一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统的制作方法

本发明涉及列车仿真控制领域，具体涉及一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统。

背景技术：

随着通信技术特别是无线电技术飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统——cbtc系统。面对城市轨道的快速发展以及网络化运营的新局面，城市轨道交通运营企业将迎接更大的挑战，同时对地铁运营人员提出了更高的要求。城市轨道交通实训平台由此应运而生，此平台面向全体地铁运营人员，为其提供全方位的仿真模拟环境。

而现有的城市轨道交通实训平台由信号模拟培训、列车驾驶模拟培训两大部分组成。而场景教学集信号模拟培训与列车驾驶模拟培训相结合。目前平台实现技术为：信号各系统各自独立运行，单兵操作，纯计算机模拟场景实现仿真，仅限于系统操作培训；驾驶模拟培训只能针对单一的故障场景演练，无法实现故障处理培训及多角色联合演练。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统，实现了培训平台各信号系统联机运行，为轨道交通培训提供了准确性高且可操作的场景，进而解决了仅由系统操作培训而不能进行多岗位故障/场景模拟演练以及纯计算机模拟故障场景引起的逻辑与现实不符的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统，包括：场景管理模块、全线控制模块、车辆控制模块、信号控制模块；

所述场景管理模块创建或存储用于轨道交通培训的各场景，在各场景中获取培训指定的目标场景；

所述全线控制模块在所述场景管理模块初始化后控制空场景对应的全线控制动作，并控制所述目标场景中各全线控制动作开启；

所述车辆控制模块在所述场景管理模块中的空场景中创建列车及列车的启动、运行信息，并控制所述目标场景中列车启动和停止；

所述信号控制模块在所述场景管理模块中的各场景中设置对应的通信、信号或列车场景故障；控制所述目标场景中的列车运行，并控制所述目标场景中对应的场景故障开启或关闭；

所述车辆控制模块还用于控制所述目标场景中列车的操作手柄的工作状态，以及根据操作手柄的工作状态确定目标场景中车辆的行驶信息；其中，所述操作手柄包括：方向手柄和制动手柄；所述操作手柄的工作状态包括：方向手柄的方向档位信息和制动手柄的制动档位信息；相应地，所述车辆控制模块根据操作手柄的工作状态确定目标场景中车辆的行驶信息包括：根据所述方向手柄的方向档位信息获取目标场景中车辆的行驶方向变化信息，以及根据所述制动手柄的制动档位信息获取目标场景中车辆的行驶速度变化信息；

其中，所述场景管理模块包括：场景创建单元、场景存储单元、场景发出调取指令接收单元、目标场景单元及初始状态恢复单元；

所述场景创建单元创建轨道交通培训用的全新场景；

所述场景存储单元存储轨道交通培训用的各场景，并对各场景进行运行调试；

所述场景发出调取指令接收单元发出创建新场景指令或接收用于培训的场景调取指令；

所述目标场景单元根据所述场景发出调取指令，创建场景或在所述场景存储单元的场景中提取目标场景，并存储所述目标场景；

所述初始状态恢复单元在所述目标场景运行结束后，将所述目标场景单元中被修改的目标场景进行初始状态恢复操作，并将恢复初始状态后的该场景重新存入所述场景存储单元。

进一步的，所述全线控制模块包括：全线控制动作设置单元、全线控制指令接收单元及全线控制动作操作单元；

所述全线控制动作设置单元根据实际列车运行时的控制操作，在所述场景管理模块的初始化后控制空场景对应的全线控制动作；

所述全线控制指令接收单元在确认控制所述目标场景后，接收全线动作操作指令；

所述全线控制动作操作单元根据所述全线动作操作指令，控制所述目标场景对应的各全线控制动作的开启。

进一步的，所述车辆控制模块包括：列车创建单元、车辆控制指令接收单元及车辆控制指令执行单元；

所述列车创建单元根据实际列车运行时的出车方式及运行图，在所述空场景中创建列车并设置所述列车的各出车时刻及地点；

所述车辆控制指令接收单元在确认控制所述目标场景后，接收车辆控制指令；

所述车辆控制指令执行单元根据所述车辆控制指令，控制所述目标场景中的列车的数量、出车时刻及地点。

进一步的，所述信号控制模块包括：场景故障存储单元、场景故障设置单元、列车运行控制单元及故障操作单元；

所述场景故障存储单元存储用于轨道交通培训中故障处理的全部场景故障；

所述场景故障设置单元在所述场景管理模块中的各场景中设置对应的通信、信号或列车场景故障；

所述列车运行控制单元在确认控制所述目标场景后，根据接收到的列车运行指令，控制所述目标场景中的列车运行；

所述故障操作单元在确认控制所述目标场景后，根据接收到的故障操作指令，关闭或开启所述目标场景中对应的场景故障。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下的有益效果：

