基于HLA的分布式三维视景列车运行模拟器的设计与实现

介绍一种基于HLA的三维视景列车运行模拟器.该模拟器可以接入CTCS3列控系统仿真测试平台,以三维视景输出方式,模拟列车运行.同时,模拟器之间可以通过RTI互相连接,仿真多辆列车运行.对该模拟嚣的软件框架设计和各个功能模块实现进行简要介绍.     

视景仿真技术在郑州地铁1号线列车自动监控系统中的应用

通过列车运行视景仿真系统,可将视景仿真技术应用到城市轨道交通列车自动监控系统中。以郑州地铁1号线为例,介绍了列车运行视景仿真系统的建立过程。通过系统接口通信,ATS(列车自动监控)系统实现了对列车运行视景仿真系统的列车自动追踪功能、信号控制功能,以及信号设备状态监控功能。经过仿真测试验证,视景系统图像输出流畅,可真实描述地铁列车的运行场景;视景系统与ATS系统结合能模拟ATS系统对在线列车的主要监控功能,具有良好的实时控制性与稳定性。     

Creator/Vega及其在列车运行视景仿真系统中的应用

视景仿真是虚拟现实的重要组成部分。介绍了开发所需要的软件Creator和Vega，结合列车运行视景仿真的实例说明了利用Creator和Vega软件创建实时仿真程序的过程。仿真结果表明，基于Creator／Vega的列车运行视景仿真系统取得了很好的效果。     

三维视景建模在地铁运行仿真中的应用

提出以MSTS(微软模拟列车平台)为底层建模平台的三维视景仿真技术,并利用该平台对列车运行的三维视景进行了仿真,且通过XNA技术实现了底层模型的显示和操作。以郑州地铁1号线为例,对信号机、道岔和轨道等与地铁信号系统紧密相关模型搭建工作作了介绍;同时结合地铁周边的实际情况,搭建了郑州地铁1号线的真实运营场景。可为城市轨道交通中地铁列车运行情况及相关技术的研究提供一种新思路。     

基于Unity3D的地铁线路三维模型自动生成的研究

地铁线路三维模型的自动生成有助于快速实现三维视景仿真。以线路平面和纵断面数据为基础,研究了线路路径点的坐标计算方法;采用Unity3D和C#程序,结合数据库技术,实现了数据读取与路径生成;采用线渲染器组件和生成Mesh网格的方法,实现了轨道、道岔等模型的创建;并通过Douglas–Peucker算法,实现对轨道三维模型的简化,有效提升了画面渲染速度和帧率;运用碰撞检测、消息广播等技术,实现了虚拟场景漫游和列车运行模拟。基于该研究开发的软件可快速构建地铁线路模型并进行驱动,为地铁运营场景仿真提供三维视景基础。     

基于MSTS的ATO系统功能模块仿真研究

基于MSTS微软火车模拟器开发的开源软件OR的研究基础,结合ATC系统结构框架,对列车运行三维视景系统仿真平台进行了研究,设计出基于MSTS的ATO系统功能模块仿真。运用.Net平台中的Socket网络通信技术建立的ATO系统功能模块仿真,实现了远程控制OR列车客户端运行的功能,整合后的控制模式为ATO系统的扩展性功能提供了通信接口和自动运行的控制基础,提高了列车运行三维仿真系统整体的真实性。对后期完善整个系统仿真平台具有重要的意义,达到了预期的设计目标和效果。     

地铁列车运行视景系统与ATO仿真模块的接口实现

提出一种基于微软模拟列车（MSTS）平台的地铁列车运行视景系统,介绍了视景系统的工作流程,实现了视景系统和列车自动驾驶子系统（ATO）仿真模块的接口,利用接口实现了ATO仿真模块对视景系统地铁列车客户端运行的跟踪控制,为今后在视景系统中对ATO进行的相关测试和研究提供了可能 ,同时也为城市轨道交通的相关研究提供了新思路。     

基于三维场景的铁路车站列车运行联锁控制仿真研究

联锁控制对铁路车站的调度指挥和列车的有序安全运行起着非常关键的作用。为保证铁路车站联锁控制及列车运行演练的真实性和安全性,提出铁路车站联锁控制及列车运行三维虚拟仿真的总体框架。从铁路车站联锁功能入手,设计车站联锁控制的数据结构、功能逻辑和联锁控制仿真算法,实现了铁路车站联锁的逻辑控制及人机交互仿真。采用面向对象的层次分级法,设计铁路车站设备三维模型的层次结构。通过创建预制体并修改其组件的方式,构建铁路车站列车运行三维虚拟场景模型。结合铁路线路逻辑模型,提出了面向联锁控制的列车运行虚拟寻路算法和列车运动驱动算法,利用该算法进行列车各车辆空间位置和姿态的连续计算,实现了在三维场景下铁路列车的启动,加减速运动,定点停车、换道等功能。在此基础上,在Unity引擎环境下开发了基于三维场景的铁路车站列车运行联锁控制虚拟仿真系统,该系统支持铁路车站联锁控制人机交互仿真,并可在铁路车站三维场景中的不同视角下,以可视化方式观察信号设备状态变化以及列车的动态运行情况。通过给定的站内列车调度计划表,利用所开发的系统进行了铁路车站联锁控制及列车运行三维仿真。仿真实例表明,所采用的方法及技术方案在车站联锁的仿真...     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

