专利名称：轨道交通操作模拟系统的制作方法
技术领域：
轨道交通操作模拟系统技术领域[0001]本实用新型涉及轨道交通技术，尤其涉及一种轨道交通操作模拟系统。
背景技术：
[0002]随着轨道交通的高速发展，轨道车辆的司机及维修养护人员面临巨大缺口，轨道车辆运营公司需要的对轨道车辆设备熟练操作工作人员，而学校培养的技术人员缺乏足够的实践经验，两者之间的矛盾日益显现。[0003]目前，对于轨道车辆的司机及维修养护人员的培养以传统的书本教育为主，不便于体现轨道车辆实际的运行过程，学员难以得到对于轨道车辆中各种技术的直观体验，而让学员直接参与实际轨道车辆的实践又会导致成本上升，因此学员直接参与实践的机会少之又少，从而导致学员缺乏足够的经验，不能满足轨道车辆运营公司对人才的需求。实用新型内容[0004]本实用新型提供一种轨道交通操作模拟系统。[0005]本实用新型提供一种轨道交通操作模拟系统，包括:[0006]操作台、第一主处理单元MPU、远程输入输出模块R10M、模拟电气设备、模拟控制设备、演示设备组成，其中，所述第一 MPU与所述RIOM及所述模拟控制设备通过MVB总线连接，所述模拟电气设备与所述RIOM通过硬线连接，所述演示设备与所述模拟控制设备通过以太网连接。[0007]进一步地，上述系统中，所述操作台可以包括:人机接口单元HMI和操控面板，其中，所述HMI为触摸式显示屏，所述HMI连接到MVB总线；所述操控面板包括指示灯和扳键开关，所述操控面板与所述RIOM通过硬线连接。[0008]进一步地，上述系统中，所述模拟控制设备可以包括:模拟变流器控制单元T⑶、模拟辅助系统控制单元ACU、模拟制动系统控制单元BCU、模拟空调系统控制单元HVAC，所述T⑶、所述A⑶、所述B⑶、和所述HVAC均连接到所述MVB总线上，均通过以太网与所述演示设备连接。[0009]进一步地，上述系统中，所述演示设备可以包括:计算机、显示屏和音响设备，所述计算机与所述模拟控制设备连接，所述显示屏和所述音响设备与所述计算机连接。[0010]进一步地，上述系统还可以包括:第二 MPU，所述第二 MPU连接到所述MVB总线上。[0011]进一步地，上述系统还可以包括:第一诊断控制单元DCXU，所述第一 DCXU连接到所述MVB总线上。[0012]进一步地，上述系统还可以包括:第二 DCXU，所述第二 DC⑶连接到所述MVB总线上。[0013]进一步地，上述系统还可以包括:网关，所述网关连接到所述MVB总线上。[0014]本实用新型轨道交通操作模拟系统，通过操作台、第一主处理单元MPU、远程输入输出模块RIOM分别模拟轨道列车上的司机台、第一主处理单兀MPU、远程输入输出模块RIOM，通过模拟电气设备模拟轨道列车上的继电器、接触器等电气设备，通过模拟控制设备模拟轨道列车上的辅助控制单元、制动控制单元等控制设备，从而实现对整个轨道列车的模拟；再通过演示设备给定初始模拟状态，并显示所模拟的轨道列车的状态信息，使学员能够获得轨道列车行驶状态的体验；学员可以通过在操作台执行各种操作来控制本实施例的模拟操作系统中的各个设备，并通过演示设备观察和体验各种操作导致的状态改变，从而获得操作轨道车辆中各种技术的实践经验。
[0015]图1为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例一的结构示意图；[0016]图2为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例二的结构示意图；[0017]图3为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例三的结构示意图；[0018]图4为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例四的结构示意图。
具体实施方式
