本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)、射頻識(shí)別RFID技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)，特別是涉及鐵路編組站業(yè)務(wù)及其工作過程在數(shù)碼控制下的動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)。

背景技術(shù)：

編組站工作過程是由多個(gè)環(huán)節(jié)分工協(xié)調(diào)執(zhí)行的過程，從宏觀、全局的角度看，整個(gè)編組站系統(tǒng)是一個(gè)多因素、多環(huán)節(jié)、多分工、多協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)；對(duì)于專業(yè)培養(yǎng)人才以及行業(yè)培訓(xùn)的人員，在一定的時(shí)間內(nèi)宏觀全面地了解、掌握、熟悉編組站整個(gè)工作過程是不現(xiàn)實(shí)的，這就需要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能從宏觀上全面掌握編組站工作過程的動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)。

經(jīng)過調(diào)研，盡管有的院校、科研單位針對(duì)編組站工作過程做了一定的計(jì)算機(jī)仿真模擬，但功能相對(duì)單一，僅限于計(jì)算機(jī)演示編組站局部工作過程。

目前，完整意義上的車輛、信號(hào)、道岔、工作過程協(xié)同的編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬在國內(nèi)外還沒有出現(xiàn)；也沒有在數(shù)碼控制下，將編組站整個(gè)工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬出來的系統(tǒng)；更沒有在數(shù)碼控制下，模擬操作人員通過參與來操作編組站業(yè)務(wù)，將編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬出來的系統(tǒng)。

存在以上問題的原因是，編組站工作過程數(shù)碼控制下的動(dòng)態(tài)物理模擬，需要多種技術(shù)融合，另外，一些技術(shù)應(yīng)用上的瓶頸也限制編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

近年來，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展、射頻識(shí)別RFID技術(shù)的應(yīng)用，為編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。

所述的編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)感知?jiǎng)討B(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上火車模型行駛的關(guān)鍵點(diǎn)位；鑒于射頻識(shí)別RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，解決此問題的技術(shù)方案就是，在火車模型電路板上嵌入射頻識(shí)別RFID模塊，來識(shí)別軌道線路下側(cè)IC卡標(biāo)識(shí)。

所述的編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)，需要通過數(shù)碼信息對(duì)動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上火車模型運(yùn)動(dòng)、道岔轉(zhuǎn)向、信號(hào)燈關(guān)閉開放的狀態(tài)進(jìn)行控制；鑒于目前無線通信技術(shù)的完善和可靠的應(yīng)用，所述系統(tǒng)解決數(shù)碼交互問題的技術(shù)方案是采用無線通信技術(shù)。

所述編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)中的火車模型運(yùn)動(dòng)、道岔轉(zhuǎn)動(dòng)、信號(hào)燈關(guān)閉開放都需要電路板控制，采用的方案是依靠自動(dòng)控制技術(shù)，由各自電路板接收相應(yīng)的信息碼來控制火車模型、道岔、信號(hào)燈的狀態(tài)。

通過開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件程序，在數(shù)碼控制下，將編組站業(yè)務(wù)操作與動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上的火車模型、道岔、信號(hào)燈集成和融合，使所述的編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理 模擬系統(tǒng)成為一體化、智能化的動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)。

通過調(diào)研，交通運(yùn)輸專業(yè)的大中專院校學(xué)生培養(yǎng)、鐵路等相關(guān)行業(yè)的職業(yè)培訓(xùn)都需要編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬這樣的系統(tǒng)；尤其是交通運(yùn)輸專業(yè)的院校，構(gòu)建編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室十分必要，這樣可以解決編組站課程學(xué)習(xí)中的實(shí)驗(yàn)問題，也為學(xué)生現(xiàn)場實(shí)地實(shí)習(xí)時(shí)建立前期的感官認(rèn)知，也可以解決現(xiàn)場實(shí)地實(shí)習(xí)無法全面總體掌握編組站整個(gè)工作過程的不足。

