地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：教員模塊，檢測各模塊的在線狀態(tài)以及數(shù)據(jù)故障信息的初始化；服務(wù)器模塊，計算相關(guān)電力元件潮流值、環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警以及環(huán)控的相關(guān)模式信息；電調(diào)模塊，接收行調(diào)模塊發(fā)送的列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息以及環(huán)調(diào)模塊發(fā)送的各電力元件的電功消耗，計算各電力元件的網(wǎng)壓及其顯示狀態(tài)；行調(diào)模塊，向電調(diào)模塊和環(huán)調(diào)模塊發(fā)送列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息；環(huán)調(diào)模塊，監(jiān)測全線列車運行狀態(tài)及其位置信息，根據(jù)所述電調(diào)模塊發(fā)送的動力照明供電網(wǎng)壓檢測各電力元件能否進行相關(guān)操作。本發(fā)明提供的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法功能完善，能快速且高效地培訓(xùn)地鐵調(diào)度工作人員。
【專利說明】
地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市軌道交通行業(yè)與社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于舒適、快捷、安全的交通 工具有著較高的要求，相關(guān)軌道交通行業(yè)內(nèi)的各種運營人員需求量大增，列車安全、準(zhǔn)點運 行受到高度關(guān)注且對其要求日趨嚴(yán)格。在城市軌道交通系統(tǒng)中，地鐵運行控制中心（0CC， Operating Control Center)是列車正常運行的神經(jīng)中樞，電力調(diào)度系統(tǒng)與環(huán)控調(diào)度系統(tǒng) 所涉專業(yè)知識范圍較廣、專業(yè)性強、業(yè)務(wù)知識較復(fù)雜。因此，培養(yǎng)合格且業(yè)務(wù)水平熟練的電 力調(diào)度人員與環(huán)控調(diào)度人員顯得尤為重要且具有重要的實際意義。
[0003] 傳統(tǒng)師傅帶徒弟的"導(dǎo)師制"培訓(xùn)模式，需為每一位培訓(xùn)學(xué)員指定專職老師對其進 行培訓(xùn)和指導(dǎo)，所有學(xué)員都需要經(jīng)過嚴(yán)格的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、理論考核、安全培訓(xùn)、跟崗實習(xí)、 實際操作考核等，較好地提高了學(xué)員的技術(shù)水平與管理能力。然而，此種培訓(xùn)模式因培訓(xùn)周 期較長、手段較單一且費時費力，而且還不能有效逼真模擬鐵路現(xiàn)場實際中的相關(guān)故障，難 以培養(yǎng)大批優(yōu)秀的地鐵專業(yè)人才，很難實現(xiàn)地鐵運營單位對學(xué)員預(yù)期的培訓(xùn)目標(biāo)，無法有 效緩解地鐵運營人員日益激增的培訓(xùn)需求。
[0004] 鑒于傳統(tǒng)培訓(xùn)方式的諸多不足，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者利用先進的計算機仿真技術(shù)并結(jié) 合軌道交通各專業(yè)知識搭建了適宜培訓(xùn)地鐵營運工作人員的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)?，F(xiàn)有 的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，部分模塊的相關(guān)功能并不完善，不利于崗前工作人員系統(tǒng)的培 訓(xùn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)部分模塊的相關(guān)功能不完善 的問題。
[0006] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括教員模塊、服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以 及環(huán)調(diào)模塊;所述教員模塊適于檢測所述服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán)調(diào)模塊的 在線狀態(tài)以及數(shù)據(jù)故障信息的初始化，仿真培訓(xùn)時供教員制作課程計劃、下達(dá)開課命令以 及培訓(xùn)學(xué)員過程中的實時干預(yù);所述服務(wù)器模塊適于根據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán) 