一种轨道交通弱电设备培训系统及方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道交通弱电设备培训系统及方法。

背景技术

在目前市场上用于城市轨道交通车载子系统驾驶室培训形式主要分为两种，一种是采用单驾驶台模拟线路运行进行培训演练，另一种是采用双驾驶台组合成一辆仿真列车模拟线路运行进行培训演练，这两种模拟运行的演练方式均存在一定的弊端。

当采用单驾驶台模拟线路运行进行培训演练时，列车驾驶的方向只能按照固定上行或固定下行这种单一的运行场景进行演练，这种方式极大的限制驾驶员培训的内容，如无法进行站前、站后折返、ATB无人自动折返、列车救援等一系列需要换端折返的场景进行模拟线路演练，会造成培训过程不连贯、演练场景不充分等问题。

当采用双驾驶台组合成一辆仿真列车模拟线路运行进行培训演练时，虽然能够一定程度上的还原现场真实的驾驶状态，但是会增加大量设备和线路连接，使驾驶室的系统变得更加复杂故障点增多，并且大幅度提高了培训设备的制造成本和维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种轨道交通弱电设备培训系统，采用单驾驶台也能实现采用双驾驶台进行培训演练的培训内容。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

首先，提供了一种轨道交通弱电设备培训系统，包括：

列车驾驶室，所述列车驾驶室设有司机操纵台和虚拟控制盘；

钥匙，用于控制列车驾驶室的激活状态；

列车管理系统，所述列车管理系统采用双通道与列车驾驶室链接，并对应两个通道分别提供列车左端和右端的实时运行数据和相应控制单元状态信息，根据钥匙的激活状态变化自动选择通道；

列车自动控制系统，所述列车自动控制系统设有左右两个控制端，两个控制端与列车驾驶室链接，并对应提供列车两端的相关模拟运行数据，根据钥匙的激活状态变化自动选择其中一个控制端链接列车驾驶室；

视景系统，所述视景系统包括三维视景画面显示端以及与动态数据服务器链接的服务端；所述三维视景画面显示端设有前向视景显示器和站台视景显示器，实时同步显示列车运行时的视景及轨旁设备和线路情况的动态变化；所述服务端根据钥匙激活状态和列车驾驶室链接外部系统的状态，动态选取数据服务器中所要链接的数据，并自动调整三维视景画面显示端的三维视景画面显示。

优选的，所述钥匙的激活形式包括通过实体钥匙进行激活，所述司机操纵台上设有实体钥匙插孔，且对应实体钥匙插孔设有激活位，当实体钥匙旋转到激活位表示实现实体钥匙激活。

优选的，所述钥匙的激活形式还包括通过虚拟控制盘上的虚拟钥匙A进行激活，以及列车自动控制系统根据特定条件触发虚拟钥匙B进行激活。

优选的，所述虚拟钥匙A与实体钥匙具有绑定关系，当实体钥匙处于激活状态下虚拟钥匙A在左端激活位时，则表示左端驾驶室被激活；当实体钥匙处于激活状态下虚拟钥匙A在右端激活位时，则表示右端驾驶室被激活，虚拟钥匙A只有左端激活位或右端激活位两种状态且有互斥关系；

所述虚拟钥匙B在列车满足无人自动折返条件时且实体钥匙处于未激活位时，自动激活驾驶室，当列车退出ATB模式时，虚拟钥匙B由激活状态变为未激活状态，当虚拟钥匙B在激活状态时激活实体钥匙，则虚拟钥匙B由激活状态变为未激活状态。

优选的，当列车管理系统通过通道1与列车驾驶室链接时，提供列车左端实时运行数据和相应控制单元状态信息；当列车管理系统通过通道2与列车驾驶室链接时，提供列车右端实时运行数据和相应控制单元状态信息。