ATP安全制动模型在地铁列车三维仿真中的应用

基于MSTS开源平台,建立了郑州地铁1号线的列车运行三维仿真系统,将ATP安全制动模型应用于三维仿真中。本文介绍了三维仿真系统的结构和功能;选取了IEEE1474.1标准规定的ATP安全制动模型;对ATP安全制动曲线的算法进行了研究。以三维仿真系统中的线路数据为例,对速度控制模式曲线进行了仿真验证,实现了列车的ATP超速防护功能。列车运行控制原理与三维仿真系统深入结合的仿真研究,提高了三维仿真的真实性,为轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了参考。     

城市轨道交通列车驾驶仿真器研究

城市轨道交通列车驾驶仿真器是城市轨道交通部门进行技能培训的高科技设备,能够进行精确的列车操纵性能仿真和逼真的列车驾驶环境仿真。基本功能包括模拟操纵功能、列车动力学计算功能、故障判断培训功能、视景和声音仿真功能以及运动仿真功能。针对城市轨道交通特点,给出了轨道交通列车驾驶仿真器的运行仿真数学模型,提出采用分布式计算机体系结构、MPEG视频压缩技术和基于DirectSound技术的多媒体声音系统,设计具有4层5自由度液压运动平台的驾驶仿真器。并基于以上技术完成了北京地铁交流传动电动客车列车驾驶仿真器的研制,成功应用于北京地铁技术学校学员和北京地铁司机的教育培训。     

基于混合系统模型预测控制的列车优化运行

为保证列车高效率运行,需要对自动驾驶系统进行高效设计。列车运行过程具有高度非线性化的特性,针对这一特性,通过引入整数变量,建立基于混合系统的列车混合逻辑动态模型,其次考虑列车运行过程的多重约束,通过二次规划求解控制律。同时为了降低控制器计算量,在模型预测控制的基础上引入了阶梯式控制策略。最后利用Matlab仿真软件使其跟踪一条即定曲线,对所提的控制策略进行数值仿真。结果表明,该控制器可以在降低计算量的基础上,保证列车准时高效跟踪既定曲线,当改变控制器参数时,对跟踪效果有较大的影响。仿真结果对本文采用的方法进行了有效验证。     

上海城市轨道交通北翟路车辆段扩能工程仿真研究

车辆基地出入段(场)能力仿真分析是出入段(场)设计方案的关键组成部分之一,是满足正线运营能力的重要设计依据.在分析既有出入段(场)设计能力不足的基础上,充分考虑了实际列车运行的列车动力性能、阻力类别、信号系统与列车牵引设备反应时延等因素,对上海轨道交通2号线北翟路车辆段的出入段能力进行了仿真研究.所提供的仿真分析结果与...     

基于替代图的列车运行实时预测调度

对目前国内外列车运行优化调度的研究现状和方法进行了分析,进而结合替代图模型提出了一种基于预测控制机理的列车运行实时预测调度策略(RTPS).针对一个小型铁路网络,研究并验证了仿真平台对列车运行动态特性描述的功能.针对一个大型的荷兰铁路网络进行仿真.仿真结果表明,所提出的算法优于目前文献中的先到先服务(FCFS)、先离开先服务(FLFS)和避免最大当前代价(AMCC)的算法.本文所提出的调度算法可以为调度员提供更加优化的冲突决策方案.     

基于双重启发式动态规划算法的列车运行调整研究

通过对列车行车组织特点及运行调整策略的研究,采用自适应动态规划体系中的双重启发式动态规划算法,建立了列车运行调整模型.双重启发式动态规划算法适合处理具有实时性、约束性、非线性、随机性等特点的列车运行调整复杂动态系统的优化控制问题,通过仿真验证,该算法求解速度快、精度高,对列车晚点的调整起到了良好的控制作用.为列车运行调整的深入研究提供了一定的参考价值.     

基于D2D技术的车车通信研究

阐述车车之间实现直接通信的应用价值和意义。利用列车在RBC中的注册数据(车次号)及同方向列车在区间内相对固定的运行顺序,在RBC端加入列车通信管理单元协助列车完成身份识别,并对特殊情况下的列车通信管理单元的布置原则进行分析。探讨利用D2D技术实现车车之间的信息互通,在结合C3线路列车的运行特征与D2D技术的模式特征后,选择D2D基站中继模式建立前后行列车的通信模型。在车车通信系统模型建立的基础上,对该系统的故障因素进行分析,利用马尔科夫模型对系统可靠性进行验证,结果显示其可靠性满足目前铁路运输的需求。     

基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法研究

定义存在于高速铁路列车运行图运行线间的使列车无法在适当功率下运行的软冲突问题,该问题使用既有列车运行图规划方法难以有效解决。分析软冲突形成的机理及其影响,论证牵引供电与列车群一体化仿真计算方法能较好解决软冲突问题,即利用牵引供电计算实现列车运行图软冲突的检测,基于该检测结果进行列车仿真运行调整,从而实现对软冲突的剔除。一体化仿真方法不仅能实现高速列车运行图软冲突的疏解,同时也能得出列车运行过程的操纵策略,并解决了交流牵引供电仿真计算中的某些难点问题。选用我国某一高速铁路线路为例,验证基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法。