[0019]图1为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的系统可以包括:操作台1、第一主处理单元(Main ProcessingUnit,简称:MPU)2a、远程输入输出模块(Remote Input Output Module,简称RIOM) 3、模拟电气设备4、模拟控制设备5、演示设备6组成，其中，第一 MPU 2a与RIOM 3及模拟控制设备5通过多功能车辆总线(MultifunctionVehicle Bus,简称:MVB总线)连接，图1中空心的双向箭头表示MVB总线，模拟电气设备4与RIOM 3通过硬线连接，图1中黑色的实线表示硬线，演示设备6与模拟控制设备5通过以太网连接，图1中黑色的虚线表示以太网的网线。[0020]操作台I用于模拟实际轨道列车的司机台，在具体实现时，可以采用真实的轨道列车的司机台作为操作台I。并且，由于实际的轨道列车的两端分别有一个司机台，以便于分别前向或逆向行驶，使得轨道列车免于在逆向行驶时掉头，为了更真实地模拟轨道列车的操作环境，本实施例的系统也可以设置两个操作台，分别模拟轨道列车两端的司机台。在实际使用时，对于真实的轨道列车，行驶过程中只有一个司机台处于激活状态，只有处于激活状态的司机台才能对轨道列车中的其他设备进行有效控制，因此，本实用新型的系统也可以设置为，例如，朝某一方向T行驶时激活一个操作台，朝方向T的逆向行驶时激活另一操作台。在该两个操作台上进行的操作完全一致，该两个操作台与系统中其他模块的连接关系也完全一致，因此在本文后续的描述中均不区分两个操作台，直接称为“操作台”。[0021]第一MPU 2a也可以采用轨道列车上真实的MPU，例如，硬件方面采用32位机，软件方面安装嵌入式实时操作系统，并在该操作系统上运行控制系统软件程序，用于完全模拟轨道列车上MPU的功能，即列车通信网络(TrainCommunication Network,以下简称:TCN)管理和整车的控制，第一 MPU 2a可以与本实施例的系统中所有连接到MVB总线(MVB总线是TCN网络中最主要的总线)上的设备进行管理和控制。[0022]RIOM 3也可以采用轨道列车上真实的R10M，例如，采用单片机，用于完全模拟轨道列车上RIOM的功能，即对轨道列车上的电气设备，例如继电器、接触器，以及操作台上的信息进行采集和控制。也就是说，RIOM是连接TCN网络和硬线网络的中间模块，例如，RIOM采集到硬线网络中电气设备的状态信息，可以通过MVB总线将此状态信息发送给TCN网络中的MPU，MPU可以发送控制指令给RIOM，RIOM通过硬线可以输出该控制指令，以实现对电气设备的控制。[0023]模拟电气设备4可以为继电器和接触器，具体实现时，可以是多个继电器或多个接触器的组合。[0024]模拟控制设备5，硬件方面可以采用采用32位机，软件方面安装嵌入式实时操作系统，用于模拟，模拟控制设备5通过MVB总线与MPU进行通信，通过以太网与演示设备6进行通信，以实现对轨道列车上的各种控制模块，例如变流器控制单元(Traction ControlUnit,简称:TCU)、辅助系统控制单元(Auxiliary Converter Unit,简称:AQJ)、制动系统控制单兀(Brake ControlUnit,简称:BCU)、空调系统控制单兀(Heating Ventilation AirConditioning，简称:HVAC)进行模拟。实际使用时，可以通过演示设备6输入信号，模拟控制设备5根据该输入信号模拟轨道列车各种控制模块的状态信息，例如可以模拟BCU中的行驶速度，且该行驶速度过高，这时，操作人员或学员可以通过操作台I执行减速操作。[0025]演示设备6可以采用任何具有指令输入功能和显示功能的设备，例如计算机，用于对本实施例的系统给定初始的模拟状态和观察在执行操作后本系统的状态的改变。[0026]本实施例的系统在实际使用时，可以先通过演示设备6给定初始模拟状态，例如给定列车行驶的初始速度，操作人员或学员在操作台进行模拟驾驶列车操作，例如加速或减速，该操作的信号可以通过RIOM 3进行采集，R10M3将该信号发送至第一 MPU 2a，第一MPU 2a综合该信号及模拟控制设备5中的信息，并进行相应地处理，再发出相应控制信息给RIOM 3及模拟控制设备5执行该操作。这时，R10M3将会把控制信息输出到模拟电气设备4，实现对模拟电气设备4的控制；模拟控制设备5也将会进行响应，该响应信息可以显示在演示设备上。[0027]本实施例，通过操作台、第一 MPU、RIOM分别模拟轨道列车上的司机台、第一 MPU、R10M，通过模拟电气设备模拟轨道列车上的继电器、接触器等电气设备，通过模拟控制设备模拟轨道列车上的辅助控制单元、制动控制单元等控制设备，从而实现对整个轨道列车的模拟；通过演示设备给定初始模拟状态，并显示所模拟的轨道列车的状态信息，使学员能够获得轨道列车行驶状态的体验；学员可以通过在操作台执行各种操作来控制本实施例的模拟操作系统中的各个设备，并通过演示设备观察和体验各种操作导致的状态改变，从而获得操作轨道车辆中各种技术的实践经验。