本公开内容总体涉及包括惩罚制动、紧急情况和喇叭在内的机车执法事件的模拟，并且更具体地涉及用于模拟对应主动列车控制执法事件的物理和电气特性的系统和方法。
背景技术：
1、正向列车控制(ptc)系统使用基于通信和基于处理器的列车控制技术，可靠且有效地防止列车与列车相撞、超速脱轨、侵入既定工作区域以及列车通过错误位置的道岔。ptc系统协调电气和机械系统之间的互操作性，以便在机车无视安全计划时采取行动。例如，当识别出机车的速度大于路线速度时，ptc系统会进行响应操作，从而通过应用制动器对机车进行惩罚制动应用。联邦铁路管理局要求每英里铁路都必须运行ptc系统，这意味着铁路上的每台机车都必须配备ptc系统。
2、目前，教授ptc系统如何在机车上运行还缺乏模拟系统组件的能力。虽然使用带有ptc系统的机车进生培训是理想的，但这种情况不太可能发生，因为培训师无法及时获得机车来对即将上任的工程师和列车长进行适当的培训。培训工程师和列车长可能需要数周、数月甚至数年的时间，因此停止使用机车可能会导致效率不理想。此外，以成为工程师或列车长为目标的学员无法在实际环境中练习，导致学员接受的培训不足。未接受过ptc系统适当培训的工程师和列车长可能会因不安全的机车操作而频繁触发机车上的ptc系统。尽管ptc系统确保了更高的安全性，但列车脱轨和列车相撞的风险仍然存在。
技术实现思路
1、本公开内容作为一种利用软件和硬件在本地环境中模拟ptc系统的系统和方法实现了技术优势，从而消除了使用实际机车的训练程序。该系统可以使用软件和硬件组件在教室环境中模拟ptc系统的各种功能。例如，该系统可以将列车管理计算机(tmc)的软件与机电阀门耦合，以响应ptc系统对机车执行的惩罚制动，模拟制动管上的空气压缩。该系统可以通过驾驶室显示单元(cdu)向用户显示机车上各个系统的状态。例如，tmc使系统的硬件和软件能够传达与分析ptc系统警告相关的信息。该系统可以控制软件和硬件组件来模拟ptc系统的警告和操作，让受训人员体验ptc系统以获得最佳训练。
2、本公开内容通过使用独立的系统组件来模拟来自ptc系统的警告和动作，解决ptc系统交互的训练不足以及限制受训者体验ptc系统运行的技术问题，将机车操作从至少部分训练计划中移除。通过从至少部分培训计划中移除机车操作，可以为教员提供灵活性，同时优化学员的教育。此外，将机车操作从部分训练中移除可以节省训练计划的时间，同时能够立即反馈如何操作机车以响应ptc系统警告。至少将新手工程师和列车员的初始ptc培训与机车操作分开，也可以最大限度地降低责任和风险，例如营造避免损坏机车部件并可能造成危险的安全环境。
3、本公开内容通过提供用于教学目的的软件和硬件组件，提供了该技术问题的技术解决方案。具体而言，本公开内容重点关注优化与ptc系统交互的训练条件。在现实环境中，ptc系统可以向机车传输警告和指令，指导其如何应对某些情况。本公开内容提供了软件和硬件组件之间交互的控制机制，以模拟机车环境。模拟的机车环境使用户能够练习与ptc系统进行交互而不会产生物理影响，例如ptc系统对机车施加制动。本公开内容使用户能够在教室环境中与ptc系统相对应的系统耦合组件中的机车组件进行交互。
4、本发明的目的是提供一种用于模拟ptc应用的系统。本发明的另一个目的是提供一种控制多个开关以模拟ptc的系统。本发明的另一个目的是提供一种用于提供空气气动过程的系统，以模拟包括空气气动系统的ptc应用。本发明的另一个目的是提供一种模拟ptc应用的方法。上述和其他目的由以下至少一个实施例提供。
