制器12左侧 的按钮等操作单元。司机控制器12右侧采用19.5英寸的触控一体机，该触控一体机的位置 可小范围内调整，用于模拟司机控制器右侧的按钮等操作单元。驾驶台1的前上方安装有Ξ 台触控一体机，可通过调整运Ξ个触控一体机各自的支架实现Ξ个方向上的位置调节。用 于显示Ξ维场景的显示模块5采用65英寸曲面显示器。
[0079] 数据与算法实现过程如下：
[0080] W北京亦庄线为例，控制模式分为联锁、固定闭塞和CBTCS个级别，共六种控制模 式1_1^、日_〔1、日_41、(：_〔1、(：_41。操作者可通过触控一体机界面选择列车控车模式。当控车 模式为模式时，列车控制及防护模块3输出列车控制信息，司机控制器12不起作 用。当列车处于其他控制模式下，操作者可通过司机控制器12控制列车牵引和制动，实现列 车模拟控制。
[0081 ]在人工驾驶模式下，系统执行步骤如下：
[0082] 1、定时获取司机控制器12输出信号，通过电气转换单元21将所获得的电压信号转 换为4~20mA的电流信号，发送给可编程逻辑控制单元(PLC单元)22。
[0083] 2、可编程逻辑控制单元22将所得模拟信号转换为-1~1区间的数值，或将司机控 制器12输出的编码器信号转换为-1~1区间的数值，然后发送给列车控制及防护模块3,将 该值映射为列车动力学模型中的列车牵引力或制动力。
[0084] 3、仿真模块4根据预存的线路和列车的基础数据，计算列车运行基本阻力r[v化)] 和坡道重力分量G[x化)]，并计算得出V化+1)和X化+1)。
[0085] 4、最后将所得V化+1)和X化+1)传输到显示模块5实现Ξ维场景的动态演示。
[0086] 具体来说，该Ξ维场景包括不同线路、不同天气条件W及不同运营场景等，场景模 型包括列车线路、站台和轨旁设备等，可W真实反映实际操作环境。
[0087] 本发明通过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，在满足司机操作习惯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。通过人机交互界面的虚拟场景，由列车 驾驶员体验列车的模拟驾驶，能真实地感受列车在运行过程中周围环境的变化，同时通过 完成计算机提出的各项任务，在模拟驾驶过程中达到培训教学目的。
[0088] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 W做出其它不同形式的变化或变动，运里无法对所有的实施方式予W穷举，凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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； 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； 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； 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； 所述仿真模块用于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； 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。2. 根据权利要求1所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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。3. 根据权利要求1所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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； 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。4. 根据权利要求1所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，所述仿真模块根据以 下公式建立列车运行仿真模型：其中，m为列车质量，ΔΤ为采样间隔，v(k)为k时刻的列车运行速度，v(k+l)为k+Ι时刻 的列车运行速度，x(k)为k时刻的列车运行位置，F(k)为k时刻的列车牵引力，r[v(k)]为k时 刻的列车运行基本阻力，G[x(k)]为k时刻的坡道重力分量。5. 根据权利要求4所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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(k)]，并根据以下公式计 算k时刻的坡道重力分量G[x(k)] : G[x(k)] =m · g · i 其中，m为列车质量，g为重力常数，i为坡度千分数值。6. 根据权利要求5所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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。7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，所述 列车控制及防护模块采用工业控制芯片的三取二冗余结构设计，并通过串行接口连接至所 述仿真模块。8. 根据权利要求1至6中任意一项所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，所述 显示模块采用三维虚拟仿真软件实现列车运行的虚拟场景的显示。9. 根据权利要求1至6中任意一项所述的通用型列车模拟驾驶系统，其特征在于，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。10. -种通用型列车模拟驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤： 定时获取司机控制器的输出信号，并传送给信号转换模块； 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； 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； 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； 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。
【专利摘要】本发明公开了一种通用型列车模拟驾驶系统及方法，该系统包括：驾驶台，该驾驶台包括触控模块及司机控制器，触控模块用于模拟运行不同型号列车的驾驶操作界面，司机控制器能够更换；信号转换模块，用于将司机控制器的输出信号转换为数字信号发送给列车控制及防护模块；列车控制及防护模块，用于根据该数字信号、触控模块及仿真模块的输出信号确定列车运行方式和控制命令；仿真模块，用于利用自身预存的列车及线路基础数据、触控模块的输出信号、列车运行方式和控制命令建立列车运行仿真模型，并输出列车运行信息；显示模块，用于根据列车运行信息显示列车运行的虚拟场景。本发明解决了列车模拟驾驶系统的通用性问题。
【IPC分类】G09B9/04
【公开号】CN105448157
【申请号】CN201610006283
【发明人】孙绪彬, 董海荣, 王晓侃, 张磊
【申请人】北京交通大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2016年1月5日