虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法
专利名称：虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法
技术领域：
本发明涉及模拟/仿真技术，具体虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法。
背景技术：
铁路起重机在铁路事故抢险救援中发挥着不可替代的作用，其为铁路的安全运营方面做出了极大的贡献。长期以来，铁路起重机操作人员的培训是通过书本学习和在演练线上实作的方式进行，这种培训方式存在训练环境单一、实践时间不足、耗资巨大等问题。 利用虚拟起重机仿真器培训起重机操纵人员是一种国际公认的高效、节能、安全的培训方式。在虚拟起重机仿真器培训系统中，运行逻辑仿真是虚拟起重机仿真的核心技术之一，现有运行逻辑仿真的实现方案存在不易修改、加载较慢且加载过程不够直观的缺陷，这严重的制约了铁路起重机仿真培训系统的运行性能和适用性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种易于修改、易于移植、加载过程查看直观的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法。本发明的目的主要通过以下技术方案实现虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统， 包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，所述逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，所述逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，所述对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，所述网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。其中，运行逻辑包括控制量名称、运算表达式、值等。所述逻辑源存储模块内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统运算。其中，模拟液压系统运算的液压系统如液压阀、液压泵、液压缸等。所述逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。所述逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。所述输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、 柴油机电控的反馈及传感器输入。如外部传感器输入的压力、温度等。所述中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。上述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，包括以下步骤
(a)根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中；
(b)逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算；(c)根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。其中，铁路起重机的技术文档包括电路图、液压图等；逻辑运算结果具体为传送至仿真系统中。本发明在使用时，通过消除对输入未改变逻辑的无意义运算，及优化逻辑解算操作符运算，减少操作符运算的运行时间，可以保证逻辑文件的读取速度>8000数据单元/ 秒，逻辑解算模块的运算延时<80ms。与现有技术相比，本发明具有以下优点(1)本发明包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，通过本发明对铁路起重机的运行逻辑进行存储及解算，并在使用过程中将运行逻辑加载进入仿真系统中，如此，能使运算逻辑与仿真系统分离解耦，这使本发明易移植，增强了仿真系统的运行性和适用性，且通过仿真系统的操作界面，便于对本发明的加载过程进行查看。(2)本发明将逻辑源存储模块进行分层处理，使本发明更加简明易懂，方便修改。(3)本发明逻辑源存储模块在存储铁路起重机运行逻辑时，其数据组织可涵盖了一般大型铁路起重机的运行逻辑形式，如此，本发明能够通过替换不同的逻辑源的内容来仿真不同型号的铁路救援起重机。
图1为虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例
如图1所示，虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，包括顺次连接的逻辑源存储模块、 逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，其中，逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及把网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。逻辑源存储模块作为虚拟铁路起重机运行逻辑的存储载体，其内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统(液压阀、液压泵、液压缸等)运算。逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。本实施例将逻辑按照开关按钮、传感器、中间继电器、执行元件的关系进行分层， 具体为逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、柴油机电控的反馈及传感器输入。中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，包括以下步骤根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中；逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算；根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。 其中，逻辑解算过程中包括输入层相应表达式赋值后传入中间层，中间层相应表达式重新计算后值传至输出层。 如上所述，则能很好的实现本发明。
权利要求
1.虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，所述逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，所述逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，所述对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，所述网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。
2.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统运笪弁。
3.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。
4.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。
5.根据权利要求4所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、柴油机电控的反馈及传感器输入。
6.根据权利要求4所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。
7.权利要求1 6任一项所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤(a)根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中； (b )逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算； (c)根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。
全文摘要
本发明公开了虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。本发明还公开了上述虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法。采用本发明应用在虚拟铁路起重机仿真培训系统中，具有简单易懂，易于修改，移植性强的优点。
文档编号G09B9/00GK102522021SQ20111041932
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者徐建君, 朱金陵, 杨明轩 申请人:成都运达科技股份有限公司
技术领域：
本发明涉及模拟/仿真技术，具体虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法。
背景技术：
