采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法
专利名称：采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法
技术领域：
本发明涉及列车行车调度控制技术及模拟/仿真技木，具体是指ー种采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法。
背景技术：
随着中国鉄路的第六次大提速，对列车群运行过程的研究也越来越受到重视。对列车群运行过程的仿真既可以检验列车基本运行图的編制、列车日计划、列车调整计划是否合理有效，还可以实时监控线上所有列车的运行。研究列车群的运行过程对列车的提速、行车安全、线路的通过能力、设计运行能力以及列车运行控制都有较大的意义。随着城市轨道交通的迅速发展，列车运行的安全问题就益发显得重要。要实现列车的安全运行就必须对列车群的运行过程进行研究。目前，国内对列车群的研究，主要是针 对列车运行图的铺画和运行线的调整，仿真模块大多是模拟列车按铺画的运行图运行的情况，对线路条件、列车特性及信号系统特点处理的都比较简単。行车调度仿真培训系统致カ于调度人员的培训，而将列车群运行过程的仿真应用于调度系统，可为其提供列车模型，井能模拟出各种故障现象，为调度人员的培训提供ー个较真实的运营环境。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种采用面向对象的方法来实现列车群运行仿真的系统及方法，采用面向对象的方法设计列车群，每一列车对象都从虚列车类继承了列车共有属性，通过研究单一列车的运行行为，结合信号系统特征和运行图要求，派生出整个列车群的运行行为，该方法能真实模拟列车群的运行行为，适应列车在多种信号系统下行车，结合各具体线路和信号系统特点，可验证线路的通过能力及运行图编制的合理性；将列车群的运行仿真应用到调度培训系统中，能够实现对大鉄路、地铁等调度人员的培训。本发明为解决技术问题主要通过下述技术方案实现采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，主要由显示模块、数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连；
显示模块用于提供系统的可视化显示和人机控制界面；
数据管理模块用于提供车站数据、线路数据、外界环境数据，这些数据为列车群提供真实的支持运行的数据；
列车參数管理模块用于提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、単位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线；
列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能；列车运行计算模块根据线路数据、列车參数等计算出列车的速度ー距离曲线。采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，包括以下具体步骤
a、以牵引计算理论为基础，建立列车运行模型；
b、结合列车运行行为，构建列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型；
C、依据列车运行模型和驾驶模型构建列车类对象，并结合信号系统特征以及列车运行图要求构建列车群；
d、采用面向对象的方法，对列车运行的线路、车站以及轨旁设备进行建模仿真；
e、结合各对象模型特征，对列车群运行过程进行仿真。
所述步骤a的具体过程为以牵引计算理论为基础，对列车在不同エ况下的受カ情况一一进行分析，建立列车运行模型。所述步骤b的具体过程为分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型。所述步骤c的具体过程为结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群。所述步骤d的具体过程为针对列车运行的线路、车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互。所述步骤e的具体过程为各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。综上所述，本发明具有以下优点
(I)本发明采用面向对象的方法建立列车群，因此列车群具有拓展性和继承性，可由此列车群派生出地铁列车、高铁列车以及工程维护车，将此应用到调度培训系统中，能够实现对大鉄路、地铁等调度人员的培训。(2)本发明为編制高效的列车运行图，验证运行图的合理性及线路的通过能力提供了依据，为列车的高效性、安全性提供了保障。
图I为本发明的系统框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进ー步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。实施例
如图I所示，本发明涉及的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，主要由显示模块、数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成。上述显示模块主要提供可视化显示，实现对线上列车的运行监控，以及提供ー个可操作的人机界面。
上述数据管理模块主要提供车站数据以及线路数据，为列车的运行提供支持。上述列车參数管理模块，主要是提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、単位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线。上述列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能。上述列车运行计算模块能够根据线路数据、列车參数等计算出列车的速度ー距离曲线。
采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统的工作原理列车运行计算模块将数据管理模块提供的线路数据和列车參数管理模块提供的列车基本数据进行计算，然后得出列车的速度ー距离曲线，并通过显示模块显示出来。本发明涉及的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，包括以下步骤
a、以牵引计算理论为基础，对列车在不同エ况下的受カ情况一一进行分析，建立列车运行模型，该模型可满足最快速控制策略或最经济控制策略；
b、分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型；
C、结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群；
d、针对列车运行的线路，车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互；
e、各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。如上所述，便可较好地实现本发明。
权利要求