[0028]图2为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例二的结构示意图，如图2所示，在图1所示实施例的基础上，操作台I在具体实现时，可以包括:人机接口单元(HumanMachine Interface，简称:HMI) 11和操控面板12，其中，HMI 11为触摸式显示屏，HMI 11连接到MVB总线上，与第一 MPU2a进行通信，；操控面板12包括指示灯和扳键开关，操控面板12与RIOM 3通过硬线连接并进行通信。HMI 11的功能和操控面板12的功能与实际列车的司机台上的HMI及操控面板的设计完全相同，两者互相补充，共同完成对轨道列车的控制。[0029]本实施例，通过将操作台设置为与实际轨道列车的司机台完全一样的HMI和操控面板，使得学员在本实施例的系统的操作台上进行操作和训练时能够获得与实际轨道列车的司机相同的实践经验。[0030]图1或图2所示的实施例在具体实现时，模拟控制设备5在具体实现时，可以包括:模拟变流器控制单元TCU、模拟辅助系统控制单元ACU、模拟制动系统控制单元BCU、模拟空调系统控制单元HVAC，该TCU、该ACU、该BCU、和该HVAC均连接到所述MVB总线上，同时均通过以太网与演示设备6连接。[0031]图3为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例三的结构示意图，如图3所示，在图1或图2所示实施例的基础上，演示设备6在具体实现时，可以包括:计算机61、显示屏62和音响设备63，其中，计算机61可以通过以太网与模拟控制设备5连接，计算机61上可以控制安装软件程序，用于输入所模拟的轨道列车的初始状态信息，并将接收的模拟控制设备5中的各控制单元的状态信息通过该软件程序中的控制模型模拟出轨道列车的速度、加速度、牵引力等更为直观的信息，并可以做成动画的形式模拟真实轨道列车的动作画面及声音；显示屏62可以通过视频图形阵列(Video Graphics Array,简称:VGA)线与计算机61连接，并且可以根据学员人数选择合适尺寸的显示屏幕，用于显示本实施例的系统所模拟的轨道列车的运行信息或动作画面；音响设备63可以通过音频线与计算机61连接。[0032]本实施例，通过模拟控制设备模拟变流器控制单元T⑶、辅助系统控制单元A⑶、制动系统控制单元BCU和空调系统控制单元HVAC ;通过演示设备中的计算机给定本实施例的系统的初始状态，并通过显示屏和音响设备体现轨道列车根据所执行的操作发生的状态改变，以提供学员逼真的视觉和听觉感受。[0033]图4为本实用新型轨道交通操作模拟系统实施例四的结构示意图，如图4所示，在图3所示实施例的基础上，本实施例的系统还可以包括:第二 MPU2b，第一诊断控制单元(Diagnostic Control Center Unit,简称:DCCU)7a、第二 DCCU 7b 和网关 8,第二 MPU 2b、第一 DCXU 7a、第二 DCXU 7b和网关8都连接到MVB总线上。[0034]其中，第二MPU 2b可以采用与第一MPU 2a相同的设备，作为第一MPU2a的冗余处理器，实际使用时，在正常工作状态下，可以将第一 MPU 2a作为主处理器，第二 MPU 2b作为从处理器，当第一 MPU 2a出现异常状态时，第二 MPU 2b将立即变为主处理器，并承担第一MPU 2a的所有工作。[0035]第一 DCXU 7a可以采用实际轨道列车上的诊断控制单元，例如，硬件方面采用32位机，软件方面，采用嵌入式实时操作系统，主要用于轨道列车故障诊断及数据记录。[0036]第二 DCXU 7b可以采用与第一 DCXU 7a相同的设备，作为第一 DCXU 7a的备份，第一 DCXU和第二 DCXU互相独立工作，记录的数据是相同的，保证了数据的可靠性。网关8可以采用实际轨道列车上的重联网关单元，例如，硬件方面采用32位机，软件方面采用嵌入式实时操作系统，网关8可以通过MVB总线与第一 MPU 2a通信，并可以通过绞线式列车总线(Wire Train Bus，简称:WTB总线)与模拟的另一轨道列车进行重联通讯，模拟实际的列车轨道技术中的重联编组功能。[0037]本实施例的系统在具体使用时，可以先确定所模拟的轨道列车的行驶方向，激活一个操作台，让操作人员或学员在操作台I进行模拟驾驶列车的操作，操作台I的操控面板12发出的信号通过RIOM 3采集，RIOM 3将该信号发送给第一 MPU 2a，该第一 MPU处理并综合模拟控制设备5中各个控制单元的信息，再发出控制信息给模拟控制设备5中各个控制单元以及RIOM 3执行操作。