鑒于以上原因，本發(fā)明創(chuàng)造者經(jīng)過多年的調(diào)研、分析和論證，將編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)涉及的多種相關(guān)技術(shù)進(jìn)行整合、開發(fā)，使方案得到逐步實(shí)施驗(yàn)證，最終設(shè)計(jì)、完善了本發(fā)明創(chuàng)作。本發(fā)明創(chuàng)造的目的是，提供編組站工作過程完整、模擬過程穩(wěn)定、數(shù)碼控制可靠、模擬操作合理的相對(duì)智能化的編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)，從而為交通運(yùn)輸專業(yè)大中專院校學(xué)生培養(yǎng)、鐵路等相關(guān)行業(yè)職業(yè)培訓(xùn)等創(chuàng)造一個(gè)認(rèn)知的環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造針對(duì)編組站整個(gè)工作過程，開發(fā)數(shù)碼控制程序和業(yè)務(wù)控制程序，然后通過計(jì)算機(jī)控制，把編組站整個(gè)工作過程在沙盤平臺(tái)上動(dòng)態(tài)地物理模擬出來；本發(fā)明創(chuàng)造包括動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)、數(shù)碼控制子系統(tǒng)和業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)。

動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)鋪設(shè)包含電路板控制道岔的軌道線路、內(nèi)嵌電路板的信號(hào)燈，內(nèi)嵌電路板的火車模型、判斷火車模型行駛位置的IC卡。

軌道線路上的道岔電路板控制道岔電機(jī)工作，道岔電機(jī)驅(qū)動(dòng)道岔轉(zhuǎn)動(dòng)；道岔電路板由電壓輸入輸出模塊和無線通信模塊組成，其中，電壓輸入輸出模塊的電壓輸入端與動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上軌道線路連接，實(shí)現(xiàn)道岔電路板供電，電壓輸入輸出模塊的電壓輸出端與組裝在道岔上的電機(jī)連接；無線通信模塊接收到數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送的信息碼后，根據(jù)信息碼結(jié)構(gòu)和屬性，命令電壓輸入輸出模塊驅(qū)動(dòng)道岔電機(jī)工作，從而控制道岔的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上設(shè)置的信號(hào)燈，其關(guān)閉開放由信號(hào)燈電路板控制；信號(hào)燈電路板由電壓輸入輸出模塊和無線通信模塊組成，其中，電壓輸入輸出模塊的電壓輸入端與動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上的軌道線路連接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈電路板供電，電壓輸入輸出模塊的電壓輸出端與信號(hào)燈元件連接；無線通信模塊接收數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送的信息碼后，根據(jù)信息碼結(jié)構(gòu)和屬性，命令電壓輸入輸出模塊控制信號(hào)燈的關(guān)閉開放狀態(tài)。

