上下电，启停试验、监控试验运行状态、分析试验数据，现有列车级半实物仿真试验缺乏综合管控，试验数据分散，关键输入指令与试验数据缺乏有效、集中地管理，无法全面直观地管控列车半实物仿真试验；在试验过程中，列车半实物仿真软硬件资源的实时状态缺乏统一监控；耗费人力资源和时间成本。
发明内容
本发明旨在解决现有列车级半实物仿真试验缺乏综合管理，实验数据分散、无统一监控等技术问题，提供了一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台及方法。
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：提供了一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，包括四个模块，分别为试验资源配置与显示模块、试验过程综合控制模块、试验数据总控模块和试验资源状态监控模块；
试验资源配置与显示模块通过XML形式的试验资源配置文件对列车级半实物仿真系统的硬件资源信息、软件资源信息进行管理以及维护，试验资源配置文件中详细描述各类试验资源的名称、所在的机柜/计算机、以及仿真机/工作站的连接信息地址，并以树状列表的形式在控制界面上逐级显示；
试验过程综合控制模块将列车级半实物仿真系统中的仿真机、工作站通过以太网连接起来，加载试验资源配置文件，仅需一名试验人员就可实现一键控制硬件上下电、试验软件的启动/停止以及仿真模型的运行/终止；
试验数据总控模块利用基于以太网的DDS软件实现列车级半实物仿真系统试验数据的统一监控，每个变量对应一个DDSkey值，通过配置各子系统关键变量DDSkey值，把关键数据集中显示在试验数据总控界面上，试验数据总控模块还可给定试验参数，控制试验进程，并以人机界面形式直观地展示出来，实时监测和控制虚拟列车的运行；其中变量指是列车运行过程中的实时数据，包括状态数据、运行数据等，比如电钥匙激活状态、受电弓状态、主断状态、级位信息、列车速度/加速度、整体牵引力/制动力、变流器运行状态、牵引电机运行状态等等；DDS软件为Data Distribution Sercive数据分发服务软件；
试验资源状态监控模块用于实现硬件状态监控功能和工作站性能监控功能；在硬件状态监视界面，以三维实景图的形式，显示列车半实物系统所有硬件机柜、仿真机、工作站的上下电情况；工作站性能监控功能实现对实验室各系统的仿真计算机的硬件性能进行实时监控，查看各计算机硬件资源使用情况，在整车试验中，实时掌握各子系统计算机的资源占用情况。
通过本发明所述平台能够统一配置与管理试验资源，实现硬件设备的一键上下电及软件模型的一键启停；对试验过程进行总体管控，确保试验有序规范地开展；通过良好的人机交互界面，集中管理试验过程中关键输入指令/参数的给定，并对列车在运行过程中的试验数据进行可视化显示，且以三维实景形式实时展示试验资源的工作状态。
本发明还提供了一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理方法，包括以下步骤：首先，进入列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，根据试验要求，通过试验资源配置与显示模块编制试验资源配置文件，包括试验使用到的硬件资源信息、软件/模型信息，加载XML配置文件；再通过试验过程综合控制模块执行硬件上电操作，然后进入试验资源状态监控模块，通过三维实景监控界面中直观地标识出了列车半实物仿真系统各硬件机柜和仿真计算机的工作状态，确认各子系统硬件是否正常上电，若否，则硬件电源指示灯为灰色，重新执行硬件上电操作；若是，则开始执行试验，通过试验过程综合控制模块依次启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；然后通过试验资源状态监控模块确定各子系统仿真模型是否均正常运行；若否，则通过试验过程综合控制模块重新启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；若是，则进入试验数据总控模块，在试验数据总控界面中或者在司机控制台给定司机控制台行车指令，确定TCMS系统状态正常后，给定牵引启动使能指令，通过试验数据总控模块判断各子系统关键变量状态是否正常，若是，则试验正常进行，若否，则重新进入试验数据总控模块。本发明所述方法基于一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，用一键操作代替了人为重复的软硬件操作，使仿真流程更有序规范，节约了人力和时间成本；集中管理仿真试验数据，可全面直观地管控列车半实物仿真试验进程；对硬件设备（仿真机柜/工作站）工作状态进行三维实景显示，一目了然。