1、本发明提供的用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统，实现了培训平台各信号系统联机运行，为轨道交通培训提供了准确性高且可操作的场景，进而解决了仅由系统操作培训而不能进行多岗位故障/场景模拟演练以及纯计算机模拟故障场景引起的逻辑与现实不符的技术问题。

2、在本发明中，车辆运行管理系统实现了原理+实操+场景驱动场景教学，给地铁司机、调度员、站务人员等营造一个虚拟的培训和考核环境，同时避免传统学习、培训成本高、周期长等弊端，能够有效降低培训的费用。

3、本发明有效解决了由于轨道交通飞速发展产生的运营人员短缺的问题，加快了轨道交通发展的进程，同时对地铁从业人员基于场景的专业培训也降低了地铁运营事故发生的机率，为地铁线路安全、高效的运营保驾护航。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的场景管理模块10的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的全线控制模块20的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的车辆控制模块30的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的信号控制模块40的结构示意图；

图6是本发明实施例的具体应用例中场景管理模块结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请通过引入车辆运行管理系统，对各信号系统进行场景管理和后台控制，实现各系统独立或联机运行，从而达到对中心调度员、行车值班员、列车司机等岗位进行基础操作培训、应急场景处理培训及多角色联合运营演练的目的。

车辆运行管理系统主要是针对线路信号设备控制、通信控制、列车操作和场景管理，依附于轨道交通实训平台而研发的、致力于“原理+实操+场景驱动”的场景教学系统。此系统完全模拟真实的信号设备的故障场景以及多种故障场景的组合，从而达到多角色联合演练的目的。

车辆运行管理系统支持将模拟演练的重要故障场景永久保存到数据库，同时可将任意场景制作成课件，形成教学文案，供地铁运营公司对员工进行培训。传统培训课程大致分安全教育、基础理论、模拟实操、现场实操、在岗实习。而引入车辆运行管理系统后，模拟实操完全可以取代现场实操，员工可直接进行在岗实习。解决了传统培训方式的培训规模小、培训周期长的问题。

本发明实施例提供了一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统，参见图1，该管理系统中具具体包括如下内容：

场景管理模块10，用于创建或存储用于轨道交通培训的各场景，在各场景中获取培训指定的目标场景。

在该模块中，用于轨道交通培训的各场景均为列车实际运行时的场景仿真，各场景根据预设值实时更新；接收轨道交通实训平台发出的目标场景确认指令，在场景中找到并读取该目标场景，而若该目标场景不存在时，可以创建一个符合目标场景要求的场景；在本实施中，车辆运行管理系统应为核心，轨道交通培训平台是基于故障场景对员工进行培训，场景管理系统能创建或注入怎样故障场景，直接影响轨道交通培训平效果，这就是场景管理系统重要性，同时，本发明中的发出故障指令、列车运行指令及权限控制指令等等均为车辆运行管理系统发出，轨道交通实训平台只是场景的一个载体，供教学使用。

全线控制模块20，用于在场景管理模块初始化后控制空场景对应的全线控制动作，并控制目标场景中各全线控制动作开启。

在该模块中，全线控制模块20根据实际列车运行时的控制操作，在场景管理模块10的空场景中设置对应的全线控制动作；然后在车辆运行管理系统确认控制目标场景后，接收车辆运行管理系统发出的全线动作操作指令，再根据全线动作操作指令，控制目标场景对应的各全线控制动作的开启或关闭。

车辆控制模块30，用于在场景管理模块中的空场景中创建列车及列车的启动、运行信息，并控制目标场景中列车启动和停止。

在该模块中，车辆控制模块30根据实际列车运行时的出车方式及运行图，在空场景中创建列车并设置列车的各出车时刻及地点；在轨道交通实训平台确认控制目标场景后，接收车辆运行管理系统发出的车辆控制指令；而后根据车辆控制指令，控制目标场景中的列车的数量、出车时刻及地点。

所述车辆控制模块30，还用于控制所述目标场景中列车的操作手柄的工作状态，以及根据操作手柄的工作状态确定目标场景中车辆的行驶信息；其中，所述操作手柄包括：方向手柄和制动手柄；所述操作手柄的工作状态包括：方向手柄的方向档位信息和制动手柄的制动档位信息；相应地，所述车辆控制模块根据操作手柄的工作状态确定目标场景中车辆的行驶信息包括：根据所述方向手柄的方向档位信息获取目标场景中车辆的行驶方向变化信息，以及根据所述制动手柄的制动档位信息获取目标场景中车辆的行驶速度变化信息；

信号控制模块40，用于在场景管理模块10中的各场景中设置对应的通信、信号或列车场景故障；控制目标场景中的列车运行，并控制目标场景中对应的场景故障开启或关闭。

在该模块中，信号控制模块40存储用于轨道交通培训中故障处理的全部场景故障，并在场景管理模块中的各场景中设置对应的场景故障；在轨道交通实训平台确认控制目标场景后，根据车辆运行管理系统发出的列车运行指令，控制目标场景中的列车运行。