火車模型的組成主體是火車模型電路板，由電壓輸入輸出模塊、射頻識(shí)別RFID模塊和無線通信模塊組成；火車模型電路板上嵌入射頻識(shí)別RFID模塊，當(dāng)火車模型行駛至接近軌道線路下側(cè)的IC卡時(shí)，火車模型電路板就基于射頻識(shí)別RFID技術(shù)，讀取IC卡內(nèi)設(shè)置 的唯一標(biāo)識(shí)碼，然后火車模型電路板啟動(dòng)無線通信模塊，基于無線通信技術(shù)，將電路板自有的唯一標(biāo)識(shí)碼和IC卡唯一標(biāo)識(shí)碼一同發(fā)送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備，供業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)確定火車模型所在位置，從而進(jìn)行相應(yīng)的編組站工作流程操作；火車模型電路板收到收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備發(fā)送的信息碼后，根據(jù)信息碼結(jié)構(gòu)和屬性，控制火車模型停止、一擋前進(jìn)、二擋前進(jìn)、后退的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)接收火車模型電路板發(fā)送的行駛位置信息碼，發(fā)送控制火車模型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、道岔轉(zhuǎn)向狀態(tài)、信號(hào)燈開放關(guān)閉狀態(tài)的信息碼。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)基于無線通信技術(shù)，將業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)控制火車模型狀態(tài)的信息碼發(fā)送給火車模型電路板，當(dāng)火車模型電路板接收到對(duì)應(yīng)的信息碼時(shí)，啟動(dòng)火車模型電路板的電壓輸入輸出模塊，再基于自動(dòng)控制技術(shù)，命令火車模型電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的工作，從而控制火車模型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)基于無線通信技術(shù)，將業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)控制軌道線路道岔的信息碼發(fā)送給道岔電路板，當(dāng)軌道線路道岔電路板接收到對(duì)應(yīng)的信息碼時(shí)，啟動(dòng)道岔電路板的電壓輸入輸出模塊，再基于自動(dòng)控制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)道岔電機(jī)工作，從而控制道岔的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)基于無線通信技術(shù)，將業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)控制信號(hào)燈的信息碼發(fā)送給信號(hào)燈電路板，當(dāng)信號(hào)燈電路板接收到對(duì)應(yīng)的信息碼時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)燈電路板的電壓輸入輸出模塊來控制信號(hào)燈的關(guān)閉開放狀態(tài)。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備接收到信息碼后，將接收的信息碼寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中；數(shù)碼控制子系統(tǒng)的發(fā)碼程序?qū)崟r(shí)掃描發(fā)碼信息數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有需要發(fā)送的信息碼后，將信息碼發(fā)送給動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上對(duì)應(yīng)的對(duì)象即火車模型、道岔或信號(hào)燈的電路板。

數(shù)碼碼控制子系統(tǒng)將收到信息碼和發(fā)送信息碼的邏輯結(jié)果在顯示終端實(shí)時(shí)顯示。

收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備接收到火車模型電路板發(fā)來的信息碼后，通過計(jì)算機(jī)串口或USB接口與計(jì)算機(jī)通信。

基于軟件開發(fā)技術(shù)，構(gòu)建實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能，供業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)火車模型電路板發(fā)送的信息碼，也供數(shù)碼控制子系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)送交的需要發(fā)送的信息碼。

基于軟件開發(fā)技術(shù)，構(gòu)建數(shù)圖轉(zhuǎn)換功能；即按照編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面的形式，將模擬沙盤平臺(tái)上軌道線路、道岔、信號(hào)燈的布局繪制成圖形，把該圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)后，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中；啟動(dòng)編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面時(shí)，從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，再利用開發(fā)的軟件程序，繪制出存儲(chǔ)時(shí)的TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面的圖形原 貌；另外，在模擬過程中，此圖形上可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示道岔工作狀態(tài)、信號(hào)燈工作狀態(tài)。

業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)碼控制子系統(tǒng)接收的信息碼，基于編組站工作邏輯規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，然后將處理結(jié)果生成的信息碼寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，由數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送給物理模擬沙盤平臺(tái)上對(duì)應(yīng)的對(duì)象即火車模型、道岔或信號(hào)燈的電路板。

編組站工作過程自動(dòng)動(dòng)態(tài)物理模擬，是對(duì)來車業(yè)務(wù)制定計(jì)劃后，系統(tǒng)能通過接收信息碼和發(fā)送信息碼，將編組站工作過程在動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上自動(dòng)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)物理模擬。

編組站工作過程分組模擬時(shí)，由列車到達(dá)操作模塊、到達(dá)場操作模塊、調(diào)車場操作模塊、出發(fā)場操作模塊、列車出發(fā)操作模塊五個(gè)環(huán)節(jié)組成。

