[发明专利]一种交互式高速铁路列车运行仿真系统

说明书

本发明公开了一种交互式高速铁路列车运行仿真系统，属于高速铁路列车运行仿真技术领域。该系统包括仿真交互接口模块、仿真内核模块、运行曲线生成模块、列车运行控制模块和运行场景显示与控制模块。仿真交互接口模块为仿真内核模块提供与外部调度算法进行数据交互的接口，可以满足调度算法的远程仿真验证，提高了仿真计算效率；仿真内核模块根据仿真倍速设定值进行快速仿真；运行曲线生成模块用于生成列车速度位置曲线；列车运行控制模块根据列车运行曲线进行列车运行控制，运行场景显示与控制模块用于人机交互，包括控制仿真进行及列车状态显示。该系统实现了对调度算法的快速验证，解决了现有列车运行仿真系统时效性低、交互能力差的问题。

技术领域

本发明属于高速铁路列车运行仿真技术领域，具体涉及一种交互式高速铁路列车运行仿真系统。

背景技术

铁路行车调度需要考虑列控、联锁、调度等多子系统耦合在一起多重联动的过程，尤其是随着高速铁路建设成网，难以建立复杂路网下的高铁列车运行的准确模型，因此通过对列车运行仿真来制定调度优化策略是解决复杂路网下高铁调度的有效手段。

列车运行仿真系统按规模可分为三类：微观仿真平台、中观仿真平台、宏观仿真平台。微观平台较为详细地描绘了线路元素，考虑了轨道的相关信息、不同车辆特性、信号系统以及限速条件等。这种对路网基础信息进行详细建模的方法，常用于对调度员进行培训，以及需要对某个业务流程进行详细模拟的场合；宏观仿真通常对线路模拟进行抽象化，对线路细节进行忽略，可用于宏观线路规划等；中观平台介于微观与宏观之间，在保留了相关的微观信息同时满足一定规模的仿真，可以模拟区域网络，同时可以捕获特定部分的信息。

由于列车运行仿真系统能够更好地对高铁路网进行模拟，越来越多的研究人员将仿真技术应用在调度算法验证中。在目前的列车运行仿真系统的研究中，大多数侧重调度运行一体化平台的研究，依据管控一体化的思想，能够实现列车实时运行的全过程半实物仿真。但由于此类系统对真实铁路的还原度很高，数据量和计算量都非常大，且仿真时间与真实时间同步，仿真速度很慢，难以对调度策略进行快速验证。同时考虑到某些智能调度算法对列车运行仿真的数据交互需求，因此提高列车运行仿真系统的实时交互能力显得尤为重要。例如，申请公布号为CN108154743A的中国专利申请《一种列车运行仿真系统》公开了一种根据车辆参数信息与牵引制动特性信息进行列车运行仿真的系统，该系统能够较好的模拟列车运行过程，但由于其仿真模型较复杂，不具有交互能力，不适合应用于调度验证。再如申请公布号为CN107544289A的中国专利申请《一种机车ATO系统展示装置》公开了一种能够基于模拟调度信息进行列车自动驾驶曲线计算与显示的系统，该系统在列车运行过程上具有较好的展示效果，但不能快速验证实际的调度算法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种交互式高速铁路列车运行仿真系统，旨在通过数据交互与倍速仿真，实现通过高速铁路列车运行仿真系统对列车智能调度算法生成的调度方案进行快速验证，并可对仿真过程进行分析。

本发明的技术方案是：

一种交互式高速铁路列车运行仿真系统，包括：

仿真交互接口模块，用于与系统外部的负责列车调度工作并给出调度方案的调度人员或者运行于计算机上的用于给出调度方案的智能调度算法进行实时的数据交互，且将调度人员和智能调度算法均视为待验证的调度算法，将该系统视作服务端，待验证的调度算法视作客户端；向客户端发送客户端所需数据，包括仿真时刻、车次号、列车当前运行速度和位置、列车状态，并接收客户端反馈的其根据当前列车状态和线路状态所计算生成的列车运行时刻表和调度指令，并将所接收的调度指令直接插入仿真内核模块的指令队列中，将所接收的列车运行时刻表导入仿真内核模块进行存储；所述列车状态包括准备状态、运行状态、停车状态、等待状态和到达状态；所述线路状态，包括闭塞区间占用情况、接车进路状态以及发车进路状态；