調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算相關(guān)電力元件潮流值、環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警以及環(huán)控 的相關(guān)模式信息，并向所述教員模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán)調(diào)模塊發(fā)送模塊之間的數(shù) 據(jù)交互信息、命令信息以及控制指令;所述電調(diào)模塊適于讀取相關(guān)電力元件屬性參數(shù)和線 路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并接收所述行調(diào)模塊發(fā)送的列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息以及所述環(huán) 調(diào)模塊發(fā)送的各電力元件的電功消耗，以計算各電力元件的網(wǎng)壓及其顯示狀態(tài);所述行調(diào) 模塊適于向所述電調(diào)模塊和環(huán)調(diào)模塊發(fā)送列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息以供所述電 調(diào)模塊計算、供所述環(huán)調(diào)模塊檢測與監(jiān)視;所述環(huán)調(diào)模塊適于監(jiān)測全線列車運行狀態(tài)及其 位置信息，并根據(jù)所述電調(diào)模塊發(fā)送的動力照明供電網(wǎng)壓檢測各電力元件能否進行相關(guān)操 作。
[0008] 本發(fā)明提供的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)使用C/S架構(gòu)，基于電力調(diào)度、環(huán)控調(diào)度各電 力元件屬性參數(shù)與功能特性對其進行精準(zhǔn)等效構(gòu)建電力與環(huán)控模型，計算供電系統(tǒng)電力潮 流、環(huán)境溫度與水位、火災(zāi)預(yù)警狀態(tài)信息，校驗檢測與更新各電力元件的狀態(tài)，實時動態(tài)在 各模擬頁面視圖中顯示，并傳遞相互間的數(shù)據(jù)與命令信息，適于根據(jù)地鐵現(xiàn)場實際需求編 制教學(xué)培訓(xùn)計劃對地鐵電力調(diào)度與環(huán)控調(diào)度工作人員業(yè)務(wù)技能進行培訓(xùn)。本仿真培訓(xùn)系統(tǒng) 電力元件模型等效精準(zhǔn)、數(shù)值計算精確、運算速度快，能快速且高效地培訓(xùn)地鐵電力調(diào)度與 環(huán)控調(diào)度工作人員，并能較好地滿足地鐵現(xiàn)場實際的培訓(xùn)需求。
[0009] 進一步地，所述服務(wù)器模塊包括電調(diào)運算服務(wù)器、環(huán)調(diào)運算服務(wù)器、電力元件操作 檢測模塊以及電力元件操作校驗?zāi)K;所述電調(diào)運算服務(wù)器適于根據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào) 模塊以及環(huán)調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算相關(guān)電力元件潮流值;所述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器適于根 據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán)調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù) 警以及環(huán)控的相關(guān)模式信息;所述電力元件操作檢測模塊適于分析定位客戶端相關(guān)電力元 件是否可進行遠(yuǎn)端操作，檢測當(dāng)前狀態(tài)與客戶端將要改變的狀態(tài)是否相同并給客戶端相應(yīng) 電力元件以正確提示;所述電力元件操作校驗?zāi)K適于校核客戶端點擊的電力元件以及與 其關(guān)聯(lián)和聯(lián)動的電力元件狀態(tài)值的更新狀態(tài)是否正確，并檢測與其關(guān)聯(lián)的其他子系統(tǒng)頁面 視圖是否已全部聯(lián)動。
[0010] 進一步地，所述電調(diào)運算服務(wù)器包括直流側(cè)計算模塊和交流側(cè)計算模塊;所述直 流側(cè)計算模塊適于計算各節(jié)點電壓、支路電流、消耗的有功電度以及消耗的無功電度;所述 交流側(cè)計算模塊適于計算支路負(fù)荷電流與平衡節(jié)點的注入功率。