列車到達(dá)操作模塊，在動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)規(guī)定的位置上，手動(dòng)將火車模型和本務(wù)機(jī)車模型組成若干車列；根據(jù)車列組成信息，制定列車到達(dá)計(jì)劃，確認(rèn)后將計(jì)劃發(fā)送給下一環(huán)節(jié)的到達(dá)場操作模塊；同時(shí)將需要控制列車行駛的信息生成信息碼，寫入發(fā)送信息碼的數(shù)據(jù)庫，由數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送信息碼來控制列車行駛至到達(dá)線路；在模擬進(jìn)行中，從出發(fā)場出發(fā)后的列車，會(huì)行駛至動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)的入口處，列車到達(dá)操作模塊可以對(duì)此到達(dá)列車?yán)^續(xù)制定列車到達(dá)計(jì)劃，從而使編組站工作過程能連續(xù)的閉環(huán)模擬；

到達(dá)場操作模塊，根據(jù)提交來的列車到達(dá)計(jì)劃，安排列車進(jìn)站和本務(wù)機(jī)車入段進(jìn)路；將生成的信息碼寫入數(shù)據(jù)庫，由數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送信息碼給進(jìn)站列車，控制其行駛至到達(dá)場指定線路、控制本務(wù)機(jī)車行駛至機(jī)務(wù)段，然后將確認(rèn)列車編組的信息后發(fā)送給下一環(huán)節(jié)的調(diào)車場操作模塊。

調(diào)車場操作模塊，根據(jù)提交來的列車編組信息，制定推送溜放計(jì)劃，安排調(diào)車機(jī)車推送進(jìn)路；將生成的調(diào)車場調(diào)度機(jī)車控制碼、道岔控制碼、車列行駛控制碼等寫入發(fā)送信息碼數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送信息碼，對(duì)車列的推送、溜放進(jìn)行控制；同時(shí)將調(diào)車場車輛集結(jié)信息發(fā)送給下一環(huán)節(jié)的出發(fā)場操作模塊。

出發(fā)場操作模塊，根據(jù)提交來的調(diào)車場車輛集結(jié)信息，制定車列編組計(jì)劃，安排調(diào)車機(jī)車編組和本務(wù)機(jī)車出段進(jìn)路；將對(duì)應(yīng)的出發(fā)場調(diào)度機(jī)車控制碼、道岔控制碼、信號(hào)燈控制碼、車列行駛控制碼等寫入發(fā)送信息碼數(shù)據(jù)庫，由數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送信息碼，控制需要牽入到出發(fā)場的車列，行駛至對(duì)其開放的出發(fā)場線路中；同時(shí)將出發(fā)場的列車信息提交下一環(huán)節(jié)的列車出發(fā)操作模塊。

列車出發(fā)操作模塊，根據(jù)提交來的出發(fā)場列車信息，制定列車出發(fā)計(jì)劃；將對(duì)應(yīng)的本務(wù)機(jī)車控制碼、道岔控制碼、信號(hào)燈控制碼、列車行駛控制碼寫入發(fā)送信息碼數(shù)據(jù)庫，由數(shù)碼控制子系統(tǒng)發(fā)送信息碼，控制需要出發(fā)的列車行駛到動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)的入口處，可以供列車到達(dá)操作模塊確認(rèn)并制定新的列車到達(dá)計(jì)劃，從而形成連續(xù)的閉環(huán)模擬。

附圖說明

圖1是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖；

圖3是火車模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖；

圖4是道岔模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖；

圖5是信號(hào)燈模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖；

圖6是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的主體流程示意圖；

圖7是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的數(shù)碼信息交互關(guān)系示意圖；

圖8是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)流程示意圖；

圖9是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的數(shù)碼控制子系統(tǒng)流程示意圖；

