一种通用型列车模拟驾驶系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及列车模拟驾驶技术领域，尤其设及一种通用型列车模拟驾驶系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 截止2014年10月26日，中国高铁总里程达到12000公里，"四纵"干线基本成型。中 国高速铁路运营里程约占世界高铁运营里程的50 %，稳居世界高铁里程榜首。
[0003] 从我国城市轨道交通行业发展现状来看，近几年我国城市轨道交通保持快速发展 势头，"十二五"前四年已完成投资8600亿元，建成1600公里，2015年作为"十二五"收官之 年，预计要完成3000亿元，建成400公里。同时，按照2020年总里程达到6000公里计算，"十立 五"期间每年要完成500公里，保持快速发展趋势。
[0004] 我国快速发展的轨道交通对列车驾驶员需求量越来越大，并且对列车驾驶员驾驶 技能也提出了更高的要求。模拟驾驶培训是提高列车司机驾驶技能的一个重要手段。同一 列车在相同运行环境下，因机车司机的操作方法不同会导致能源消耗不同。若机车司机熟 悉运行线路，牵引和制动时机选择比较恰当，能量消耗将相对较低。同时列车的平稳操作有 利于减少列车所受的冲击力，也有利于减轻机车和车辆的磨损。
[0005] 由于我国列车型号众多，一个司机培训中屯、需要配套多台多种型号的模拟驾驶系 统，W满足列车驾驶员培训的需求。现有的列车模拟驾驶台多数都是参照特定型号列车的 驾驶台的布局，由各种按钮、仪表和开关或者液晶显示屏组成。运类模拟驾驶台采用的多是 固定实物操作按钮，其各种模块是固定的，只能针对某一种车型进行单一化培训，难W进行 更换和更新，导致成本较高。
[0006] 例如，我国机车包括电力机车、内燃机车和动车组等多种形式，仅和谐号动车组就 分为C畑1、C畑2、CRH3和CR册等不同型号，各型号机车的司机驾驶台功能布置有很大差异。 常见的模拟驾驶台均参照实际驾驶台设计实现，仅仅可W培训某一型号机车司机的驾驶操 作，同时全实物的模拟驾驶台的成本比较高，而且如果某一型号的机车驾驶台更新或淘汰 后，相应的模拟驾驶台就无法继续使用。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种通用型列车模拟驾驶系统及方法，解决现有技术中模 拟驾驶台无法通用导致成本高、不利于更换和更新的技术问题。
[000引为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0009] -种通用型列车模拟驾驶系统，包括驾驶台、信号转换模块、列车控制及防护模 块、仿真模块和显示模块；
[0010] 所述驾驶台包括台体和设置在所述台体上的触控模块及司机控制器，所述触控模 块用于模拟运行不同型号列车的驾驶操作界面，所述司机控制器可拆卸地设置在所述台体 上，且所述台体能够更换不同型号列车的司机控制器；
[0011] 所述信号转换模块用于将所述司机控制器的输出信号转换为数字信号后发送给 所述列车控制及防护模块；
[0012] 所述列车控制及防护模块用于根据转换后的所述数字信号、所述触控模块的输出 信号和所述仿真模块的输出信号，确定列车运行方式和控制命令，并发送给所述仿真模块；
[0013] 所述仿真模块用于根据自身预存的列车及线路基础数据、所述触控模块的输出信 号、和所述列车控制及防护模块确定的列车运行方式和控制命令建立列车运行仿真模型， 输出列车运行信息；
[0014] 所述显示模块用于根据所述列车运行信息显示列车运行的虚拟场景。
[0015] 优选地，所述触控模块运行的模拟界面包括模拟按钮、模拟开关和人机交互界面， 并将触控信息输出给所述列车控制及防护模块及所述仿真模块。
[0016] 优选地，所述信号转换模块包括电气转换单元和可编程逻辑控制单元，所述电气 转换单元用于将所述司机控制器输出的电压信号转换为电流信号，并发送给所述可编程逻 辑控制单元，所述可编程逻辑控制单元用于将所述电流信号从模拟信号转换为数字信号， 并发送给所述列车控制及防护模块；
[0017] 或者，所述信号转换模块将所述司机控制器输出的编码器信号转换为数字信号， 并发送给所述列车控制及防护模块。
[0018] 优选地，所述仿真模块根据W下公式建立列车运行仿真模型：
[0019]
[0020] 其中，m为列车质量，ΔΤ为采样间隔，V化)为k时刻的列车运行速度，vA+l)为k+1 时刻的列车运行速度，X化)为k时刻的列车运行位置，F化)为k时刻的列车牵引力，r[v化）] 为k时刻的列车运行基本阻力，G[x化)]为k时刻的坡道重力分量。
[0021] 优选地，所述仿真模块根据自身预存的列车及线路基础数据计算k时刻的列车运 行基本阻力r[v化)]，并根据W下公式计算k时刻的坡道重力分量G[x化)]:
[0022] G[x 化)]=m*g?i
[0023] 其中，m为列车质量，g为重力常数，i为坡度千分数值。
[0024] 优选地，所述列车及线路基础数据包括车站名称、线路长度、坡度、曲线半径、列车 编组、列车长度、自重、载重、牵引特性参数、制动特性参数、基本阻力参数和附加阻力参数。
[0025] 优选地，所述列车控制及防护模块采用工业控制忍片的Ξ取二冗余结构设计，并 通过串行接口连接至所述仿真模块。
[00%]优选地，所述显示模块采用Ξ维虚拟仿真软件实现列车运行的虚拟场景的显示。 [0027]优选地，所述触控模块包括多个触控一体机，多个所述触控一体机分别设置在所 述司机控制器的周围。
[00%] -种通用型列车模拟驾驶方法，包括W下步骤：
[0029] 定时获取司机控制器的输出信号，并传送给信号转换模块；
[0030] 所述信号转换模块将获得所述司机控制器的输出信号转化为数字信号并发送给 列车控制及防护模块；
[0031] 所述列车控制及防护模块根据转换后的数字信号、触控模块的输出信号和仿真模 块的输出信号，确定列车运行方式和控制命令，并发送给所述仿真模块；
[0032] 所述仿真模块利用自身预存的列车及线路基础数据、所述触控模块的输出信号、 和所述列车控制及防护模块确定的列车运行方式和控制命令建立列车运行仿真模型，输出 列车运行信息；
[0033] 显示模块根据所述列车运行信息显示列车运行的虚拟场景。
[0034] 本发明具有W下有益效果：
[0035] 本发明所提供的通用型列车模拟驾驶系统只有司机控制器为实物，其他按钮和开 关等均通过触控模块采用软件模拟实现。为了进一步满足通用性要求，司机控制器也可W 采用软件模拟实现。所述通用型列车模拟驾驶系统采用全虚拟操作界面和可更换的司机控 制器，能够便捷操作并适应多种列车型号，在满足司机惯性操作的同时设计出更利于升级 改造的适应型辅助驾驶台，有效提高了系统的使用性能，拓宽了系统的应用场景。
【附图说明】
[0036] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0037] 图1是本发明所提供的通用型列车模拟驾驶系统的结构示意图；
[0038] 图2是本发明所提供的通用型列车模拟驾驶系统的操作流程图；
[0039] 图3是依照本发明一种实施例的通用型列车模拟驾驶系统的示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件W相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体 描述的内容是说明性的而非限制性的，不应W此限制本发明的保护范围。
[0041] 本发明首先提供了一种通用型列车模拟驾驶系统，如图1所示，该系统包括驾驶台 1、信号转换