1.采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，其特征在于主要由显示模块、数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连； 显示模块用于提供系统的可视化显示和人机控制界面； 数据管理模块用于提供车站数据、线路数据、外界环境数据，这些数据为列车群提供真实的支持运行的数据； 列车参数管理模块用于提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、单位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线； 列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能； 列车运行计算模块根据线路数据、列车参数等计算出列车的速度一距离曲线。
2.采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于包括以下具体步骤 a、以牵引计算理论为基础，建立列车运行模型； b、结合列车运行行为，构建列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型； C、依据列车运行模型和驾驶模型构建列车类对象，并结合信号系统特征以及列车运行图要求构建列车群； d、采用面向对象的方法，对列车运行的线路、车站以及轨旁设备进行建模仿真； e、结合各对象模型特征，对列车群运行过程进行仿真。
3.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤a的具体过程为以牵引计算理论为基础，对列车在不同工况下的受力情况一一进行分析，建立列车运行模型。
4.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤b的具体过程为分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型。
5.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤c的具体过程为结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群。
6.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤d的具体过程为针对列车运行的线路、车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互。
7.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤e的具体过程为各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。
全文摘要
本发明公开了一种采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法，采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统主要由显示模块、数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连。本发明能真实模拟列车群的运行行为，适应列车在多种信号系统下行车，结合各具体线路和信号系统特点，可验证线路的通过能力及运行图编制的合理性，将列车群的运行仿真应用到调度培训系统中，能够实现对大铁路、地铁等调度人员的培训。
文档编号G09B9/00GK102810267SQ20111041755
公开日2012年12月5日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者王莉莉, 朱金陵, 刘文斌 申请人:成都运达科技股份有限公司
技术领域：
本发明涉及列车行车调度控制技术及模拟/仿真技木，具体是指ー种采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法。
背景技术：
随着中国鉄路的第六次大提速，对列车群运行过程的研究也越来越受到重视。对列车群运行过程的仿真既可以检验列车基本运行图的編制、列车日计划、列车调整计划是否合理有效，还可以实时监控线上所有列车的运行。研究列车群的运行过程对列车的提速、行车安全、线路的通过能力、设计运行能力以及列车运行控制都有较大的意义。随着城市轨道交通的迅速发展，列车运行的安全问题就益发显得重要。要实现列车的安全运行就必须对列车群的运行过程进行研究。目前，国内对列车群的研究，主要是针 对列车运行图的铺画和运行线的调整，仿真模块大多是模拟列车按铺画的运行图运行的情况，对线路条件、列车特性及信号系统特点处理的都比较简単。行车调度仿真培训系统致カ于调度人员的培训，而将列车群运行过程的仿真应用于调度系统，可为其提供列车模型，井能模拟出各种故障现象，为调度人员的培训提供ー个较真实的运营环境。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种采用面向对象的方法来实现列车群运行仿真的系统及方法，采用面向对象的方法设计列车群，每一列车对象都从虚列车类继承了列车共有属性，通过研究单一列车的运行行为，结合信号系统特征和运行图要求，派生出整个列车群的运行行为，该方法能真实模拟列车群的运行行为，适应列车在多种信号系统下行车，结合各具体线路和信号系统特点，可验证线路的通过能力及运行图编制的合理性；将列车群的运行仿真应用到调度培训系统中，能够实现对大鉄路、地铁等调度人员的培训。本发明为解决技术问题主要通过下述技术方案实现采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，主要由显示模块、数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连；
显示模块用于提供系统的可视化显示和人机控制界面；
数据管理模块用于提供车站数据、线路数据、外界环境数据，这些数据为列车群提供真实的支持运行的数据；
列车參数管理模块用于提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、単位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线；
列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能；列车运行计算模块根据线路数据、列车參数等计算出列车的速度ー距离曲线。采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，包括以下具体步骤
a、以牵引计算理论为基础，建立列车运行模型；
b、结合列车运行行为，构建列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型；
C、依据列车运行模型和驾驶模型构建列车类对象，并结合信号系统特征以及列车运行图要求构建列车群；
d、采用面向对象的方法，对列车运行的线路、车站以及轨旁设备进行建模仿真；
e、结合各对象模型特征，对列车群运行过程进行仿真。