本发明的有益效果是：本发明提出一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台及方法，可对列车级半实物仿真系统试验的全过程进行综合管控，包括对硬件、软件及仿真模型的综合控制，并对试验数据进行全面的管理与评估，实时监控虚拟列车的运行状态与列车级半实物仿真试验的进程；能够统一配置与管理试验资源，实现硬件设备的一键上下电及软件模型的一键启停；对试验过程进行总体管控，确保试验有序规范地开展；通过良好的人机交互界面，集中管理试验过程中关键输入指令/参数的给定，并对列车在运行过程中的试验数据进行可视化显示，且以三维实景形式实时展示试验资源的工作状态。用一键操作代替了人为重复的软硬件操作，使仿真流程更有序规范，节约了人力和时间成本；集中管理仿真试验数据，可全面直观地管控列车半实物仿真试验进程；对硬件设备（仿真机柜/工作站）工作状态进行三维实景显示，一目了然。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明所述一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台的总框图。
图2为试验资源配置与过程控制图。
图3为本发明所述一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，如图1所示，包括四个模块，分别为试验资源配置与显示模块、试验过程综合控制模块、试验数据总控模块和试验资源状态监控模块；
试验资源配置与显示模块通过XML形式的试验资源配置文件对列车级半实物仿真系统的硬件资源信息、软件资源信息进行管理以及维护，试验资源配置文件中详细描述各类试验资源的名称与地址，如仿真机/工作站的IP地址、登录信息、MAC地址等；软件/模型的可执行路径、版本信息等，并以树状列表的形式在控制界面上逐级显示；
试验过程综合控制模块将列车级半实物仿真系统中的仿真机、工作站通过以太网连接起来，如图2所示，加载试验资源配置文件，实现一键控制硬件上下电，且可控制参与试验过程的软件/模型启停；
试验数据总控模块利用基于以太网的DDS软件实现列车级半实物仿真系统试验数据的统一监控，每个变量对应一个DDSkey值，通过配置各子系统关键变量DDSkey值，把关键数据集中显示在试验数据总控界面上，包括电钥匙激活状态、受电弓状态、主断状态、级位信息、列车速度/加速度、整体牵引力/制动力、变流器运行状态、牵引电机运行状态等等；同时通过该试验数据总控模块给定试验调试参数，通过良好的人机界面更直观地展示试验进程，并实时监测和控制虚拟列车的运行状态；试验数据总控界面中管控的变量是对四个子系统中与列车运行相关的关键变量进行实时监测，上述只是列举了其中几个； 总控界面给定试验调试参数是控制虚拟列车的运行状态的，比如激活电钥匙、升弓、合主断、给定方向、级位、四象限使能、逆变使能等；
试验资源状态监控模块用于实现硬件状态监控功能和工作站性能监控功能；在硬件状态监视界面，以三维实景图的形式，显示列车半实物系统所有硬件机柜、仿真机、工作站的上下电情况；工作站性能监控功能实现对实验室各系统的仿真计算机的硬件性能进行实时监控，查看各计算机硬件资源使用情况，包括cpu利用率、内存使用情况和网络状态监控等，在整车试验中，实时掌握各子系统计算机的资源占用情况。
通过本发明所述平台能够统一配置与管理试验资源，实现硬件设备的一键上下电及软件模型的一键启停；对试验过程进行总体管控，确保试验有序规范地开展；通过良好的人机交互界面，集中管理试验过程中关键输入指令/参数的给定，并对列车在运行过程中的试验数据进行可视化显示，且以三维实景形式实时展示试验资源的工作状态。
本发明还提供了一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理方法，如图3所示，包括以下步骤：首先，进入列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，根据试验要求，通过试验资源配置与显示模块编制试验资源配置文件，包括试验使用到的硬件资源信息、软件/模型信息，加载XML配置文件；再通过试验过程综合控制模块执行硬件上电操作，然后进入试验资源状态监控模块，通过三维实景监控界面中直观地标识出了列车半实物仿真系统各硬件机柜和仿真计算机的工作状态，确认各子系统硬件是否正常上电，若否，则硬件电源指示灯为灰色，重新执行硬件上电操作；若是，则开始执行试验，通过试验过程综合控制模块依次启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；然后通过试验资源状态监控模块确定各子系统仿真模型是否均正常运行；若否，则通过试验过程综合控制模块重新启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；若是，则进入试验数据总控模块，在试验数据总控界面中或者在司机控制台给定司机控制台行车指令，确定TCMS系统状态正常后，给定牵引启动使能指令，通过试验数据总控模块判断各子系统关键变量状态是否正常，若是，则试验正常进行，若否，则重新进入试验数据总控模块。