[0011] 進一步地，所述計算各節(jié)點電壓、支路電流、消耗的有功電度以及消耗的無功電度 包括:將電力線、接觸軌、鋼軌等效為純電阻與無電阻導(dǎo)線串聯(lián)，將牽引變電所等效為一個 含內(nèi)阻的直流電壓源，將列車等效為一個電流源以構(gòu)建直流側(cè)物理計算模型;將直流側(cè)物 理計算模型中的兩根鋼軌等效為一段含有內(nèi)阻的電力線，對列車與列車位置進行編號，編 號順序從左到右依次為變電所饋電節(jié)點、變電所回流節(jié)點、列車取流節(jié)點、列車回流節(jié)點； 結(jié)合列車位置和牽引網(wǎng)導(dǎo)線基本參數(shù)計算出牽引網(wǎng)中每段線路的導(dǎo)納，并采用支路添加法 生成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣和節(jié)點注入電流:變電所饋電節(jié)點電流為I =；￡乃/^，變電所 i：=I. 回流節(jié)點電流為-Sx私《，列車取流節(jié)點功率為-4 -《 =_w，列車回 1=\ ，-=1. 流節(jié)點功率為4 =17/，其中，〗為列車等效為電流源的值，U為節(jié)點電壓，Ij為 ：?；=! 第j個變電所饋電節(jié)點電流，Yj,i為節(jié)點i與節(jié)點j的互導(dǎo)納，UiU為第i個牽引變電所出口電 壓，i為導(dǎo)納矩陣的行號，j為導(dǎo)納矩陣的列號，n為節(jié)點總數(shù)，PUj為列車吸收的功率，UUj為列 車取流處網(wǎng)壓;逐一計算各節(jié)點電壓和支路電流，直至列車電壓收斂為止;根據(jù)取流節(jié)點電 力值計算直流側(cè)消耗的有功電度和無功電度。
[0012] 進一步地，所述計算支路負(fù)荷電流與平衡節(jié)點的注入功率包括:根據(jù)地鐵供電系 統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建交流側(cè)物理計算模型，并從電源開閉所、車站各段母線依次對其節(jié)點進行 編號;根據(jù)供配電線路模型計算各段電力線等值阻抗與對地等值導(dǎo)納，運用直流側(cè)計算所 得各節(jié)點有功功率、無功功率并結(jié)合牛頓拉夫遜算法求解相關(guān)電力潮流值。
[0013] 進一步地，所述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器包括環(huán)控溫度計算模塊、環(huán)控水位計算模塊以及 火災(zāi)探測分析模塊;所述環(huán)控溫度計算模塊適于將全線區(qū)間各發(fā)熱體等效為可放熱和可吸 熱的負(fù)荷，并根據(jù)各發(fā)熱體放熱和吸熱模型及地鐵現(xiàn)場實際客流信息與季節(jié)氣溫等效值動 態(tài)計算全線區(qū)間的溫度;所述環(huán)控水位計算模塊適于根據(jù)地鐵現(xiàn)場實際的車站用水標(biāo)準(zhǔn)及 各電力元件消耗與排水的水量并結(jié)合各電力元件的屬性參數(shù)信息動態(tài)計算環(huán)控系統(tǒng)的水 位標(biāo)準(zhǔn);所述火災(zāi)探測分析模塊適于根據(jù)火災(zāi)的煙氣濃度、出煙速度、各發(fā)熱體的熱焓量對 全線區(qū)間的排煙量進行建模，并運用火災(zāi)熱釋放率方程和煙氣模型動態(tài)計算火災(zāi)溫度與煙 氣濃度。
[0014] 基于上述地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)方法，包 括:分別啟動所述教員模塊、服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán)調(diào)模塊，并查看各個模 塊是否正確啟動;在各模塊正確啟動后，根據(jù)電力元件屬性參數(shù)與物理模型的等效參數(shù)計 算環(huán)境溫度、環(huán)境水位以及火災(zāi)預(yù)警信息，根據(jù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與電力元件物理等效模型分 別構(gòu)建供電系統(tǒng)交直流側(cè)模型計算電力潮流值，根據(jù)各電力元件屬性參數(shù)與功能特性校核 檢測與更新各元件狀態(tài);教員根據(jù)培訓(xùn)需求在教員模塊編制教學(xué)計劃并下達(dá)開課命令，學(xué) 員根據(jù)課程計劃選擇相應(yīng)車站與視圖按鈕并操作相關(guān)電力元件，查看電力元件狀態(tài)、潮流 值及其相應(yīng)的提示信息;服務(wù)器模塊根據(jù)學(xué)員操作電力元件屬性參數(shù)校核與檢測相應(yīng)電力 元件狀態(tài)值并更新其狀態(tài)。
[0015] 進一步地，所述地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)方法還包括:在培訓(xùn)過程中，教員根據(jù)培訓(xùn)需求 在相應(yīng)控制區(qū)域的電力元件上設(shè)置故障對學(xué)員進行干預(yù)。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：
