[發明專利]一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法

有效

• 申請號: 202111233612.1
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN113844507B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 嚴冬松;狄強;李震嘉;吳艷杰;黃筱淇;謝勇君;武建華;鄭林鋒;王旭億
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: B61L27/60
• 分類號: B61L27/60;B61L27/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 董領遜

本發明涉及一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法。該方法包括搭建列車物理實體模型；獲取所述列車物理實體模型運行中的運行情況，并根據所述運行情況確定數字孿生數據；根據所述列車物理實體模型構建數字孿生模型；對數字孿生數據進行預處理和分類，確定列車模擬運行系統模型訓練數據庫和列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫；根據列車模擬運行系統模型訓練數據庫和列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫對所述數字孿生模型進行訓練和質量檢測；構建復盤總結分析模塊。本發明能夠大大節省實際列車運行所需的時間和資源成本，給實際線路調度方案提供決策依據。

技術領域

本發明涉及數字孿生技術領域，特別是涉及一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法。

背景技術

城市軌道交通具有安全高效、便捷可靠、環保低碳等優點，已成為大城市居民出行的重要交通方式。但隨著城市軌道交通網絡規模進一步快速發展擴大，各種隨機因素和突發事件對列車運行的干擾越來越頻繁，列車運行安全問題面臨挑戰。另外，由于城市軌道交通通常具有線路簡單，車頭時距短和客流量大等特征，任何一輛列車的延誤可能會變成大規模的延誤，特別是在高峰期，這將導致嚴重的運輸能力下降問題。此外，滯留的乘客可能會擴大延遲傳播的規模，從而擾亂整個城市軌道網絡的運行，給乘坐軌道交通出行的乘客造成極大的困擾。為了避免這種情況的發生，對軌道交通中既有線路的運行調度必須進行研究和優化，對城市軌道交通不同場景下的列車運行調整問題一直是專家研究的重點，其理論計算的方法存在明顯不足，采用實驗方法成本過高且得不償失。

因此，提供一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法，在軟件中利用數字孿生模型重現列車運行狀況并且還可以預測模擬和驗證線路與列車調度運行方案設計是否可行，對城市軌道交通不同場景下的列車運行調整問題以及軌道交通中既有線路的運行調度問題進行研究，具有重要的實用意義和應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法，能夠節省實際列車運行所需的時間以及降低資源成本，給實際線路調度方案提供決策依據。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于數字孿生的列車模擬運行系統構建方法，包括：

搭建列車物理實體模型；所述列車物理實體模型用于模擬列車運行中的運行情況；所述運行情況包括：行駛時間、行駛速度、最高速度、不同列車加速度、站點距離、站點數量、到站所需時間以及行駛時間的對應行駛路程；所述列車物理實體模型根據電機電壓的變化進行運行；所述電機電壓的變化通過計算機的指令進行調整；

獲取所述列車物理實體模型運行中的運行情況，并根據所述運行情況確定數字孿生數據；

根據所述列車物理實體模型構建數字孿生模型；所述數字孿生模型通過數字孿生數據重現列車物理實體模型的運行情況；

對數字孿生數據進行預處理和分類，確定列車模擬運行系統模型訓練數據庫和列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫；所述列車模擬運行系統模型訓練數據庫用于數字孿生模型訓練，增加模型預測功能；所述列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫用于數字孿生模型預測功能質量檢測；

根據列車模擬運行系統模型訓練數據庫和列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫對所述數字孿生模型進行訓練和質量檢測；

構建復盤總結分析模塊；所述復盤總結分析模塊用于復盤列車模型運行情況并利用可視化展示技術，對運行數據進行展示。

可選地，所述搭建列車物理實體模型，具體包括：

構建物理列車模型和軌道模型；

根據物理列車模型和軌道模型確定列車物理實體模型。

可選地，所述根據列車模擬運行系統模型訓練數據庫和列車模擬運行系統模型質量檢測數據庫對所述數字孿生模型進行訓練和質量檢測，具體包括：