圖10是編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的實(shí)施例布局效果圖。

圖中標(biāo)號(hào)分別為：1.動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)；2.數(shù)碼控制子系統(tǒng)；3.業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)；4.內(nèi)嵌電路板控制的火車模型；5.內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔；6.內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈；7.IC卡芯片；8.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；9.計(jì)算機(jī)收碼程序；10.計(jì)算機(jī)發(fā)碼程序；11.收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備；12.電路板通信模塊數(shù)碼定位解析程序；13.列車到達(dá)操作模塊；14.到達(dá)場操作模塊；15.調(diào)車場操作模塊；16.出發(fā)場操作模塊；17.列車出發(fā)操作模塊；18.模擬操作管理客戶端；19.數(shù)碼控制程序；20.業(yè)務(wù)控制程序；21.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端；22.業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)客戶端；23.射頻識(shí)別RFID模塊；24.火車無線通信模塊；25.火車電壓輸入輸出模塊；26.火車電機(jī)；27.道岔無線通信模塊；28.道岔電壓輸入輸出模塊；29.道岔電機(jī)；30.信號(hào)燈無線通信模塊；31.信號(hào)燈電壓輸入輸出模塊；32.模擬管理員登錄系統(tǒng)平臺(tái)；33.模擬操作小組分別登錄系統(tǒng)平臺(tái)；34.自動(dòng)模擬；35.分組模擬；36.模擬結(jié)束的控制群碼；37.編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面顯示端；38.數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端；39.收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示終端；40.列車到達(dá)信息顯示端；41.列車出發(fā)信息顯示端；42.無線路由器。

具體實(shí)施方式

下面的詳細(xì)描述是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中標(biāo)示；以下參照附圖描述的實(shí)施例是本發(fā)明創(chuàng)造的示例，目的在于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，不能理解為對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的限制和約束。

圖1為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1的動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1內(nèi)包括內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5、內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6、IC卡芯片7。

當(dāng)內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4接近IC卡芯片7時(shí)，基于無線射頻RFID技術(shù)讀取IC卡芯片7的唯一標(biāo)識(shí)碼，然后將電路板自有的唯一標(biāo)識(shí)碼和IC卡標(biāo)識(shí)碼一同發(fā)送給數(shù)碼控制程序19。

數(shù)碼控制程序19接收車輛運(yùn)行位置信息后，將此信息寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8。

業(yè)務(wù)控制程序20掃描到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8有新接收碼時(shí)，開始進(jìn)行相應(yīng)編組站業(yè)務(wù)操作。

業(yè)務(wù)控制程序20將編組站業(yè)務(wù)操作結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8，同時(shí)將生成的控制信息碼也寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8；另外，業(yè)務(wù)控制程序20也可和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8進(jìn)行其他數(shù)據(jù)交互。

數(shù)碼控制程序19掃描到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8有新的發(fā)碼信息時(shí)，就讀取發(fā)碼信息并發(fā)送到動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1中對(duì)應(yīng)的對(duì)象，即發(fā)送給內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5或者是內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6。

圖2為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖，包括編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1、內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5、內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6、放置在軌道線路下側(cè)的IC卡芯片7、收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11、模擬操作管理客戶端18、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21、業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)客戶端22。

編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1上鋪設(shè)具有編組站特點(diǎn)并供火車模型運(yùn)行的軌道線路，市電經(jīng)過變壓后連接到可導(dǎo)電的軌道線路；編組站工作過程動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1上承載的對(duì)象有內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5，內(nèi)嵌電路板控制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6、軌道線路下側(cè)放置用于判斷火車模型行駛位置的IC卡芯片7。

當(dāng)內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4運(yùn)行至接近IC卡芯片7時(shí)，即刻讀取IC卡芯片7的唯一標(biāo)識(shí)碼，然后將內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4自有的唯一標(biāo)識(shí)碼和IC卡標(biāo)識(shí)碼整合，并一同發(fā)送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11；內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4也接收收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)送來的信息碼。

內(nèi)嵌電路板控制的道岔模型5和內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈模型6，接收由收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)送來的信息碼。

收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11通過串口或USB接口與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21連接；接收內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4發(fā)來信息碼，也發(fā)送由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21推送來的信息碼。