本发明所述方法基于一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，用一键操作代替了人为重复的软硬件操作，使仿真流程更有序规范，节约了人力和时间成本；集中管理仿真试验数据，可全面直观地管控列车半实物仿真试验进程；对硬件设备（仿真机柜/工作站）工作状态进行三维实景显示，一目了然。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (5)
1.一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，其特征在于，包括四个模块，分别为试验资源配置与显示模块、试验过程综合控制模块、试验数据总控模块和试验资源状态监控模块；
试验资源配置与显示模块通过XML形式的试验资源配置文件对列车级半实物仿真系统的硬件资源信息、软件资源信息进行管理以及维护，试验资源配置文件中详细描述各类试验资源的名称、所在的机柜/计算机以及仿真机/工作站的连接信息，并以树状列表的形式在控制界面上逐级显示；
试验过程综合控制模块将列车级半实物仿真系统中的仿真机、工作站通过以太网连接起来，加载试验资源配置文件，可控制硬件的上下电、试验软件的启动/停止以及仿真模型的运行/终止；
试验数据总控模块利用基于以太网的Data Distribution Sercive数据分发服务软件实现列车级半实物仿真系统试验数据的统一监控，每个变量对应一个DDSkey值，通过配置各子系统关键变量DDSkey值，把关键数据集中显示在试验数据总控界面上，试验数据总控模块还可给定试验参数，控制试验进程，并以人机界面形式直观地展示出来，实时监测和控制虚拟列车的运行；
试验资源状态监控模块用于实现硬件状态监控功能和工作站性能监控功能；在硬件状态监视界面，以三维实景图的形式，显示列车半实物系统所有硬件机柜、仿真机、工作站的上下电情况；工作站性能监控功能实现对实验室各系统的仿真计算机的硬件性能进行实时监控，查看各计算机硬件资源使用情况，在整车试验中，实时掌握各子系统计算机的资源占用情况。
2.根据权利要求1所述的一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，其特征在于，试验资源配置文件中详细描述各类试验资源的名称与地址包括仿真机和工作站的IP地址、登录信息、MAC地址，以及软件和模型的可执行路径和版本信息。
3.根据权利要求1所述的一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，其特征在于，总控界面给定的试验调试参数包括激活电钥匙、升弓、合主断、给定方向、级位、四象限使能和逆变使能。
4.根据权利要求1所述的一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，其特征在于，试验资源状态监控模块中，查看各计算机硬件资源使用情况，其包括CPU利用率、内存使用情况和网络状态。
5.一种列车级半实物仿真系统综合控制与管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，进入列车级半实物仿真系统综合控制与管理平台，根据试验要求，通过试验资源配置与显示模块编制试验资源配置文件，包括试验使用到的硬件资源信息、软件/模型信息，加载XML配置文件；
再通过试验过程综合控制模块执行硬件上电操作，然后进入试验资源状态监控模块，确认各子系统硬件是否正常上电，若否，则硬件电源指示灯为灰色，重新执行硬件上电操作；若是，则开始执行试验，通过试验过程综合控制模块依次启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；
然后通过试验资源状态监控模块确定各子系统仿真模型是否均正常运行；若否，则通过试验过程综合控制模块重新启动TCMS系统、牵引系统、辅助系统和视景系统的仿真模型；若是，则进入试验数据总控模块，给定司机控制台行车指令，确定TCMS系统状态正常后，给定牵引启动使能指令，通过试验数据总控模块判断各子系统关键变量状态是否正常，若是，则试验正常进行，若否，则重新进入试验数据总控模块。
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