[0017] 本發(fā)明提供的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法，運用計算機仿真建模技術(shù)搭建地鐵 調(diào)度仿真培訓(xùn)平臺，等效擬化電力元件屬性參數(shù)與線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建電力調(diào)度、環(huán)控調(diào)度 與行車調(diào)度計算模型，動態(tài)模擬仿真電調(diào)、環(huán)調(diào)相關(guān)計算與電力元件操作。進一步，本發(fā)明 根據(jù)電力元件本質(zhì)屬性參數(shù)、功能特性等效成有源與無源元件，依據(jù)供配電原理構(gòu)建供電 系統(tǒng)交直流側(cè)計算模型，計算結(jié)果精確、運算速度快、收斂性與魯棒性好;本發(fā)明根據(jù)地鐵 運行中心現(xiàn)場實際環(huán)境溫度、水位及火災(zāi)實情擬化電力元件，能較好地提高地鐵工作人員 的培訓(xùn)效率與業(yè)務(wù)水平;本發(fā)明運用服務(wù)器模塊分別計算電力潮流、環(huán)境溫度與水位、火災(zāi) 預(yù)警信息，檢測與校核電力元件狀態(tài)并更新與其聯(lián)動和關(guān)聯(lián)的模擬頁面視圖，使數(shù)據(jù)計算 與界面顯示分離，從而便于系統(tǒng)維護升級。
【附圖說明】
[0018] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部 分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例的供電系統(tǒng)直流側(cè)計算模型的等效電路圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明實施例的地鐵牽引網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明實施例的牽引供電系統(tǒng)模型的計算流程示意圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明實施例的供電系統(tǒng)交流側(cè)計算模型的等效電路圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明實施例的環(huán)境溫度、火災(zāi)預(yù)警的模式示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本 發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作 為對本發(fā)明的限定。
[0026] 圖1是本發(fā)明實施例的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述地鐵調(diào)度仿真 培訓(xùn)系統(tǒng)包括教員模塊11、服務(wù)器模塊12、行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以及環(huán)調(diào)模塊15。
[0027] 具體地，所述教員模塊11適于檢測所述服務(wù)器模塊12、行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以 及環(huán)調(diào)模塊15的在線狀態(tài)以及數(shù)據(jù)故障信息的初始化，仿真培訓(xùn)時供教員制作課程計劃、 下達(dá)開課命令以及培訓(xùn)學(xué)員過程中的實時干預(yù)。所述教員模塊11的結(jié)構(gòu)和功能與現(xiàn)有技術(shù) 類似，在此不進行過多描述。
[0028] 所述服務(wù)器模塊12適于根據(jù)所述行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以及環(huán)調(diào)模塊15的基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)信息計算相關(guān)電力元件潮流值、環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警以及環(huán)控的相關(guān)模式信 息，并向所述教員模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊以及環(huán)調(diào)模塊發(fā)送模塊之間的數(shù)據(jù)交互信息、 命令信息以及控制指令。在本實施例中，所述服務(wù)器模塊12包括電調(diào)運算服務(wù)器、環(huán)調(diào)運算 服務(wù)器、電力元件操作檢測模塊以及電力元件操作校驗?zāi)K。
