一种多列机车联合实训的模拟驾驶系统的制作方法

1.本发明属于机车实训技术领域，具体涉及一种多列机车联合实训的模拟驾驶系统。


背景技术：

2.随着中国铁路的快速发展，机务部门对火车司机的需求与日俱增，对其操作技能提出较高要求。目前，大多数都属于单列机车的仿真教学，例如，公布号为cn110718110a的中国发明专利申请，提出了一种实训模拟系统，该系统包括教师机、模拟驾驶台、设备柜、电源柜和显示终端，通过教师机发布设备故障或场景故障，乘务员利用模拟驾驶台和设备柜对出现的设备故障和场景故障进行处理。由于该系统的不足之处在于，只能实现单列机车的仿真实训，与真实铁路运用环境不符。
3.而在机车的真实操作过程中，除了本机车运行，还存在其他机车运行，在实际运行场景中，受机车之间的行驶线路影响，还存在进站顺序操作和救援操作等，这些操作均无法在现有单列机车的实训系统中得到培训。
4.现有技术中，存在通过动画演示，展现多列虚拟机车的车站联锁知识，达到培训教学的目的，但是由于教学内容仅停留在认识层面，无法让司机感受到真实的行车环境，理解机车信号原理、《行规》、《技规》、非正常的应急处置的方法。司机在真实环境中，遇到相关问题后，由于所处于的环境大不一样，仍然感到生疏，无法达到良好的培训效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种多列机车联合实训的模拟驾驶系统，用于解决现有实训系统无法实现多列机车联合实训的问题。
6.基于上述目的，一种多列机车联合实训的模拟驾驶系统的技术方案如下：
7.包括多机数据处理服务器、网络通信服务器、ctc调度集中控制仿真系统、以及至少两个模拟驾驶台，每个模拟驾驶台均包括机车仿真驾驶台、多机视景仿真系统和多机实训控制器；
8.多机数据处理服务器通过网络通信服务器与ctc调度集中控制仿真系统通信连接，并且，该多机数据处理服务器通过网络通信服务器与各模拟驾驶台的多机实训控制器通信连接；
9.对于每个模拟驾驶台，其多机实训控制器通过网络通信服务器，与多机视景仿真系统通信连接；并且，多机实训控制器还通过网络通信服务器，与机车仿真驾驶台中的信号接收装置通信连接；
10.所述多机数据处理服务器用于：获取各多机实训控制器发送的联合实训请求，确定进行在同一组群中进行联合实训的模拟驾驶台，并将联合实训的确认信息和各机车位置数据，发送给ctc调度集中控制仿真系统；
11.ctc调度集中控制仿真系统用于根据联合实训的确认信息和各机车位置数据，生
成联合实训的行车调度指令，经由多机数据处理服务器、网络通信服务器将所述行车调度指令发送给各多机实训控制器；所述各机车位置数据由各多机实训控制器采集，并发送给多机数据处理服务器；
12.所述多机数据处理服务器还用于在联合实训过程中通过各模拟驾驶台的多机实训控制器，获取各模拟驾驶台数据，包括机车型号、速度和位置；并经由多机实训控制器向各模拟驾驶台的多机视景仿真系统发送其他模拟驾驶台的数据，各多机视景仿真系统用于根据其他模拟驾驶台的数据，在同一视景中同步显示所有参与联合实训的机车运行情况。
13.上述技术方案的有益效果是：
14.本发明的模拟驾驶系统，实现了多列机车的联合实训，能够较为真实的反应各机车在线路上的互相影响，如机车信号等，模拟真实机车行驶环境，学员能够更容易理解和掌握相应培训内容，达到预期培训效果。
15.进一步的，为了方便联合实训内容的个性化控制，所述模拟驾驶系统还包括教员控制终端，教员控制终端与多机数据处理服务器通信连接，用于查看线路上各机车的位置及整条线路的信号状态；且教员控制终端通过网络通信服务器与各模拟驾驶台的多机实训控制器通信连接，用于根据实训要求，在各机车实训的线路上的任意一点插入机车故障或非正常事件的控制指令，并通过网络通信服务器发送给每一个模拟驾驶台的多机实训控制器。
16.进一步的，为了增加道岔控制实训演示功能，所述模拟驾驶系统还包括车站联锁仿真系统，车站联锁仿真系统通过网络通信服务器与多机数据处理服务器通信连接，用于获取各机车的位置，并控制实训线路上的道岔。