优选的，当左端控制端与列车驾驶室链接时，提供列车左端相关模拟运行数据；当右端控制端与列车驾驶室链接时，提供列车右端相关模拟运行数据。

其次，提供了一种轨道交通弱电设备培训方法，采用所述的培训系统进行培训，包括如下步骤：

通过钥匙控制列车驾驶室的激活状态；

由钥匙的激活状态变化自动选择通道与列车驾驶室链接、自动选择其中一个控制端链接列车驾驶室，以及视景系统自动调整三维视景画面显示端的三维视景画面显示。

优选的，人工折返换端开始前，实体钥匙处于激活位、虚拟钥匙A处于右端激活位、虚拟钥匙B处于未激活位，驾驶室与外部系统链接状态分别为：驾驶室链接列车管理系统通道2和列车自动控制系统右端，视景系统服务端链接列车右端视景数据，并在三维视景画面显示端显示下行运营方向的三维视景画面；

做人工换端折返流程，先将实体钥匙旋转至未激活位，再将虚拟钥匙A选择至左端激活位，虚拟钥匙B则保持在未激活位，此时驾驶室与列车管理系统和列车自动控制系统均处于无链接状态，视景系统的服务端则保持在链接列车右端视景数据，视景系统的三维视景画面显示端显示画面仍处于下行运营方向；

将实体钥匙再次旋转至激活位，虚拟钥匙A保持在左端激活位，虚拟钥匙B保持在未激活位，此时驾驶室重新与列车管理系统的通道2和列车自动控制系统左端链接，视景系统服务端根据钥匙激活状态和驾驶室与外部系统的链接状态自动切换到列车左端数据，并在三维视景画面显示端显示相应的三维视景画面，在视景系统三维视景画面显示端投射画面前，服务端和轨旁设备做信息同步。

优选的，有人自动折返换端开始前，列车运行至可自动折返区域，此时钥匙激活状态为：实体钥匙处于激活位、虚拟钥匙A处于左端激活位、虚拟钥匙B处于未激活位；驾驶室与外部系统链接状态为：驾驶室链接列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端，视景系统服务端链接列车左端视景数据并在三维视景画面显示端显示上行运营方向的三维视景画面；

执行人工自动换端折返流程，将实体钥匙旋转至未激活位，驾驶室与列车管理系统的双通道和列车自动控制系统左右两端均保持链接，虚拟钥匙A检测到驾驶室与列车自动控制系统两端链接，自动将激活位切换至右端，视景系统服务端则同时链接列车左右两端的视景数据，三维视景画面显示端则保持在上行运营方向的视景画面不变；

将实体钥匙再次旋转至激活位，虚拟钥匙A保持在右端激活位，虚拟钥匙B保持在未激活位，此时驾驶室断开与列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端的链接，视景系统根据钥匙激活状态和驾驶室与外部系统的链接变化，视景系统服务端自动断开左端视景数据的链接关系，三维视景画面显示端则切换视景画面至下行运营方向，且三维视景画面显示端投射画面前，服务端和轨旁设备做信息同步。

优选的，无人自动折返换端前，列车先由有人驾驶转化为无人驾驶模式；

列车满足ATB模式转换条件，实体钥匙由激活位旋转至非激活位，虚拟钥匙A在左端激活位，虚拟钥匙B检测到实体钥匙在未激活位且列车进入ATB模式时自动旋至激活位，此时驾驶室与外部系统链接状态为：驾驶室链接列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端，视景系统的服务端链接列车左端视景数据并在三维视景画面显示端显示上行运营方向的三维视景画面；

列车自动运行至设定位置后虚拟钥匙B自动切换至非激活位，驾驶室与列车管理系统的双通道和列车自动控制系统左右两端均保持链接，虚拟钥匙A检测到驾驶室与列车自动控制系统两端链接时，自动将激活位切换至另外一端，实体钥匙维持在未激活位，视景系统的服务端则同时链接列车左右两端的视景数据，三维视景画面显示端则保持在上行运营方向的视景画面不变；