[0029] 所述電調(diào)運算服務(wù)器適于根據(jù)所述行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以及環(huán)調(diào)模塊15的基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算相關(guān)電力元件潮流值。相關(guān)電力元件潮流值的計算包括直流側(cè)的計算和交 流側(cè)的計算，因而所述電調(diào)運算服務(wù)器包括直流側(cè)計算模塊和交流側(cè)計算模塊。所述直流 側(cè)計算模塊適于計算各節(jié)點電壓、支路電流、消耗的有功電度以及消耗的無功電度，具體計 算方法包括步驟SI 1至步驟S15。
[0030] 步驟S11，將電力線、接觸軌、鋼軌等效為純電阻與無電阻導(dǎo)線串聯(lián)，將牽引變電所 等效為一個含內(nèi)阻的直流電壓源，將列車等效為一個電流源以構(gòu)建直流側(cè)物理計算模型。 圖2是按照本步驟構(gòu)建的供電系統(tǒng)直流側(cè)計算模型的等效電路圖，其中，P Uj為機車吸收/反 饋的功率，UUj為機車取流處網(wǎng)壓，IUj為機車取流，r luc為第i段等效牽引網(wǎng)電阻，U1U為第i個 牽引所出口電壓，直流牽引變電所內(nèi)部可等效為電壓源^串聯(lián)電阻R eql，按照均勻傳輸線理 論，可將鋼軌等效為4莫型，m為第i段等效鋼軌電阻，gl為第i段鋼軌泄漏電阻。
[0031] 步驟S12,將直流側(cè)物理計算模型中的兩根鋼軌等效為一段含有內(nèi)阻的電力線，對 列車與列車位置進行編號，編號順序從左到右依次為變電所饋電節(jié)點、變電所回流節(jié)點、列 車取流節(jié)點、列車回流節(jié)點，圖3是按照本步驟構(gòu)建的地鐵牽引網(wǎng)絡(luò)的直流側(cè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意 圖。
[0032] 步驟S13,結(jié)合列車位置和牽引網(wǎng)導(dǎo)線基本參數(shù)計算出牽引網(wǎng)中每段線路的導(dǎo)納， 并采用支路添加法生成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣和節(jié)點注入電流：變電所饋電節(jié)點電流為 6 ，變電所回流節(jié)點電流為-6 ，列車取流節(jié)點功率為 M /=1： -A =-=-漢，列車回流節(jié)點功率為A 其中，I為列車等 /=1 /-I 效為電流源的值，U為節(jié)點電壓，Ij為第j個變電所饋電節(jié)點電流，Yj,i為節(jié)點i與節(jié)點j的互 導(dǎo)納，U1U為第i個牽引變電所出口電壓，i為導(dǎo)納矩陣的行號，j為導(dǎo)納矩陣的列號，n為節(jié)點 總數(shù)，Pw為列車吸收的功率，U Uj為列車取流處網(wǎng)壓。
[0033] 根據(jù)步驟S13中的計算方法結(jié)合圖4的計算流程，執(zhí)行步驟S14，逐一計算各節(jié)點電 壓和支路電流，直至列車電壓收斂為止。圖4是本實施例的牽引供電系統(tǒng)模型的計算流程示 意圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉該計算流程，在此不進行過多描述。
[0034] 步驟S15,根據(jù)取流節(jié)點電力值計算直流側(cè)消耗的有功電度和無功電度。計算直流 側(cè)消耗的有功電度和無功電度的方法與現(xiàn)有技術(shù)中相同，在此不再贅述。
[0035] 所述交流側(cè)計算模塊適于計算支路負(fù)荷電流與平衡節(jié)點的注入功率，具體計算方 法包括步驟S21至步驟S22。
[0036]步驟S21，根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建交流側(cè)物理計算模型，并從電源開閉 所、車站各段母線依次對其節(jié)點進行編號。圖5是按照本步驟構(gòu)建的供電系統(tǒng)交流側(cè)計算模 型的等效電路圖，其中，1200000為電源開閉所即平衡節(jié)點編號，車站AI段(編號：1200003) 與車站All段(編號：1200004)分別為車站A所對應(yīng)的I、II段母線，即P、Q節(jié)點，序號35、36、 37……分別為母線段編號，200000、200001、200002……分別為此段母線與電源開閉所連 線的編號。
[0037] 步驟S22,根據(jù)供配電線路模型計算各段電力線等值阻抗與對地等值導(dǎo)納，運用直 流側(cè)計算所得各節(jié)點有功功率、無功功率并結(jié)合牛頓拉夫遜算法求解相關(guān)電力潮流值。本 領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何結(jié)合牛頓拉夫遜算法求解相關(guān)電力潮流值，在此不進行過多解釋。