从上述描述可知，本发明实施例提供的用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统，实现了培训平台各信号系统联机运行，为轨道交通培训提供了准确性高且可操作的场景，进而解决了仅由系统操作培训而不能进行多岗位故障/场景模拟演练以及纯计算机模拟故障场景引起的逻辑与现实不符的技术问题。

进一步地，参见图2，所述场景管理模块10中具体包括场景创建单元11、场景存储单元12、场景发出调取指令接收单元13、目标场景单元14和初始状态恢复单元15，其中：

场景创建单元11，用于创建轨道交通培训用的全新场景，并将创建好的全新场景存入场景存储单元12中；

场景存储单元12，用于存储轨道交通培训用的各场景，并对各场景进行运行调试。

场景发出调取指令接收单元13，用于发出创建新场景指令或接收用于培训的场景调取指令。

目标场景单元14，用于根据场景发出调取指令，创建场景或在场景存储单元12的场景中提取目标场景，并存储目标场景。

初始状态恢复单元15，用于在目标场景运行结束后，将目标场景单元中被修改的目标场景进行初始状态恢复操作，并将恢复初始状态后的该场景重新存入场景存储单元12。

从上述描述可知，此模块中的各单元可进行场景演练前的初始化操作，使各子系统重置到初始状态，也可对所有演练场景进行开始、暂停、保存等操作以及对保存的场景进行场景注入，复原之前演练过的场景。

进一步地，在本发明实施例二中给出上述全线控制模块20的一种具体实现方式。参见图3，上述全线控制模块20中具体包括如下内容：

全线控制动作设置单元21，用于根据实际列车运行时的控制操作，在场景管理模块的初始化后控制空场景对应的全线控制动作。

全线控制指令接收单元22，用于在车辆运行管理系统确认控制目标场景后，接收车辆运行管理系统发出的全线动作操作指令。

全线控制动作操作单元23，用于根据全线动作操作指令，控制目标场景对应的各全线控制动作的开启。

从上述描述可知，此模块中的各单元完全模拟真实地铁运营中的全站解封、上电解锁操作。在场景管理模块中的初始化后进行的操作即为本模块实现的功能，使当前场景达到可以进行场景演练的目的。

进一步地，在本发明实施例三中给出上述车辆控制模块30的一种具体实现方式。参见图4，上述车辆控制模块30中具体包括如下内容：

列车创建单元31，用于根据实际列车运行时的出车方式及运行图，在空场景中创建列车并设置列车的各出车时刻及地点。

车辆控制指令接收单元32，用于在确认控制目标场景后，接收车辆控制指令。

车辆控制指令执行单元33，用于根据车辆控制指令，控制目标场景中的列车的数量、出车时刻及地点。

从上述描述可知，此模块中的各单元模拟真实地铁运营中线上出车的方式，可在转换轨按照已编排好的运行图出车；也可选择运行图的某时刻出车；也可选择在车辆段出车，模拟列车出库；也可在轨道任意位置创建列车。

进一步地，在本发明实施例四中给出上述信号控制模块40的一种具体实现方式。参见图5，上述信号控制模块40中具体包括如下内容：

场景故障存储单元41，用于存储用于轨道交通培训中故障处理的全部场景故障；

场景故障设置单元42，用于在场景管理模块中的各场景中设置对应的场景故障；

列车运行控制单元43，用于在车辆运行管理系统确认控制目标场景后，根据车辆运行管理系统发出的列车运行指令，控制目标场景中的列车运行；

故障操作单元44，用于在车辆运行管理系统确认控制目标场景后，根据车辆运行管理系统发出故障操作指令，关闭或开启目标场景中对应的场景故障。

其中，获取故障场景为创建全新场景或注入已有故障场景；全新故障场景为在新创建场景中设置故障；已有故障场景即为被保存全新故障场景及已有故障场景。

从上述描述可知，此模块中的各单元的信号控制包括对信号机、道岔、区段、屏蔽门、站台、应答器故障注入/取消，且列车控制包括驾驶模式、最高预设等级、运行控制方式、限速设置、车门状态、紧急状态等设置；完成了地铁运营中出现的所有故障场景，故障场景与车辆运行管理系统相结合，实现了“原理+实操+场景驱动+模拟驾驶”的培训模式，从而取代现场实操的培训环节。

为更加进一步地说明本发明，还提供一种用于车辆驾驶培训的车辆运行管理系统的具体应用例。参见图6，具体内容如下：

场景管理模块：此模块可进行场景演练前的初始化操作，使各子系统重置到初始状态，也可对所有演练场景进行开始、暂停、保存等操作以及对保存的场景进行场景注入，复原之前演练过的场景。