在虚拟钥匙A自动切换至右端激活位，将虚拟钥匙B重新激活，同时断开列车管理系统的通道1和列车自动控制系统左端的链接，实体钥匙维持在未激活位，视景系统根据钥匙激活和驾驶室与外部系统的链接状态变化，视景系统服务端自动断开左端视景数据的链接关系，三维视景画面显示端则切换视景画面至下行运营方向，三维视景画面显示端投射画面前，服务端和轨旁设备做信息同步。

本发明采用的技术方案，设置一个列车驾驶室，并通过钥匙控制列车驾驶室的激活状态，即实现车头激活端变化，虚拟切换运行方向，实现列车驾驶室的虚拟切换，因此，具有如下有益效果：

使用单个驾驶室设备和系统软件就可以实现列车有人折返和列车救援等一系列人工折返换端场景培训；

使用单个驾驶室设备和系统软件就可以实现列车站前、站后有人自动折返等一系列有人自动折返场景培训；

使用单个驾驶室设备和系统软件就可以实现ATB模式下的无人自动折返换端等一系列无人自动折返场景培训；

视景系统使用一个三维视景显示屏满足各种折返换端场景下的视景画面切换，在各种折返换端场景下，驾驶室前方的三维视景画面随车头激活端变化同步切换，并且能同步三维视景画面内轨旁设备的状态。

因此，利用单个驾驶室设备及系统软件完成正常需要两套设备完成的各种折返换端线路模拟运行场景演练，从而降低城市轨道交通司机培训设备的制造成本和维护成本。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是本发明的轨道交通弱电设备培训系统驾驶室组成示意图；

图2是人工折返换端场景图；

图3是有人自动折返换端场景图；

图4是无人自动折返换端场景(前置步骤)图；

图5是无人自动折返换端场景图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本实施方式中，以列车的其中一端为左端，另一端为右端，左端和右端是在运行方向上相对的关系，而并非常规意义上的“左”方向和“右”方向。

本发明实施例提供了一种使用单个驾驶室的轨道交通弱电设备培训系统，以及通过单驾驶台虚拟切换运行方向的方法。下面将从单个驾驶室的系统结构组成与列车驾驶室的激活形式两个方面说明。列车驾驶室的激活形式分别从钥匙激活状态和驾驶室与外部通信状态两个角度说明。

为了实现单驾驶台自由切换运行方向，如图1所示，该轨道交通弱电设备培训系统主要包括列车管理系统、列车自动控制系统、视景系统、输入/输出控制系统以及其他硬件设备。

其中，所述列车驾驶室设有司机操纵台和虚拟控制盘。并且还设有钥匙，用于控制列车驾驶室的激活状态，即实现车头激活端变化，虚拟切换运行方向，实现列车驾驶室的虚拟切换。列车管理系统、列车自动控制系统、视景系统、输入/输出控制系统以及其他硬件设备模拟实际列车和信号系统中对应的设置。

所述列车管理系统分为双通道与列车驾驶室链接，并具备列车相应单元控制、监控和诊断功能，包括模拟列车的牵引、辅助、制动以及车门等子系统的状态显示。

列车管理系统通过通道1与列车驾驶室链接时，提供车辆左端实时运行数据和相应控制单元状态信息。列车管理系统通过通道2与列车驾驶室链接时，提供车辆右端实时运行数据和相应控制单元状态信息。列车管理系统通道的选择均根据钥匙的激活状态变化自动选择。

所述列车自动控制系统，是使用模拟信号系统车载软件代替真实车载机柜，包括列车自动防护系统(ATP)与列车自动驾驶系统(ATO)。使用ZC子系统提供的移动授权以及由CBI子系统提供的进路信息计算的移动授权，对列车运行安全进行自动防护。实现列车自动发车、自动站停、自动开关门、自动折返、自动投入和退出运行等自动驾驶功能。