[0038] 所述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器適于根據(jù)所述行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以及環(huán)調(diào)模塊15的基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警以及環(huán)控的相關(guān)模式信息。圖6是模擬各電 力元件及人物等效計算環(huán)境溫度與水位以及火災(zāi)預(yù)警狀態(tài)信息的模式示意圖，進一步，所 述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器包括環(huán)控溫度計算模塊、環(huán)控水位計算模塊以及火災(zāi)探測分析模塊。其 中，所述環(huán)控溫度計算模塊適于將全線區(qū)間各發(fā)熱體(行人、機電設(shè)備、壁部、燈光照明、隧 道熱焓、列車、風(fēng)機等)等效為可放熱和可吸熱的負(fù)荷，并根據(jù)各發(fā)熱體放熱和吸熱模型及 地鐵現(xiàn)場實際客流信息與季節(jié)氣溫等效值動態(tài)計算全線區(qū)間的溫度;所述環(huán)控水位計算模 塊適于根據(jù)地鐵現(xiàn)場實際的車站用水標(biāo)準(zhǔn)及各電力元件消耗與排水的水量并結(jié)合各電力 元件的屬性參數(shù)信息動態(tài)計算環(huán)控系統(tǒng)的水位標(biāo)準(zhǔn);所述火災(zāi)探測分析模塊適于根據(jù)火災(zāi) 的煙氣濃度、出煙速度、各發(fā)熱體的熱焓量對全線區(qū)間的排煙量進行建模，并運用火災(zāi)熱釋 放率方程和煙氣模型動態(tài)計算火災(zāi)溫度與煙氣濃度。
[0039]所述電力元件操作檢測模塊適于分析定位客戶端相關(guān)電力元件是否可進行遠(yuǎn)端 操作，檢測當(dāng)前狀態(tài)與客戶端將要改變的狀態(tài)是否相同并給客戶端相應(yīng)電力元件以正確提 示。所述電力元件操作校驗?zāi)K適于校核客戶端點擊的電力元件以及與其關(guān)聯(lián)和聯(lián)動的電 力元件狀態(tài)值的更新狀態(tài)是否正確，并檢測與其關(guān)聯(lián)的其他子系統(tǒng)頁面視圖是否已全部聯(lián) 動。
[0040]繼續(xù)參考圖1，所述電調(diào)模塊14適于讀取相關(guān)電力元件屬性參數(shù)和線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 并接收所述行調(diào)模塊13發(fā)送的列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息以及所述環(huán)調(diào)模塊15發(fā) 送的各電力元件的電功消耗，以計算各電力元件的網(wǎng)壓及其顯示狀態(tài)。所述行調(diào)模塊13適 于向所述電調(diào)模塊14和環(huán)調(diào)模塊15發(fā)送列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息以供所述電調(diào) 模塊14計算、供所述環(huán)調(diào)模塊15檢測與監(jiān)視。所述環(huán)調(diào)模塊15適于監(jiān)測全線列車運行狀態(tài) 及其位置信息，并根據(jù)所述電調(diào)模塊14發(fā)送的動力照明供電網(wǎng)壓檢測各電力元件能否進行 相關(guān)操作。
[0041] 在進行仿真培訓(xùn)時，只需在相應(yīng)模塊的PC機上配置相關(guān)的屬性參數(shù)即可正確啟動 所有模塊，教員模塊11自動檢測各模塊是否正確啟動并給出相應(yīng)的提示信息，教員可根據(jù) 學(xué)員的培訓(xùn)需求在教員端編制相應(yīng)的教學(xué)計劃并下達(dá)相關(guān)控制命令，使各模塊呈現(xiàn)出培訓(xùn) 的初始界面并開始培訓(xùn)。學(xué)員可根據(jù)預(yù)編制的課程計劃逐一實作培訓(xùn)，也可在教員的指導(dǎo) 下進行分步單項訓(xùn)練，在訓(xùn)練過程中教員可根據(jù)培訓(xùn)需要對學(xué)員的操作進行實時干預(yù)即設(shè) 置故障，讓學(xué)員對相應(yīng)的非正常情況進行處理并給出主客觀評價?；趫D1所示的地鐵調(diào)度 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，本實施例提供的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)方法包括：
[0042] 步驟S31，分別啟動所述教員模塊11、服務(wù)器模塊12、行調(diào)模塊13、電調(diào)模塊14以及 環(huán)調(diào)模塊15，并查看各個模塊是否正確啟動；
[0043]步驟S32,在各模塊正確啟動后，根據(jù)電力元件屬性參數(shù)與物理模型的等效參數(shù)計 算環(huán)境溫度、環(huán)境水位以及火災(zāi)預(yù)警信息，根據(jù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與電力元件物理等效模型分 別構(gòu)建供電系統(tǒng)交直流側(cè)模型計算電力潮流值，根據(jù)各電力元件屬性參數(shù)與功能特性校核 檢測與更新各元件狀態(tài)；
