一種通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及列車模擬駕駛技術領域，尤其設及一種通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)及方 法。
【背景技術】
[0002] 截止2014年10月26日，中國高鐵總里程達到12000公里，"四縱"干線基本成型。中 國高速鐵路運營里程約占世界高鐵運營里程的50 %，穩(wěn)居世界高鐵里程榜首。
[0003] 從我國城市軌道交通行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，近幾年我國城市軌道交通保持快速發(fā)展 勢頭，"十二五"前四年已完成投資8600億元，建成1600公里，2015年作為"十二五"收官之 年，預計要完成3000億元，建成400公里。同時，按照2020年總里程達到6000公里計算，"十立 五"期間每年要完成500公里，保持快速發(fā)展趨勢。
[0004] 我國快速發(fā)展的軌道交通對列車駕駛員需求量越來越大，并且對列車駕駛員駕駛 技能也提出了更高的要求。模擬駕駛培訓是提高列車司機駕駛技能的一個重要手段。同一 列車在相同運行環(huán)境下，因機車司機的操作方法不同會導致能源消耗不同。若機車司機熟 悉運行線路，牽引和制動時機選擇比較恰當，能量消耗將相對較低。同時列車的平穩(wěn)操作有 利于減少列車所受的沖擊力，也有利于減輕機車和車輛的磨損。
[0005] 由于我國列車型號眾多，一個司機培訓中屯、需要配套多臺多種型號的模擬駕駛系 統(tǒng)，W滿足列車駕駛員培訓的需求。現(xiàn)有的列車模擬駕駛臺多數(shù)都是參照特定型號列車的 駕駛臺的布局，由各種按鈕、儀表和開關或者液晶顯示屏組成。運類模擬駕駛臺采用的多是 固定實物操作按鈕，其各種模塊是固定的，只能針對某一種車型進行單一化培訓，難W進行 更換和更新，導致成本較高。
[0006] 例如，我國機車包括電力機車、內燃機車和動車組等多種形式，僅和諧號動車組就 分為C畑1、C畑2、CRH3和CR冊等不同型號，各型號機車的司機駕駛臺功能布置有很大差異。 常見的模擬駕駛臺均參照實際駕駛臺設計實現(xiàn)，僅僅可W培訓某一型號機車司機的駕駛操 作，同時全實物的模擬駕駛臺的成本比較高，而且如果某一型號的機車駕駛臺更新或淘汰 后，相應的模擬駕駛臺就無法繼續(xù)使用。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有技術中模 擬駕駛臺無法通用導致成本高、不利于更換和更新的技術問題。
[000引為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：
[0009] -種通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)，包括駕駛臺、信號轉換模塊、列車控制及防護模 塊、仿真模塊和顯示模塊；
[0010] 所述駕駛臺包括臺體和設置在所述臺體上的觸控模塊及司機控制器，所述觸控模 塊用于模擬運行不同型號列車的駕駛操作界面，所述司機控制器可拆卸地設置在所述臺體 上，且所述臺體能夠更換不同型號列車的司機控制器；
[0011] 所述信號轉換模塊用于將所述司機控制器的輸出信號轉換為數(shù)字信號后發(fā)送給 所述列車控制及防護模塊；
[0012] 所述列車控制及防護模塊用于根據(jù)轉換后的所述數(shù)字信號、所述觸控模塊的輸出 信號和所述仿真模塊的輸出信號，確定列車運行方式和控制命令，并發(fā)送給所述仿真模塊；
[0013] 所述仿真模塊用于根據(jù)自身預存的列車及線路基礎數(shù)據(jù)、所述觸控模塊的輸出信 號、和所述列車控制及防護模塊確定的列車運行方式和控制命令建立列車運行仿真模型， 輸出列車運行信息；
[0014] 所述顯示模塊用于根據(jù)所述列車運行信息顯示列車運行的虛擬場景。
[0015] 優(yōu)選地，所述觸控模塊運行的模擬界面包括模擬按鈕、模擬開關和人機交互界面， 并將觸控信息輸出給所述列車控制及防護模塊及所述仿真模塊。
[0016] 優(yōu)選地，所述信號轉換模塊包括電氣轉換單元和可編程邏輯控制單元，所述電氣 轉換單元用于將所述司機控制器輸出的電壓信號轉換為電流信號，并發(fā)送給所述可編程邏 輯控制單元，所述可編程邏輯控制單元用于將所述電流信號從模擬信號轉換為數(shù)字信號， 并發(fā)送給所述列車控制及防護模塊；
[0017] 或者，所述信號轉換模塊將所述司機控制器輸出的編碼器信號轉換為數(shù)字信號， 并發(fā)送給所述列車控制及防護模塊。