列车自动控制系统，分为左右两个控制端与列车驾驶室链接，分别为左端ATP与ATO应用软件和右端ATP与ATO应用软件。当左端ATP与ATO应用软件与驾驶室链接时，提供列车左端相关模拟运行数据；当右端ATP与ATO应用软件与驾驶室链接时，提供列车右端相关模拟运行数据。两个控制端会根据钥匙激活状态变化自动选择哪一端链接驾驶室。

视景系统分为前端，即三维视景画面显示端，后端，即与动态数据服务器链接的服务端。其中前端采用计算机生成图像(CGI)的方式实现，通过前向视景显示器和站台视景显示器，实时同步显示车辆运行时的视景及其轨旁设备和线路情况的动态变化。后端根据钥匙激活状态和驾驶室链接外部系统的状态动态选取数据服务器中所要链接的数据，并自动调整前端的三维视景画面显示。

输入、输出控制系统主要对司机操纵台、司机控制器、电气设备柜上的各类按钮、各类开关的动作进行实时采集，对速度表、气压表、各类指示灯、开关进行实时的输出控制，可实现故障信息的显示。

其他硬件设备，包括列车驾驶室中一些电气开关、设备旋钮、仪器仪表等。

进一步地，列车驾驶室有三种激活形式，其一是司机操纵台上的实体钥匙激活驾驶室；其二是虚拟控制盘上的虚拟钥匙A激活驾驶室；其三是列车自动控制系统软件内部根据特定条件触发的虚拟钥匙B激活驾驶室。

实体钥匙激活驾驶室是指当实体钥匙旋转到激活位表示驾驶室被激活。虚拟钥匙A与实体钥匙具有绑定关系，即实体钥匙处于激活状态下虚拟钥匙A在左端激活位时，则表示左端驾驶室被激活，当实体钥匙处于激活状态下虚拟钥匙A在右端激活位时，则表示右端驾驶室被激活。无实体钥匙激活状态下虚拟钥匙A不论处于哪种激活位都无法激活驾驶室，虚拟钥匙A只有左端激活位或右端激活位两种状态且有互斥关系。虚拟钥匙B一般情况下处于未激活位，当列车满足无人自动折返条件时(具备进入ATB模式条件)且实体钥匙处于未激活位时，虚拟钥匙B自动激活驾驶室。当列车退出ATB模式时，虚拟钥匙B由激活状态变为未激活状态，当虚拟钥匙B在激活状态时激活实体钥匙，则虚拟钥匙B由激活状态变为未激活状态，即虚拟钥匙B与实体钥匙存在互斥关系。

如表1所示，驾驶室系统与钥匙激活状态结合形成三种折返换端场景，即列车在任意地点进行人工折返换端、有人自动折返换端和无人自动折返换端。

表1：

可以理解的是，表1所述的三种折返换端场景仅表明列车由左端向右端换端的情况，若列车由右端向左端换端时则对应的钥匙激活状态、与外部系统链接状态和视景系统的左右端控制、链接通道与表1中的三种场景相反。

实例1：列车在全线任意一个区域内，单驾驶台完成人工折返过程，即人工折返换端场景。

场景描述：如图2所示，当01号列车在正线站台出站因车辆故障导致列车降级后无法继续投入运营时，需要换端回库。符合表1中人工折返换端场景。

司机驾驶列车驶出T1002区段进入X02信号机内方时。此时钥匙激活状态为：实体钥匙处于激活位、虚拟钥匙A处于右端激活位、虚拟钥匙B处于未激活位。驾驶室与外部系统链接状态分别为：驾驶室链接列车管理系统通道2和列车自动控制系统右端，视景系统后端链接列车右端视景数据并在前端显示下行运营方向的三维视景画面。

司机准备做人工换端折返流程。司机先将实体钥匙旋转至未激活位，再将虚拟钥匙A人工选择至左端激活位，虚拟钥匙B则保持在未激活位。此时驾驶室与列车管理系统和列车自动控制系统均处于无链接状态，视景系统后端则保持在链接列车右端视景数据，因为此时正处于换端过程中，所以视景系统的前端显示画面仍处于下行运营方向。