[0044]步驟S33,教員根據(jù)培訓(xùn)需求在教員模塊11編制教學(xué)計劃并下達(dá)開課命令，學(xué)員根 據(jù)課程計劃選擇相應(yīng)車站與視圖按鈕并操作相關(guān)電力元件，查看電力元件狀態(tài)、潮流值及 其相應(yīng)的提不彳目息；
[0045]步驟S34,服務(wù)器模塊12根據(jù)學(xué)員操作電力元件屬性參數(shù)校核與檢測相應(yīng)電力元 件狀態(tài)值并更新其狀態(tài)。
[0046]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，包括教員模塊、服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電 調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊； 所述教員模塊適于檢測所述服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊的在線狀 態(tài)W及數(shù)據(jù)故障信息的初始化，仿真培訓(xùn)時供教員制作課程計劃、下達(dá)開課命令W及培訓(xùn) 學(xué)員過程中的實時干預(yù)； 所述服務(wù)器模塊適于根據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息計算 相關(guān)電力元件潮流值、環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警W及環(huán)控的相關(guān)模式信息，并向所述 教員模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊發(fā)送模塊之間的數(shù)據(jù)交互信息、命令信息W及 控制指令； 所述電調(diào)模塊適于讀取相關(guān)電力元件屬性參數(shù)和線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并接收所述行調(diào)模塊 發(fā)送的列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信息W及所述環(huán)調(diào)模塊發(fā)送的各電力元件的電功消 耗，W計算各電力元件的網(wǎng)壓及其顯示狀態(tài)； 所述行調(diào)模塊適于向所述電調(diào)模塊和環(huán)調(diào)模塊發(fā)送列車運行狀態(tài)、位置及線路工況信 息W供所述電調(diào)模塊計算、供所述環(huán)調(diào)模塊檢測與監(jiān)視； 所述環(huán)調(diào)模塊適于監(jiān)測全線列車運行狀態(tài)及其位置信息，并根據(jù)所述電調(diào)模塊發(fā)送的 動力照明供電網(wǎng)壓檢測各電力元件能否進行相關(guān)操作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器模塊包括電 調(diào)運算服務(wù)器、環(huán)調(diào)運算服務(wù)器、電力元件操作檢測模塊W及電力元件操作校驗?zāi)K； 所述電調(diào)運算服務(wù)器適于根據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息 計算相關(guān)電力元件潮流值； 所述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器適于根據(jù)所述行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息 計算環(huán)境溫度、環(huán)境水位、火災(zāi)預(yù)警W及環(huán)控的相關(guān)模式信息； 所述電力元件操作檢測模塊適于分析定位客戶端相關(guān)電力元件是否可進行遠(yuǎn)端操作， 檢測當(dāng)前狀態(tài)與客戶端將要改變的狀態(tài)是否相同并給客戶端相應(yīng)電力元件W正確提示； 所述電力元件操作校驗?zāi)K適于校核客戶端點擊的電力元件W及與其關(guān)聯(lián)和聯(lián)動的 電力元件狀態(tài)值的更新狀態(tài)是否正確，并檢測與其關(guān)聯(lián)的其他子系統(tǒng)頁面視圖是否已全部 聯(lián)動。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述電調(diào)運算服務(wù)器包 括直流側(cè)計算模塊和交流側(cè)計算模塊； 所述直流側(cè)計算模塊適于計算各節(jié)點電壓、支路電流、消耗的有功電度W及消耗的無 功電度； 所述交流側(cè)計算模塊適于計算支路負(fù)荷電流與平衡節(jié)點的注入功率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述計算各節(jié)點電壓、 支路電流、消耗的有功電度W及消耗的無功電度包括： 將電力線、接觸軌、鋼軌等效為純電阻與無電阻導(dǎo)線串聯(lián)，將牽引變電所等效為一個含 