城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)及用其進(jìn)行仿真的方法
【專利摘要】一種城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，包括模擬軌道、模擬列車、N個模擬車站和模擬調(diào)度工作站：各模擬車站安裝觸發(fā)發(fā)送模塊，模擬列車安裝譯碼器和無線通信傳輸模塊，模擬調(diào)度工作站包括接收模塊Ⅰ、備用接收模塊Ⅱ、計(jì)算機(jī)和顯示屏幕；所述觸發(fā)發(fā)送模塊用于向模擬列車發(fā)送本車站哈夫曼編碼，接收模擬列車進(jìn)站或出站信息；譯碼器用于接收模擬車站發(fā)送的哈夫曼編碼并譯碼，將此編碼連同模擬列車的二進(jìn)制編號組成字符串發(fā)送至模擬調(diào)度工作站；所述接收模塊Ⅰ和備用接收模塊Ⅱ用于接收模擬列車發(fā)送的字符串并將其輸送計(jì)算機(jī)處理。該仿真系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通列車定位仿真，運(yùn)行可靠，仿真方法操作簡便，界面人性化簡潔友好，維護(hù)周期短，成本低。
【專利說明】城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)及用其進(jìn)行仿真的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，特別是一種城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]地鐵列車定位系統(tǒng)的要求是精確性、連續(xù)性、覆蓋性、可靠性、安全性和可維護(hù)性。目前地鐵列車定位所應(yīng)用的方法有軌道電路定位、計(jì)軸定位、查詢-應(yīng)答器定位、測速定位、交叉感應(yīng)回線定位、無線通信定位等，以上定位技術(shù)都已在各個城市的軌道交通中得到了很好的應(yīng)用，但已有用于教學(xué)的仿真系統(tǒng)，存在如下不足:
1.仿真系統(tǒng)過于復(fù)雜，與教學(xué)實(shí)際需要脫節(jié)，甚至有些與實(shí)際的教學(xué)需要不符，使用率不尚;
2.二是設(shè)備成本高，采購周期較長；
3.三是每個城市軌道交通采用的定位技術(shù)、設(shè)備不一定相同，針對性不強(qiáng)；4.維護(hù)費(fèi)用高，維護(hù)周期較長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一套操作簡單的城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)及用其進(jìn)行仿真的方法，以克服已有技術(shù)所存在的上述不足，滿足鐵路院校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，包括模擬列車、N個模擬車站和模擬調(diào)度工作站:
所述模擬列車上安裝譯碼器和無線通信傳輸模塊，所述各模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆税惭b車站觸發(fā)發(fā)送模塊，
所述模擬調(diào)度工作站包括接收模塊I和備用接收模塊II以及與其連接的計(jì)算機(jī)和顯不屏蒂；
所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊用于發(fā)送本車站哈夫曼編碼，以及接收模擬列車進(jìn)站或出站時發(fā)送的信息；
所述譯碼器用于接收模擬列車所行駛過之模擬車站發(fā)送的哈夫曼編碼并譯碼，將此編碼連同模擬列車自身的二進(jìn)制編號組成字符串發(fā)送至模擬調(diào)度工作站；
所述無線通信傳輸模塊用于發(fā)送本模擬列車進(jìn)站或出站信息；
所述接收模塊I和備用接收模塊II用于接收模擬列車發(fā)送的包括車站哈夫曼編碼以及模擬列車進(jìn)站或出站信息的字符串，并將其輸送計(jì)算機(jī)處理；
所述計(jì)算機(jī)用于將接收模塊I和備用接收模塊II收到的信息進(jìn)行計(jì)算、分析、最終確定模擬列車的位置或模擬列車之間的距離并通過顯示屏幕顯示；上述N的取值為2-10之間的任意整數(shù)。
其進(jìn)一步的技術(shù)方案是: 所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊包括編碼器/譯碼器和無線通信傳輸模塊，
所述接收模塊I和備用接收模塊II包括無線通信傳輸模塊；
所述譯碼器采用:以變量數(shù)據(jù)速率達(dá)到1.4 GBd帶CIMT功能的譯碼器；
所述無線通信傳輸模塊采用:參數(shù)為GFSK調(diào)制方式、可靠傳輸距離在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的無線通信傳輸模塊。
[0005]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:
一種城市軌道交通列車定位仿真方法，所述仿真方法是運(yùn)用上述城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，通過模擬調(diào)度工作站接收通過模擬車站的模擬列車所發(fā)送的哈夫曼編碼信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算、分析，從而得到模擬列車的位置，具體步驟如下:
(1)構(gòu)建哈夫曼樹，將每個模擬車站編制一個唯一的二進(jìn)制編碼:
假設(shè)各個模擬車站均以某站為始發(fā)站，該站的權(quán)值為0，以各個模擬車站距某站的距離為權(quán)值，得到每個車站唯一的一個以二進(jìn)制為單位的編碼；
(2)安裝觸發(fā)發(fā)送模塊、接收模塊I和備用接收模塊II:
將兩個車站觸發(fā)發(fā)送模塊分別安置在模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆耍?br> 將接收模塊I和備用接收模塊II安置在模擬調(diào)度工作站上；
(3)拖動模擬列車，當(dāng)模擬列車行駛過該車站時:
A駛?cè)攵说能囌居|發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼，
B模擬列車之無線通信傳輸模塊將接收的車站哈夫曼二進(jìn)制編碼送譯碼器，譯碼器連同模擬列車本身的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼后組成字符串，
C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II ；
當(dāng)模擬列車離開該車站時:
A駛出端的車站觸發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊再次向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼，
B譯碼器再次將哈夫曼編碼、連同模擬列車的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼、并組成字符串，
C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊；
(4)模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II將以上接收的數(shù)據(jù)信息送計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和定位計(jì)算，從而確定:
A通過駛?cè)牒婉偝龅南群蟠_定運(yùn)行方向；
B通過列車速度與運(yùn)行時間的關(guān)系得到列車的位置，并通過顯示屏幕顯示；
C若同時有若干列車在模擬軌道運(yùn)行，可通過前后列車的距離之差可以確定前后兩列列車之間的距離。
[0006]由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明之城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)及用其進(jìn)行仿真的方法
具有如下有益效果:
1.本發(fā)明之城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)編程為系統(tǒng)核心通過接收模擬車站發(fā)送的哈夫曼編碼計(jì)算得出模擬列車的位置，以及前后兩車之間的間隔，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通列車定位仿真。計(jì)算機(jī)編程結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，維護(hù)周期短，成本低廉。
[0007]2.本發(fā)明之城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)列車定位仿真，通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)模擬列車定位，運(yùn)行可靠，操作簡單、方便，界面人性化簡潔友好，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1:本發(fā)明之城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:
10-模擬軌道，20-模擬列車、31、32、……3N-模擬車站，40-模擬調(diào)度工作站，1-接收模塊，I1-備用接收模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例一
一種城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)包括模擬軌道10、模擬列車、3個模擬車站:模擬車站31、模擬車站32、模擬車站33和模擬調(diào)度工作站40:
所述模擬列車上安裝譯碼器和無線通信傳輸模塊，所述各模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆税惭b車站觸發(fā)發(fā)送模塊，
所述模擬調(diào)度工作站包括接收模塊I和備用接收模塊II以及與其連接的計(jì)算機(jī)和顯示屏幕；(設(shè)置兩個接收模塊的原因一是為了計(jì)算精確，二是為了在出現(xiàn)一個模塊故障的時候另一個模塊還可以繼續(xù)工作)；
所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊用于發(fā)送本車站哈夫曼編碼，以及接收模擬列車進(jìn)站或出站時發(fā)送的信息；
所述譯碼器用于接收模擬列車所行駛過之模擬車站發(fā)送的哈夫曼編碼并譯碼，將此編碼連同模擬列車自身的二進(jìn)制編號組成字符串發(fā)送至模擬調(diào)度工作站；
所述無線通信傳輸模塊用于發(fā)送本模擬列車進(jìn)站或出站信息；
所述接收模塊I和備用接收模塊II用于接收模擬列車發(fā)送的包括車站哈夫曼編碼以及模擬列車進(jìn)站或出站信息的字符串，并將其輸送計(jì)算機(jī)處理；
所述計(jì)算機(jī)用于將接收模塊I和備用接收模塊II收到的信息進(jìn)行計(jì)算、分析、最終確定模擬列車的位置或模擬列車之間的距離并通過顯示屏幕顯示；上述N的取值為2-10之間的任意整數(shù)。
[0010]所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊包括譯碼器和無線通信傳輸模塊，
所述接收模塊I和備用接收模塊II包括無線通信傳輸模塊；
所述譯碼器采用:以變量數(shù)據(jù)速率達(dá)到1.4 GBd帶CIMT功能的譯碼器；
所述無線通信傳輸模塊采用:參數(shù)為GFSK調(diào)制方式、可靠傳輸距離在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的無線通信傳輸模塊。
[0011]實(shí)施例二
一種城市軌道交通列車定位仿真方法，所述仿真方法是運(yùn)用實(shí)施例一所述城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，通過模擬調(diào)度工作站接收通過模擬車站的模擬列車所發(fā)送的哈夫曼編碼信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算、分析，從而得到模擬列車的位置，具體步驟如下:
(I)構(gòu)建哈夫曼樹，將每個模擬車站編制一個唯一的二進(jìn)制編碼:
假設(shè)各個模擬車站均以某站為始發(fā)站，該站的權(quán)值為0，以各個模擬車站距某站的距離為權(quán)值，得到每個車站唯一的一個以二進(jìn)制為單位的編碼；
(2)安裝觸發(fā)發(fā)送模塊、接收模塊I和備用接收模塊II:
將兩個車站觸發(fā)發(fā)送模塊分別安置在模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆耍?br> 將接收模塊I和備用接收模塊II安置在模擬調(diào)度工作站上；(設(shè)置兩個接收模塊的原因一是為了計(jì)算精確，二是為了在出現(xiàn)一個模塊故障的時候另一個模塊還可以繼續(xù)工作)'
(3)拖動模擬列車，當(dāng)模擬列車行駛過該車站時:
A駛?cè)攵说能囌居|發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼，
B模擬列車之無線通信傳輸模塊將接收的車站哈夫曼二進(jìn)制編碼送譯碼器，譯碼器連同模擬列車本身的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼后組成字符串，
C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II ；
當(dāng)模擬列車離開該車站時:
A駛出端的車站觸發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊再次向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼，
B譯碼器再次將哈夫曼編碼、連同模擬列車的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼、并組成字符串，
C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊；
(4)模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II將以上接收的數(shù)據(jù)信息送計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和定位計(jì)算，從而確定:
A通過駛?cè)牒婉偝龅南群蟠_定運(yùn)行方向；
B通過列車速度與運(yùn)行時間的關(guān)系得到列車的位置，并通過顯示屏幕顯示；
C若同時有若干列車在模擬軌道運(yùn)行，可通過前后列車的距離之差可以確定前后兩列列車之間的距離。