司机将实体钥匙再次旋转至激活位，虚拟钥匙A保持在左端激活位，虚拟钥匙B保持在未激活位。此时驾驶室重新与列车管理系统的通道2和列车自动控制系统左端链接。视景系统后端根据钥匙激活状态和驾驶室与外部系统的链接状态自动切换到列车左端数据并在前端显示相应的三维视景画面，在视景系统前端投射画面前后端还需要和轨旁设备做信息同步，如换端后三维视景画面中的信号机、道岔等信号设备状态。

实例2：列车在全线任意一个可折返区域内，单驾驶台完成有人自动折返过程，即有人自动折返换端场景。

场景描述：如图3所示，当02号列车在折返轨处从上行运营方向折返换端至下行运营方向，符合表1中有人自动折返换端场景。

司机驾驶列车运行至T1004区段(可自动折返区域)，此时钥匙激活状态为：实体钥匙处于激活位、虚拟钥匙A处于左端激活位、虚拟钥匙B处于未激活位。驾驶室与外部系统链接状态为：驾驶室链接列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端，视景系统后端链接列车左端视景数据并在前端显示上行运营方向的三维视景画面。

司机在T1004区段做人工自动换端折返流程。司机将实体钥匙旋转至未激活位，为确保列车换端过程中和换端后不降级，驾驶室与列车管理系统的双通道和列车自动控制系统左右两端均保持链接，虚拟钥匙A检测到驾驶室与列车自动控制系统两端链接自动将激活位切换至另外一端(此处为右端)，视景系统后端则同时链接列车左右两端的视景数据，前端则保持在上行运营方向的视景画面不变。

司机将实体钥匙再次旋转至激活位，虚拟钥匙A保持在右端激活位，虚拟钥匙B保持在未激活位。此时驾驶室断开与列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端的链接。视景系统根据钥匙激活状态和驾驶室与外部系统的链接变化，视景系统后端自动断开左端视景数据的链接关系，前端则切换视景画面至下行运营方向，视景系统前端投射画面前还需要和轨旁设备做信息同步。

实例3：列车在始发站或终点站，单驾驶台完成无人自动折返过程，即无人自动折返换端场景。

场景描述：如图4、5所示，当03号列车在终点站做无人自动换端折返，由上行运营方向转为下行运营方向，符合表1中无人自动折返换端场景。

司机需要在T1001站台区段处将列车由有人驾驶转化为无人驾驶模式，当列车完全驶入T1001区段停准停稳后，列车满足ATB模式转换条件。司机将实体钥匙由激活位旋转至非激活位，虚拟钥匙A在左端激活位，虚拟钥匙B检测到实体钥匙在未激活位且列车进入ATB模式时自动旋至激活位。此时驾驶室与外部系统链接状态为：驾驶室链接列车管理系统通道1和列车自动控制系统左端，视景系统后端链接列车左端视景数据并在前端显示上行运营方向的三维视景画面。

列车自动运行至T1004折返轨停准停稳后虚拟钥匙B自动切换至非激活位，驾驶室与列车管理系统的双通道和列车自动控制系统左右两端均保持链接，虚拟钥匙A检测到驾驶室与列车自动控制系统两端链接自动将激活位切换至另外一端(此处为右端)，实体钥匙维持在未激活位。视景系统后端则同时链接列车左右两端的视景数据，前端则保持在上行运营方向的视景画面不变。

系统检测到虚拟钥匙A已自动切换至右端激活位将虚拟钥匙B重新激活，同时断开列车管理系统的通道1和列车自动控制系统左端的链接，实体钥匙维持在未激活位。视景系统根据钥匙激活和驾驶室与外部系统的链接状态变化，视景系统后端自动断开左端视景数据的链接关系，前端则切换视景画面至下行运营方向，视景系统前端投射画面前还需要和轨旁设备做信息同步。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。