所述步骤a的具体过程为以牵引计算理论为基础，对列车在不同エ况下的受カ情况一一进行分析，建立列车运行模型。所述步骤b的具体过程为分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型。所述步骤c的具体过程为结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群。所述步骤d的具体过程为针对列车运行的线路、车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互。所述步骤e的具体过程为各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。综上所述，本发明具有以下优点
(I)本发明采用面向对象的方法建立列车群，因此列车群具有拓展性和继承性，可由此列车群派生出地铁列车、高铁列车以及工程维护车，将此应用到调度培训系统中，能够实现对大鉄路、地铁等调度人员的培训。(2)本发明为編制高效的列车运行图，验证运行图的合理性及线路的通过能力提供了依据，为列车的高效性、安全性提供了保障。
图I为本发明的系统框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进ー步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。实施例
如图I所示，本发明涉及的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，主要由显示模块、数据管理模块、列车參数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成。上述显示模块主要提供可视化显示，实现对线上列车的运行监控，以及提供ー个可操作的人机界面。
上述数据管理模块主要提供车站数据以及线路数据，为列车的运行提供支持。上述列车參数管理模块，主要是提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、単位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线。上述列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能。上述列车运行计算模块能够根据线路数据、列车參数等计算出列车的速度ー距离曲线。
采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统的工作原理列车运行计算模块将数据管理模块提供的线路数据和列车參数管理模块提供的列车基本数据进行计算，然后得出列车的速度ー距离曲线，并通过显示模块显示出来。本发明涉及的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，包括以下步骤
a、以牵引计算理论为基础，对列车在不同エ况下的受カ情况一一进行分析，建立列车运行模型，该模型可满足最快速控制策略或最经济控制策略；
b、分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型；
C、结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群；
d、针对列车运行的线路，车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互；
e、各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。如上所述，便可较好地实现本发明。
权利要求
1.采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统，其特征在于主要由显示模块、数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连； 显示模块用于提供系统的可视化显示和人机控制界面； 数据管理模块用于提供车站数据、线路数据、外界环境数据，这些数据为列车群提供真实的支持运行的数据； 列车参数管理模块用于提供列车基本数据，包括列车长度、重量、构造速度、单位起动阻力、转动惯量系数、基本阻力方程、牵引特性曲线、制动特性曲线； 列车群控制管理模块包括列车运行控制子模块和故障管理子模块，主要起到控制列车群安全运行的功能； 列车运行计算模块根据线路数据、列车参数等计算出列车的速度一距离曲线。
2.采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于包括以下具体步骤 a、以牵引计算理论为基础，建立列车运行模型； b、结合列车运行行为，构建列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型； C、依据列车运行模型和驾驶模型构建列车类对象，并结合信号系统特征以及列车运行图要求构建列车群； d、采用面向对象的方法，对列车运行的线路、车站以及轨旁设备进行建模仿真； e、结合各对象模型特征，对列车群运行过程进行仿真。
3.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤a的具体过程为以牵引计算理论为基础，对列车在不同工况下的受力情况一一进行分析，建立列车运行模型。
4.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤b的具体过程为分析列车在线上运行可能出现的运行行为，将此运行行为与列车在运行过程中可能出现的驾驶模式相结合，构建出列车在自动和人工驾驶下的驾驶模型。
5.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤c的具体过程为结合列车的运行模型和驾驶模型，采用面向对象的方法构建列车类对象，结合具体线路和信号系统特征，派生出相应的列车群。
6.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤d的具体过程为针对列车运行的线路、车站及轨旁设备进行分析，采用面向对象的方法，实现对上述对象的建模仿真，虚拟列车能实时地与上述对象之间进行信息交互。
7.根据权利2所述的采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的方法，其特征在于所述步骤e的具体过程为各对象模块建立后，根据列车行车组织规则，编程实现对列车群运行过程的仿真。
全文摘要
本发明公开了一种采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统及方法，采用面向对象的方法实现列车群运行仿真的系统主要由显示模块、数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块以及列车运行计算模块构成，所述数据管理模块、列车参数管理模块、列车群控制管理模块、显示模块分别与列车运行计算模块相连。本发明能真实模拟列车群的运行行为，适应列车在多种信号系统下行车，结合各具体线路和信号系统特点，可验证线路的通过能力及运行图编制的合理性，将列车群的运行仿真应用到调度培训系统中，能够实现对大铁路、地铁等调度人员的培训。
文档编号G09B9/00GK102810267SQ20111041755
公开日2012年12月5日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者王莉莉, 朱金陵, 刘文斌 申请人:成都运达科技股份有限公司
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