5、在一个实施例中，用于模拟主动列车控制(ptc)应用的系统包括：用户界面；可操作地耦合到用户界面的列车管理计算机(tmc)；以及可操作地耦合到tmc的气动空气系统；其中，该系统可以通过改变气动空气系统的气压来模拟主动列车控制应用。其中，该系统还包括：可操作地耦合到显示器的通信系统、可操作地耦合到tmc的控制台系统、可操作地耦合到tmc的开关盒、可操作地耦合到开关盒和tmc的至少一个端子板。其中气压系统包括惩罚制动系统、紧急系统、喇叭系统。其中至少一个天线组件包括无线电系统、全球定位系统(gps)和wi-fi系统。其中，至少一个天线组件还包括辅助笼式系统，包括：机车接口网关(lig)模块、显示模块以及至少一个蜂窝系统；其中，至少一个天线组件进一步耦合到显示器。其中，至少一个天线组件包括工程师侧天线组件和指挥侧天线组件。其中无线电系统运行于220兆赫(mhz)。其中，控制台系统包括多个故障开关。其中，多个故障开关可以分别耦合至一个电源。
6、在另一个实施例中，用于控制多个开关以模拟主动列车控制(ptc)应用的系统包括：列车管理计算机(tmc)、耦合到tmc的开关盒；其中开关盒包括第一断路开关板；耦合到第一断路开关板的多个断路开关；以及耦合到多个断路开关的第二断路开关板；以及耦合到tmc和开关盒的至少一个终端板。其中，至少一个端子板包括ptc端子板、喇叭显示电路、电源端子板。其中，多个断路开关包括惩罚断路开关、紧急断路开关和喇叭断路开关。其中，多个断路开关可各自耦接至电源。
7、在另一个实施例中，提供空气气动过程以模拟主动列车控制(ptc)应用的系统包括空气气动系统，包括：可操作地耦合到ptc端子板的内部延迟继电器、可操作地耦合到内部延迟继电器和ptc端子板的脉冲转换继电器；可操作地耦合到脉冲转换继电器的空气压缩机；可操作地耦合到空气压缩机的惩罚磁阀；可操作地耦合到惩罚磁阀的至少一个制动管压力传感器；可操作地耦合到惩罚磁阀的制动缸压力传感器；可操作地耦合到惩罚磁阀和内部延迟继电器的通风磁阀；可操作地耦合到ptc端子板的紧急磁阀；以及可操作地耦合到来自喇叭显示电路的喇叭显示电路的喇叭电路；其中，该系统控制施加到至少一个制动管压力传感器和制动缸压力传感器的压缩空气。其中，该系统还包括：可操作地耦合到惩罚制动磁阀的均衡风缸压力传感器；以及可操作地耦合到惩罚制动磁阀和紧急磁阀的风缸。其中，通风电磁阀包括阻风门。其中，紧急电磁阀包括排气装置。其中空气压缩机向制动缸提供压缩空气。其中压缩空气可以为72磅每平方英寸(psi)。其中，惩罚制动磁阀向均衡风缸和至少一个制动管提供压缩空气。其中，当惩罚制动磁阀处于活动状态时，压缩空气可以为90psi，而当惩罚制动磁阀处于非活动状态时，压缩空气可以为58psi。
8、在另一个实施例中，模拟主动列车控制(ptc)应用的方法包括：接收至少一个输入；识别所述至少一个输入是否与ptc模拟应用相对应；执行相应的系统以响应识别所述至少一个输入是否与ptc模拟应用相对应。其中ptc模拟应用包括惩罚制动警告、紧急警告、喇叭启用。其中，当至少一个输入中的第一输入与惩罚警告相对应时，该方法进一步包括：控制气动组件的至少一个继电器，以使气动组件的惩罚磁阀通电；以及从惩罚制动磁阀向至少一个气动组件供给第一压力的压缩空气。其中，当至少一个输入中的第一输入与惩罚警告对应时，该方法还包括：将第一压力降低至第二压力；给空气气动系统的排气电磁阀通电，以响应第一压力的降低；从至少一个空气气动组件完全降低第二压力。喇叭启用时，该方法进一步包括当至少一个输入中的第一输入与喇叭启用相对应时，完成气动系统的喇叭回路，以基于喇叭指令启用喇叭。其中，喇叭指令包括用户输入以启用喇叭。其中，喇叭指令包括来自列车管理计算机的输入。其中，至少一个气动部件包括制动管、制动缸和均衡风缸。其中对应的系统包括惩罚系统、紧急系统、喇叭系统。