全线控制模块：此模块完全模拟真实地铁运营中的全站解封、上电解锁操作。在场景管理模块中的初始化后进行的操作即为本模块实现的功能，使当前场景达到可以进行场景演练的目的。

车辆控制模块：此模块功能模拟真实地铁运营中线上出车的方式，可按照已编排好的运行图出车；也可选择运行图的某时刻出车；也可选择在车辆段出车，模拟列车出库；也可在轨道任意位置创建列车。

信号/通信控制模块：此模块为场景故障的发起端，通信控制包括对ats、zc、ci通信故障的注入/取消；信号控制包括对信号机、道岔、区段、屏蔽门、站台、应答器故障注入/取消。列车控制包括驾驶模式、最高预设等级、运行控制方式、限速设置、车门状态、紧急状态等设置。

以上场景管理、全线控制、车辆控制模块为演练场景的基本组成，信号与通信控制完成了地铁运营中出现的所有故障场景，故障场景与车辆运行管理系统相结合，实现了“原理+实操+场景驱动+模拟驾驶”的培训模式，从而取代现场实操的培训环节。

用户模块：此模块管理用户的登录信息；

数据管理模块：此模块可以查询到当前登录用户的当前操作以及历史操作，培训人员可以用该功能查询已经演练过的故障场景记录，被培训人员可以复习已经演练的故障场景。

系统设置模块：此模块满足了不同用户不同的操作习惯，提供了所有操作的快捷键以及快捷键的自定义功能；命令行终端操作功能；虚拟时间设置功能，可模拟一天中运营的任意时刻。

其中，目标场景来源有两种：

1、通过车辆运行管理系统对实际地铁线路中的元素(①轨旁物理设备：信号机、道岔、屏蔽门、紧急停车按钮、应答器、计轴器等；②轨旁信号设备：zc、cbi、dsu；③线路运营列车；)进行状态、模式等控制，通过设置不同的运营场景，再进行教学控制中的保存场景功能进行运营场景、故障场景、应急场景的信息存储；

车辆运行管理系统支持从数据中载入已存储的场景进行某个存储场景的恢复，当系统选择注入某个已存储的场景后，系统将各系统需要的场景数据进行恢复，保证整个系统按注入的场景运行。

2、(注入1中保存好的场景，进行场景回放)、可以将上述步骤1中的搭配出的任意场景，使用场景管理模块的保存功能进行场景保存到数据库，使用注入场景的功能可以将1中保存好的故障场景注入到场景教学回放系统中，可对已运行过的场景数据进行回放，已达到用户对运营场景培训过程的监控。

由上述描述可知，该车辆运行管理系统主要是针对线路信号设备控制、通信控制、列车操作和场景管理，依附于车辆运行管理系统而研发的、致力于“原理+实操+场景驱动”的场景教学系统。此系统完全模拟真实的信号设备的故障场景以及多种故障场景的组合，从而达到多角色联合演练的目的。

车辆运行管理系统支持将模拟演练的重要故障场景永久保存到数据库，同时可将任意场景制作成课件，形成教学文案，供地铁运营公司对员工进行培训。传统培训课程大致分安全教育、基础理论、模拟实操、现场实操、在岗实习。而引入车辆运行管理系统后，模拟实操完全可以取代现场实操，员工可直接进行在岗实习。解决了传统培训方式的培训规模小、培训周期长的问题。

进一步的，本发明实施例还提供一种用于轨道交通培训的场景教学管理方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤100：根据车辆运行管理系统初始化命令，将车辆运行管理系统当前状态设置为初始状态，等待目标场景的创建或注入。

步骤200：获取当前轨道交通培训指定的目标场景，即根据车辆运行管理系统初始化命令，将车辆运行管理系统当前状态设置为初始状态，等待目标场景的创建或注入。

步骤300：根据车辆控制指令，控制目标场景中列车启动。

在此步骤中，接收故障命令；

根据接收到的故障命令，控制目标场景中各通信与信号控制动作开启或关闭。

步骤400：根据列车运行及故障命令，与通信与信号的故障相结合，控制目标场景中的列车运行与停止。

在此步骤中，接收列车运行及故障命令，并根据接收到的列车运行及故障命令，与通信与信号的故障相结合，控制目标场景中的列车运行与停止。

由上述描述可知，该场景教学管理方法实现了原理+实操+场景驱动场景教学，给地铁司机、调度员、站务人员等营造一个虚拟的培训和考核环境，同时避免传统学习、培训成本高、周期长等弊端，能够有效降低培训的费用；为轨道交通培训提供了准确性高且可操作的场景，进而解决了仅由系统操作培训而不能进行多岗位故障/场景模拟演练以及纯计算机模拟故障场景引起的逻辑与现实不符的技术问题。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。