17.进一步的，对于每个模拟驾驶台，多机实训控制器接收的行车调度指令包括进路信息、地面信号、机车信号数据，多机实训控制器用于将地面信号及模拟驾驶台数据发送给多机视景仿真系统，由多机视景仿真系统根据这些信息进行多列机车的同步运行显示；多机实训控制器还用于将机车信号数据发送给机车仿真驾驶台的信号接收装置。
附图说明
18.图1是本发明实施例中的多列机车联合实训的模拟驾驶系统示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
20.本实施例提出一种多列机车联合实训的模拟驾驶系统，如图1所示，包括多机数据处理服务器、网络通信服务器、ctc调度集中控制仿真系统、教员控制终端、车站联锁仿真系统，以及模拟驾驶台l1、
…
、ln，每个模拟驾驶台均包括机车仿真驾驶台、多机视景仿真系统和多机实训控制器。
21.其中，多机数据处理服务器通过网络通信服务器分别与ctc调度集中控制仿真系统、车站联锁仿真系统通信连接，并且，该多机数据处理服务器通过网络通信服务器与各模拟驾驶台的多机实训控制器通信连接；教员控制终端也与多机数据处理服务器通信连接，且教员控制终端通过网络通信服务器与各模拟驾驶台的多机实训控制器通信连接。
22.对于每个模拟驾驶台，其多机实训控制器通过网络通信服务器，与多机视景仿真
系统通信连接；并且，多机实训控制器还通过网络通信服务器，与机车仿真驾驶台中的信号接收装置通信连接。
23.如图1所示的模拟驾驶系统中，多机数据处理服务器用于：获取各多机实训控制器发送的联合实训请求，确认进行在同一组群中进行联合实训的模拟驾驶台，并将联合实训的确认信息和各机车位置数据，发送给ctc调度集中控制仿真系统；其中，各机车位置数据是由多机实训控制器采集并发送给多机数据处理服务器的。
24.在各模拟驾驶台进行联合实训过程中，多机数据处理服务器获取的信息包括：各多机实训控制器实时采集的模拟驾驶台数据，模拟驾驶台数据包括机车型号、位置、速度等，以及ctc调度集中控制仿真系统下发的调度指令，包括进路信息、地面信号、机车信号数据。
25.多机数据处理服务器获取上述信息后，通过网络通信服务器，将上述信息发送给参加联合实训的每个机车(指模拟驾驶台)，由各模拟驾驶台中的多机实训控制器，接收其他模拟驾驶台的信息，及ctc调度集中控制仿真系统下发的地面信号、前方机车信号。
26.对于每个模拟驾驶台，其多机实训控制器用于将地面信号，以及其他参与联合实训的模拟驾驶台的信息发送给多机视景仿真系统，由多机视景仿真系统根据这些信息进行多列机车的同步运行显示，即在同一视景中同步显示多个机车的运行情况。
27.对于每个模拟驾驶台，其多机实训控制器还用于将前方机车信号发送给机车仿真驾驶台的信号接收装置，如atp、lkj，用于模拟车载信号接收过程，实现atp或lkj对行车安全的监控与防护。
28.本实施例中，司机通过设置模拟驾驶台中的多机实训控制器，选择练习线路和实训内容。根据线下同伴间的协商，在模拟驾驶台的多机人机交互界面，进入同一个实训群组当中。由多机数据处理服务器对群组内各模拟驾驶台的模拟驾驶数据进行采集，并在各机车的实训完成后，延时8分钟后清除出群。
29.在进行联合实训前，多机数据处理服务器还用于对加入群组的模拟驾驶台按线路进行过滤，拒绝与当前行车线路不符的车型，如电力机车不能在无电力线路上实训。
30.本实施例中，多机数据处理服务器的功能包括：实训群组维护功能、分发模拟驾驶数据(即模拟驾驶台数据)功能，包括但不限于机车型号、编组、速度、位置、特殊事件(不限于各种天气、响墩、lbj报警、异物)、机车信号、地面信号等。
31.本实施例中，ctc调度集中控制仿真系统用于获取各模拟驾驶台的机车位置数据及联合实训计划(该计划包括在联合实训的确认信息中)，并据此生成对应的控制线程，控制线程生成联合实训的行车调度指令，并下发给多机数据处理器。下发给多机数据处理器的信号还包括：根据机车之间的相对位置，按照线路闭塞控制模式(如普速单线或双线的半自动闭塞、三显示自动闭塞、四显示自动闭塞和高速线路的c2、c3区段移动闭塞)，模拟生成机车的前方机车信号、地面信号。