铁路起重机在铁路事故抢险救援中发挥着不可替代的作用，其为铁路的安全运营方面做出了极大的贡献。长期以来，铁路起重机操作人员的培训是通过书本学习和在演练线上实作的方式进行，这种培训方式存在训练环境单一、实践时间不足、耗资巨大等问题。 利用虚拟起重机仿真器培训起重机操纵人员是一种国际公认的高效、节能、安全的培训方式。在虚拟起重机仿真器培训系统中，运行逻辑仿真是虚拟起重机仿真的核心技术之一，现有运行逻辑仿真的实现方案存在不易修改、加载较慢且加载过程不够直观的缺陷，这严重的制约了铁路起重机仿真培训系统的运行性能和适用性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种易于修改、易于移植、加载过程查看直观的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统及其仿真方法。本发明的目的主要通过以下技术方案实现虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统， 包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，所述逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，所述逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，所述对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，所述网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。其中，运行逻辑包括控制量名称、运算表达式、值等。所述逻辑源存储模块内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统运算。其中，模拟液压系统运算的液压系统如液压阀、液压泵、液压缸等。所述逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。所述逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。所述输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、 柴油机电控的反馈及传感器输入。如外部传感器输入的压力、温度等。所述中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。上述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，包括以下步骤
(a)根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中；
(b)逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算；(c)根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。其中，铁路起重机的技术文档包括电路图、液压图等；逻辑运算结果具体为传送至仿真系统中。本发明在使用时，通过消除对输入未改变逻辑的无意义运算，及优化逻辑解算操作符运算，减少操作符运算的运行时间，可以保证逻辑文件的读取速度>8000数据单元/ 秒，逻辑解算模块的运算延时<80ms。与现有技术相比，本发明具有以下优点(1)本发明包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，通过本发明对铁路起重机的运行逻辑进行存储及解算，并在使用过程中将运行逻辑加载进入仿真系统中，如此，能使运算逻辑与仿真系统分离解耦，这使本发明易移植，增强了仿真系统的运行性和适用性，且通过仿真系统的操作界面，便于对本发明的加载过程进行查看。(2)本发明将逻辑源存储模块进行分层处理，使本发明更加简明易懂，方便修改。(3)本发明逻辑源存储模块在存储铁路起重机运行逻辑时，其数据组织可涵盖了一般大型铁路起重机的运行逻辑形式，如此，本发明能够通过替换不同的逻辑源的内容来仿真不同型号的铁路救援起重机。
图1为虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例
如图1所示，虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，包括顺次连接的逻辑源存储模块、 逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，其中，逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及把网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。逻辑源存储模块作为虚拟铁路起重机运行逻辑的存储载体，其内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统(液压阀、液压泵、液压缸等)运算。逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。本实施例将逻辑按照开关按钮、传感器、中间继电器、执行元件的关系进行分层， 具体为逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、柴油机电控的反馈及传感器输入。中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，包括以下步骤根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中；逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算；根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。 其中，逻辑解算过程中包括输入层相应表达式赋值后传入中间层，中间层相应表达式重新计算后值传至输出层。 如上所述，则能很好的实现本发明。
权利要求
1.虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，所述逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，所述逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，所述对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，所述网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。
2.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块内存储的信息包括与非运算、传感器运算、集成式芯片运算及模拟液压系统运笪弁。
3.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块内存储的信息采用加载入excel表格的形式保存。
4.根据权利要求1所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述逻辑源存储模块包括输入数据导入的输入层、负责逻辑解算的中间层及根据中间层的解算输出外部结果的输出层。
5.根据权利要求4所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述输入层的输入数据来源包括对外接口模块的操作输入、液气控逻辑的反馈、柴油机电控的反馈及传感器输入。
6.根据权利要求4所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，其特征在于，所述中间层逻辑的解算包括解算中间电路的逻辑表达式、中间继电器或电路线路的通断值及控制芯片的逻辑表达式。
7.权利要求1 6任一项所述的虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤(a)根据铁路起重机的技术文档提取起重机的运算逻辑并加载入逻辑源存储模块中； (b )逻辑解算模块将逻辑源存储模块中的内容加载入程序，并进行逻辑解算； (c)根据外部系统的操作输入使逻辑解算模块进行定时的运算，并将逻辑运算结果依次通过对外接口模块、网络通讯模块传至外部系统。
全文摘要
本发明公开了虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统，包括逻辑源存储模块、逻辑解算模块、对外接口模块及网络通讯模块，逻辑源存储模块用于存储铁路起重机运行逻辑，逻辑解算模块负责加载逻辑源存储模块的逻辑源内容并进行解算，对外接口模块负责逻辑解算模块解算的数据输向网络通讯模块及网络通讯模块接收的数据输入逻辑解算模块，网络通讯模块用于连接外部系统和对外接口模块并进行对外接口模块与外部系统数据的传输。本发明还公开了上述虚拟铁路起重机运行逻辑仿真系统的仿真方法。采用本发明应用在虚拟铁路起重机仿真培训系统中，具有简单易懂，易于修改，移植性强的优点。
文档编号G09B9/00GK102522021SQ20111041932
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者徐建君, 朱金陵, 杨明轩 申请人:成都运达科技股份有限公司
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