【權(quán)利要求】
1.一種城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述仿真系統(tǒng)包括模擬軌道(10)、模擬列車(20)^個模擬車站(31、32、……3N)和模擬調(diào)度工作站(40): 所述模擬列車上安裝譯碼器和無線通信傳輸模塊，所述各模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆税惭b車站觸發(fā)發(fā)送模塊， 所述模擬調(diào)度工作站包括接收模塊I和備用接收模塊II以及與其連接的計(jì)算機(jī)和顯不屏蒂; 所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊用于發(fā)送本車站哈夫曼編碼，以及接收模擬列車進(jìn)站或出站時發(fā)送的信息； 所述譯碼器用于接收模擬列車所行駛過之模擬車站發(fā)送的哈夫曼編碼并譯碼，將此編碼連同模擬列車自身的二進(jìn)制編號組成字符串發(fā)送至模擬調(diào)度工作站； 所述無線通信傳輸模塊用于發(fā)送本模擬列車進(jìn)站或出站信息； 所述接收模塊I和備用接收模塊II用于接收模擬列車發(fā)送的包括車站哈夫曼編碼以及模擬列車進(jìn)站或出站信息的字符串，并將其輸送計(jì)算機(jī)處理； 所述計(jì)算機(jī)用于將接收模塊I和備用接收模塊II收到的信息進(jìn)行計(jì)算、分析、最終確定模擬列車的位置或模擬列車之間的距離并通過顯示屏幕顯示；上述N的取值為2-10之間的任意整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，其特征在于: 所述車站觸發(fā)發(fā)送模塊包括譯碼器和無線通信傳輸模塊， 所述接收模塊I和備用接收模塊II包括無線通信傳輸模塊； 所述譯碼器采用:以變量數(shù)據(jù)速率達(dá)到1.4 GBd帶CIMT功能的譯碼器； 所述無線通信傳輸模塊采用:參數(shù)為GFSK調(diào)制方式、可靠傳輸距離在3000米左右、UART TTL/RS485/RS232/USB接口的無線通信傳輸模塊。
3.一種城市軌道交通列車定位仿真方法，其特征在于:所述仿真方法是運(yùn)用權(quán)利要求1所述城市軌道交通列車定位仿真系統(tǒng)，通過模擬調(diào)度工作站接收通過模擬車站的模擬列車所發(fā)送的哈夫曼編碼信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算、分析，從而得到模擬列車的位置，具體步驟如下: (1)構(gòu)建哈夫曼樹，將每個模擬車站編制一個唯一的二進(jìn)制編碼: 假設(shè)各個模擬車站均以某站為始發(fā)站，該站的權(quán)值為0，以各個模擬車站距某站的距離為權(quán)值，得到每個車站唯一的一個以二進(jìn)制為單位的編碼； (2)安裝觸發(fā)發(fā)送模塊、接收模塊I和備用接收模塊II: 將兩個車站觸發(fā)發(fā)送模塊分別安置在模擬車站的駛?cè)攵撕婉偝龆耍? 將接收模塊I和備用接收模塊II安置在模擬調(diào)度工作站上；' (3)拖動模擬列車，當(dāng)模擬列車行駛過該車站時: A駛?cè)攵说能囌居|發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼， B模擬列車之無線通信傳輸模塊將接收的車站哈夫曼二進(jìn)制編碼送譯碼器，譯碼器連同模擬列車本身的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼后組成字符串， C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II ； 當(dāng)模擬列車離開該車站時: A駛出端的車站觸發(fā)發(fā)送模塊通過無線通信傳輸模塊再次向模擬列車發(fā)送模擬車站的哈夫曼二進(jìn)制編碼， B譯碼器再次將哈夫曼編碼、連同模擬列車的二進(jìn)制編碼進(jìn)行譯碼、并組成字符串， C模擬列車通過無線通信傳輸模塊發(fā)送至模擬調(diào)度工作站的接收模塊； (4)模擬調(diào)度工作站的接收模塊I或備用接收模塊II將以上接收的數(shù)據(jù)信息送計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和定位計(jì)算，從而確定: A通過駛?cè)牒婉偝龅南群蟠_定運(yùn)行方向； B通過列車速度與運(yùn)行時間的關(guān)系得到列車的位置，并通過顯示屏幕顯示； C若同時有若干列車在模擬軌道運(yùn)行，可通過前后列車的距離之差可以確定前后兩列列車之間的距離。
【文檔編號】B61L25/02GK104504986SQ201410745676
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】黃聰, 吳建軍, 關(guān)瓊, 蔣笑宇, 唐勻生, 吳昕慧 申請人:柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院