32.本实施例中，机车仿真驾驶台能够进行机车仿真的型号包括多种，例如为hxd1c、hxd3c、hxd2、hxd1d，cr400af，cr400bf、crh380b、crh380a等。
33.本实施例中，多机实训控制器的功能包括：实训任务处理、信号同步、特殊事件同步、多机人机交互界面处理。
34.本实施例中，多机视景仿真系统用于线路视景仿真、车站设备仿真、信号设备仿
真、多机混合行车仿真，在现有仿真功能中加入了多机混合行车仿真功能，即上面提到的多列机车的同步运行显示；另外，还增加了线路视景仿真的场景，多机视景仿真系统通过网络通信服务器，接收多机实训控制器发送的特殊事件，同步显示其他模拟驾驶台视景中的天气、异物等场景。
35.本实施例中，教员控制终端通过与多机数据处理服务器通信，选择一个群组，查看线路上各机车的位置及整条线路的信号状态。教员控制终端通过网络通信服务器通信连接各多机实训控制器，用于根据实训要求，在各机车实训的线路上的任意一点插入机车故障、非正常事件等控制指令，将控制指令通过网络通信服务器发送给每一个模拟驾驶台的多机实训控制器。因此，教员控制终端的功能包括进路干预、信号干预、非正常事件设置、信息监控。
36.本实施例中，网络通信服务器的功能包括各模块的数据共享、队列消息、用户控制等，具体参见上文中对网络通信服务器的描述。
37.本实施例中，ctc调度集中控制仿真系统的功能，包括：列车追踪与占用仿真功能、信号故障仿真功能、列车进路按计划自动排路功能、行车计划自动调整与下达；还支持普速单线或双线的半自动闭塞、三显示自动闭塞、四显示自动闭塞和高速线路的c2、c3区段移动闭塞、无线闭塞信号逻辑的控制。
38.本实施例中，车站联锁仿真系统实现的另一培训内容，车站联锁仿真系统与多机数据处理服务器通信连接，用于获取各机车的位置，并控制实训线路上的道岔，向司机学员演示用。例如，在ctc非常站控模式下，车站联锁仿真系统用于根据站内机车所在股道，按照进路表，延时10秒自动开放进路；在分散自律控制模式下，不进行控制。本实施例中，非常站控模式是指当调度集中设备故障、发生危及行车安全的情况或设备天窗维修、施工需要时，脱离系统控制转为车站传统人工控制的模式。分散自律控制模式是基于现代信息化技术，实现以日班计划图、列车运行调整计划为主轴和框架，将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主执行。作为其他实施方式，本系统还可以去掉车站联锁仿真系统，不考虑进行道岔控制的演示培训。
39.下面以两个司机学员利用两台模拟驾驶台进行联合实训为例，介绍上述模拟驾驶系统的联合实训的实现过程：
40.步骤1，司机学员1通过cr400af模拟驾驶台l1上的多机实训控制器，选择练习线路【高铁仿真线路】和实训内容【联机实训一、路遇响墩】。根据线下同伴间的协商，在多机人机交互界面，进入同一个实训群组【高铁仿真线路-群组1】当中。
41.司机学员2通过crh380b模拟驾驶台l2上的多机实训控制器，选择练习线路【高铁仿真线路】和实训内容【联机实训一、路遇响墩】。并在多机人机交互界面，进入同一个实训群组【高铁仿真线路-群组1】当中。
42.步骤2，多机数据处理服务器对请求加入群组的模拟驾驶台按线路【高铁仿真线路】进行过滤，不符合条件的不允许加入【群组1】。
43.多机数据处理服务器对群组内的模拟驾驶台l1和模拟驾驶台l2数据进行采集，将采集的各机车位置数据传递给ctc调度集中控制仿真系统和车站联锁控制系统，并获取上述系统中各区间及车站股道的机车信号，将信号及其他从机车采集的数据，通过网络通信服务分发到群组内模拟驾驶台l1和模拟驾驶台l2。
44.待监测到模拟驾驶台l1或模拟驾驶台l2实训结束后，延时5分钟，多机数据处理服务器将组群中实训结束的模拟驾驶台清除出群。