例如:操作人员在操控面板12上推动牵引手柄，牵引力的级位为40%，RIOM 3将采集该控制信号，即施加40%级位的牵引力，并发送给第一 MPU 2a，第一 MPU 2a综合模拟控制设备5中模拟的T⑶、B⑶的状态，当T⑶、B⑶的状态满足该控制信号的要求时，将该控制信号发送给模拟控制设备5中的TCU、BCU，TCU、BCU将根据该控制信号进行相应的状态调整，模拟控制设备5还实时将TCU、BCU的状态信息发送给第一 MPU2a，该第一 MPU将该状态信息发送给HMI，以便在操作台I进行操作的学员观察；同时，由于模拟控制设备5中的TCU、BCU的状态信息还可以实时发送给演示设备6中的计算机61，计算机61将根据相应的控制模型模拟出轨道列车速度等信息，并模拟轨道列车的动作画面及声音，将画面显示在显示屏幕上、将声音通过音响设备传出，以便其他学员观察和体验。[0038]本实施例，通过设置第二 MPU，第一 DCXU、第二 DCXU和网关，这样的设置是与实际轨道列车的设置完全相同的，以实现实施例的系统尽可能真实地模拟轨道列车的运行环境和状态，从而使学员在使用本实施例的系统进行操作和训练过程中获得尽可能与在实际轨道列车上操作相同的实践体验。[0039]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种轨道交通操作模拟系统，其特征在于，包括: 操作台、第一主处理单元MPU、远程输入输出模块RIOM、模拟电气设备、模拟控制设备、演示设备，其中，所述第一 MPU与所述RIOM及所述模拟控制设备通过MVB总线连接，所述模拟电气设备与所述RIOM通过硬线连接，所述演示设备与所述模拟控制设备通过以太网连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操作台包括: 人机接口单元HMI和操控面板，其中，所述HMI为触摸式显示屏，所述HMI连接到MVB总线；所述操控面板包括指示灯和扳键开关，所述操控面板与所述RIOM通过硬线连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述模拟控制设备包括: 模拟变流器控制单元TCU、模拟辅助系统控制单元ACU、模拟制动系统控制单元BCU、模拟空调系统控制单元HVAC，所述TCU、所述ACU、所述BCU、和所述HVAC均连接到所述MVB总线上，均通过以太网与所述演示设备连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述演示设备包括: 计算机、显示屏和音响设备，所述计算机与所述模拟控制设备连接，所述显示屏和所述音响设备与所述计算机连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括:第二MPU，所述第二 MPU连接到所述MVB总线上。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括:第一诊断控制单元DCCU，所述第一 DCXU连接到所述MVB总线上。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括:第二DCXU，所述第二 DCXU连接到所述MVB总线上。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括:网关，所述网关连接到所述MVB总线上。
专利摘要本实用新型提供一种轨道交通操作模拟系统，包括操作台、第一主处理单元MPU、远程输入输出模块RIOM、模拟电气设备、模拟控制设备、演示设备组成，其中，所述第一MPU与所述RIOM及所述模拟控制设备通过MVB总线连接，所述模拟电气设备与所述RIOM通过硬线连接，所述演示设备与所述模拟控制设备通过以太网连接。本实用新型提供的轨道交通操作模拟系统，可以使学员在本实用新型的系统中执行轨道交通技术中的各种操作，来模拟控制本系统中的各个设备，从而可以解决轨道交通技术的学员缺乏操作实践机会的问题。
文档编号G09B9/04GK202976561SQ20122065676
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者任宝兵, 赵国平, 张立斌, 张福景 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心