[0018] 優(yōu)選地，所述仿真模塊根據(jù)W下公式建立列車運行仿真模型：
[0019]
[0020] 其中，m為列車質量，ΔΤ為采樣間隔，V化)為k時刻的列車運行速度，vA+l)為k+1 時刻的列車運行速度，X化)為k時刻的列車運行位置，F(xiàn)化)為k時刻的列車牽引力，r[v化）] 為k時刻的列車運行基本阻力，G[x化)]為k時刻的坡道重力分量。
[0021] 優(yōu)選地，所述仿真模塊根據(jù)自身預存的列車及線路基礎數(shù)據(jù)計算k時刻的列車運 行基本阻力r[v化)]，并根據(jù)W下公式計算k時刻的坡道重力分量G[x化)]:
[0022] G[x 化)]=m*g?i
[0023] 其中，m為列車質量，g為重力常數(shù)，i為坡度千分數(shù)值。
[0024] 優(yōu)選地，所述列車及線路基礎數(shù)據(jù)包括車站名稱、線路長度、坡度、曲線半徑、列車 編組、列車長度、自重、載重、牽引特性參數(shù)、制動特性參數(shù)、基本阻力參數(shù)和附加阻力參數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，所述列車控制及防護模塊采用工業(yè)控制忍片的Ξ取二冗余結構設計，并 通過串行接口連接至所述仿真模塊。
[00%]優(yōu)選地，所述顯示模塊采用Ξ維虛擬仿真軟件實現(xiàn)列車運行的虛擬場景的顯示。 [0027]優(yōu)選地，所述觸控模塊包括多個觸控一體機，多個所述觸控一體機分別設置在所 述司機控制器的周圍。
[00%] -種通用型列車模擬駕駛方法，包括W下步驟：
[0029] 定時獲取司機控制器的輸出信號，并傳送給信號轉換模塊；
[0030] 所述信號轉換模塊將獲得所述司機控制器的輸出信號轉化為數(shù)字信號并發(fā)送給 列車控制及防護模塊；
[0031] 所述列車控制及防護模塊根據(jù)轉換后的數(shù)字信號、觸控模塊的輸出信號和仿真模 塊的輸出信號，確定列車運行方式和控制命令，并發(fā)送給所述仿真模塊；
[0032] 所述仿真模塊利用自身預存的列車及線路基礎數(shù)據(jù)、所述觸控模塊的輸出信號、 和所述列車控制及防護模塊確定的列車運行方式和控制命令建立列車運行仿真模型，輸出 列車運行信息；
[0033] 顯示模塊根據(jù)所述列車運行信息顯示列車運行的虛擬場景。
[0034] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0035] 本發(fā)明所提供的通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)只有司機控制器為實物，其他按鈕和開 關等均通過觸控模塊采用軟件模擬實現(xiàn)。為了進一步滿足通用性要求，司機控制器也可W 采用軟件模擬實現(xiàn)。所述通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)采用全虛擬操作界面和可更換的司機控 制器，能夠便捷操作并適應多種列車型號，在滿足司機慣性操作的同時設計出更利于升級 改造的適應型輔助駕駛臺，有效提高了系統(tǒng)的使用性能，拓寬了系統(tǒng)的應用場景。
【附圖說明】
[0036] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0037] 圖1是本發(fā)明所提供的通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)的結構示意圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明所提供的通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)的操作流程圖；
[0039] 圖3是依照本發(fā)明一種實施例的通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說 明。附圖中相似的部件W相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體 描述的內容是說明性的而非限制性的，不應W此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0041] 本發(fā)明首先提供了一種通用型列車模擬駕駛系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括駕駛臺 1、信號轉換