45.步骤3，ctc调度集中控制仿真系统，按各实训【群组1】的线路信号模式【atp】生成对应的控制线程1，控制线程1根据各模拟驾驶台机车位置【丙站】，及实训计划安排、侧线发车，下发调度指令，例如，安排模拟驾驶台l1在侧线4道上行股道发车，模拟驾驶台l2在侧线6上行股道发车。延时10秒后，开放模拟驾驶台l1的发车信号双黄闪灯，模拟驾驶台l1出站后，延时10秒，开放模拟驾驶台l2的发车信号双黄闪灯。
46.并且，ctc调度集中控制仿真系统在运行中根据两列车的空闲闭塞分区数量，按照c2、c3自动闭塞模式，生成线路各闭塞分区的信号(绿5、绿4、绿3、绿2、绿、绿黄、黄、红黄等)通过网络通信服务器发送给各列车的多机实训控制器，便于机车运行监控模拟装置进行行车安全防护。
47.步骤4，车站联锁仿真系统在ctc非常站控模式下，根据站内机车所在股道，按照进路表，延时10秒自动开放进路。在分散自律控制模式下，由ctc调度集中控制仿真系统发出指令，控制进路开放与锁闭。
48.步骤5-1，模拟驾驶台l1的多机实训控制器，接收多机数据处理服务器分发的模拟驾驶台l2数据和地面信号、机车信号数据；把地面信号通过网络通信服务器发送到本模拟驾驶台的多机视景系统，把机车信号通过网络通信服务器发送到本模拟驾驶台的信号接收装置atp。
49.在演练中，模拟驾驶台l1的多机实训控制器，收到教员控制终端发的特殊数据【放置响墩】，判断司机学员1的响墩放置完毕，且放置在机车后方后，通过多机数据处理服务器将特殊数据【放置响墩】转发给模拟驾驶台l2的多机实训控制器。模拟驾驶台l1运行至【丁站】停车后，结束实训。
50.步骤5-2，模拟驾驶台l2多机实训控制器，接收多机数据处理服务器分发的模拟驾驶台l1数据和地面信号、机车信号数据。把地面信号通过网络通信服务器发送到本模拟驾驶台的多机视景系统，把机车信号通过网络通信服务器发送到本模拟驾驶台的信号接收装置atp。
51.在演练中，收到多机数据处理服务器发的特殊数据【放置响墩】，发送给模拟驾驶台l2的多机视景仿真系统在显示画面中生成响墩，当模拟驾驶台l2运行至响墩后，发出模拟爆炸声，待模拟驾驶台l2的司机按规定处理后，运行至【丁站】停车后，结束实训。
52.步骤6-1，在司机学员1操作模拟驾驶台l1的演练中，模拟驾驶台l1的多机视景仿真系统通过网络通信服务器，接收到多机数据处理服务器分发的模拟驾驶台l2数据后，得到群组内模拟驾驶台l2的机车型号和数量及其位置，生成同步显示画面，即在【丙站】6道上行生成模拟驾驶台l2的动车组crh380b，然后按照模拟驾驶台l2机车的速度、位置进行同步运行。
53.步骤6-2，在司机学员2操作模拟驾驶台l2的演练中，模拟驾驶台l2的多机视景仿真系统通过网络通信服务器，接收到多机数据处理服务器分发的模拟驾驶台l1数据后，得到群组内模拟驾驶台l1的机车型号和数量及其位置，生成同步显示画面，即在【丙站】3道上行生成模拟驾驶台1的动车组cr400af，然后按照模拟驾驶台l1动车组的速度、位置进行同步运行。通过网络通信服务器接收多机实训控制器的特殊事件【放置响墩】后，生成同步显
示画面，在响墩放置的位置生成模拟响墩，在模拟驾驶台l2车压过之后，发出模拟爆炸声。
54.以上是两个模拟驾驶台进行联合实训的例子，当两个以上的模拟驾驶台进行联合实训时，例如三个模拟驾驶台联合实训，需要多机数据处理服务器向每个模拟驾驶台的多机实训控制器发送其他两组模拟驾驶台数据，该模拟驾驶台的多机视景仿真系统需要同步显示其他两个模拟驾驶台的画面。
55.与现有技术中的模拟驾驶装置进行单车实训或者沙盘中纯虚拟实训相比，本发明的模拟驾驶系统，实现的是多列机车的联合实训，能够较为真实的反应各机车在线路上的互相影响，如机车信号、非正常处置，模拟真实机车行驶环境，学员能够更容易理解和掌握相应培训内容，达到预期培训效果。
56.最后应当说明的是：
57.上面步骤5-1、步骤5-2、步骤6-1和步骤6-2之间并不是用于限定步骤的先后顺序，步骤5-1、步骤5-2体现的是两个学员分别进行实训演练的过程，然后步骤6-1、步骤6-2体现的是在实训演练过程中各学员操作模拟驾驶台的多机视景仿真系统的画面同步显示过程。
58.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。