內(nèi)阻的直流電壓源，將列車等效為一個電流源W構(gòu)建直流側(cè)物理計算模型； 將直流側(cè)物理計算模型中的兩根鋼軌等效為一段含有內(nèi)阻的電力線，對列車與列車位 置進行編號，編號順序從左到右依次為變電所饋電節(jié)點、變電所回流節(jié)點、列車取流節(jié)點、 列車回流節(jié)點； 結(jié)合列車位置和牽引網(wǎng)導(dǎo)線基本參數(shù)計算出牽引網(wǎng)中每段線路的導(dǎo)納，并采用支路添 加法生成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣和節(jié)點注入電流:變電所饋電節(jié)點電流3，變電所回流節(jié)點電流 ；取流節(jié)點功率為列 車回流節(jié)點功率為 其中，I為列車等效為電流源的值，U為節(jié)點電壓， 。為第j個變電所饋電節(jié)點電流，Yj,功節(jié)點i與節(jié)點j的互導(dǎo)納，Uiu為第i個牽引變電所出口 電壓，i為導(dǎo)納矩陣的行號，j為導(dǎo)納矩陣的列號，n為節(jié)點總數(shù)，Pu功列車吸收的功率，Uuj為 列車取流處網(wǎng)壓； 逐一計算各節(jié)點電壓和支路電流，直至列車電壓收斂為止； 根據(jù)取流節(jié)點電力值計算直流側(cè)消耗的有功電度和無功電度。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述計算支路負(fù)荷電流 與平衡節(jié)點的注入功率包括： 根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建交流側(cè)物理計算模型，并從電源開閉所、車站各段母 線依次對其節(jié)點進行編號； 根據(jù)供配電線路模型計算各段電力線等值阻抗與對地等值導(dǎo)納，運用直流側(cè)計算所得 各節(jié)點有功功率、無功功率并結(jié)合牛頓拉夫遜算法求解相關(guān)電力潮流值。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)調(diào)運算服務(wù)器包 括環(huán)控溫度計算模塊、環(huán)控水位計算模塊W及火災(zāi)探測分析模塊； 所述環(huán)控溫度計算模塊適于將全線區(qū)間各發(fā)熱體等效為可放熱和可吸熱的負(fù)荷，并根 據(jù)各發(fā)熱體放熱和吸熱模型及地鐵現(xiàn)場實際客流信息與季節(jié)氣溫等效值動態(tài)計算全線區(qū) 間的溫度； 所述環(huán)控水位計算模塊適于根據(jù)地鐵現(xiàn)場實際的車站用水標(biāo)準(zhǔn)及各電力元件消耗與 排水的水量并結(jié)合各電力元件的屬性參數(shù)信息動態(tài)計算環(huán)控系統(tǒng)的水位標(biāo)準(zhǔn)； 所述火災(zāi)探測分析模塊適于根據(jù)火災(zāi)的煙氣濃度、出煙速度、各發(fā)熱體的熱洽量對全 線區(qū)間的排煙量進行建模，并運用火災(zāi)熱釋放率方程和煙氣模型動態(tài)計算火災(zāi)溫度與煙氣 濃度。7. -種基于權(quán)利要求1至6任一項所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的仿真培訓(xùn)方法，其特 征在于，包括： 分別啟動所述教員模塊、服務(wù)器模塊、行調(diào)模塊、電調(diào)模塊W及環(huán)調(diào)模塊，并查看各個 模塊是否正確啟動； 在各模塊正確啟動后，根據(jù)電力元件屬性參數(shù)與物理模型的等效參數(shù)計算環(huán)境溫度、 環(huán)境水位W及火災(zāi)預(yù)警信息，根據(jù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與電力元件物理等效模型分別構(gòu)建供電系 統(tǒng)交直流側(cè)模型計算電力潮流值，根據(jù)各電力元件屬性參數(shù)與功能特性校核檢測與更新各 元件狀態(tài)； 教員根據(jù)培訓(xùn)需求在教員模塊編制教學(xué)計劃并下達(dá)開課命令，學(xué)員根據(jù)課程計劃選擇 相應(yīng)車站與視圖按鈕并操作相關(guān)電力元件，查看電力元件狀態(tài)、潮流值及其相應(yīng)的提示信 息； 服務(wù)器模塊根據(jù)學(xué)員操作電力元件屬性參數(shù)校核與檢測相應(yīng)電力元件狀態(tài)值并更新 其狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)方法，其特征在于，還包括:在培訓(xùn)過程中， 教員根據(jù)培訓(xùn)需求在相應(yīng)控制區(qū)域的電力元件上設(shè)置故障對學(xué)員進行干預(yù)。
【文檔編號】G09B9/00GK105913713SQ201610424410
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】黃成周, 李躍宗, 張家華, 徐建君
【申請人】成都運達(dá)科技股份有限公司