業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)客戶端22是模擬操作員機(jī)位，模擬操作員在此機(jī)位進(jìn)行相應(yīng)的編組站業(yè)務(wù)操作，與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

模擬操作管理客戶端18是模擬操作管理員機(jī)位，模擬操作管理員在此機(jī)位進(jìn)行模擬操作的管理，與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖3為火車模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖，包括射頻識(shí)別RFID模塊23、無線通信模塊24、電壓輸入輸出模塊25、火車電機(jī)26、IC卡芯片7。

市電經(jīng)過變壓后連接到可導(dǎo)電的軌道線路，通過可導(dǎo)電的車輪傳至可導(dǎo)電的車軸；電壓輸入輸出模塊25的電壓輸入端與火車模型的車軸連接，從而給火車模型內(nèi)嵌的電路板供電，電壓輸入輸出模塊25的電壓輸出端與火車電機(jī)26連接。

射頻識(shí)別RFID模塊23識(shí)別到鋪設(shè)在軌道下側(cè)的IC卡芯片7后，將讀取的標(biāo)識(shí)碼推送給無線通信模塊24，無線通信模塊24把此標(biāo)識(shí)碼和火車模型內(nèi)嵌電路板的標(biāo)識(shí)碼整合，然后發(fā)送給圖2的收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11。

無線通信模塊24接收到圖2收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)送的信息碼后，將控制火車模型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息碼解析出來，然后命令電壓輸入輸出模塊25控制火車電機(jī)26進(jìn)行相應(yīng)的工作，從而控制火車模型停止、一擋前進(jìn)、二擋前進(jìn)、后退的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

圖4為道岔模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖，包括無線通信模塊27、電壓輸入輸出模塊28，道岔電機(jī)29；電壓輸入輸出模塊28的電壓輸入端與軌道線路連接，從而給道岔內(nèi)嵌的電路板供電，電壓輸入輸出模塊28的電壓輸出端與道岔電機(jī)29連接。

無線通信模塊27接收到圖2收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)送的信息碼后，將控制道岔轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的信息碼解析出來，然后命令電壓輸入輸出模塊28控制道岔電機(jī)29進(jìn)行相應(yīng)的工作，從而控制道岔的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

圖5為信號(hào)燈模型結(jié)構(gòu)及工作原理示意簡圖，包括無線通信模塊30、電壓輸入輸出模塊31；市電經(jīng)過變壓后連接到可導(dǎo)電的軌道線路，電壓輸入輸出模塊31的電壓輸入端與軌道線路連接，從而給信號(hào)燈內(nèi)嵌的電路板供電，電壓輸入輸出模塊31的電壓輸出端與信號(hào)燈元件連接。

無線通信模塊30接收到圖2收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)送的信息碼后，將控制信號(hào)燈狀態(tài)的信息碼解析出來，然后命令電壓輸入輸出模塊31控制信號(hào)燈的開放或關(guān)閉狀態(tài)。

圖6為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的主體流程示意圖。

模擬工作開始時(shí)，首先給圖2的動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1上的軌道線路通電，然后啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)碼控制子系統(tǒng)服務(wù)端21；在圖2的業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)客戶端22處，模擬操作小組分別登錄系統(tǒng)平臺(tái)33；在圖2的模擬操作管理客戶端18處，模擬管理員登錄系統(tǒng) 平臺(tái)32；模擬管理員登錄系統(tǒng)平臺(tái)后，可以選擇自動(dòng)模擬34或者選擇分組模擬35。

如果模擬管理員選擇自動(dòng)模擬34，首先在動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)入口處，手動(dòng)將火車模型組合成要求的幾組列車，然后按照實(shí)際業(yè)務(wù)形式，進(jìn)行制定列車到達(dá)計(jì)劃表的工作；列車到達(dá)計(jì)劃表結(jié)果確認(rèn)后，自動(dòng)模擬功能啟動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)碼控制和業(yè)務(wù)控制的流程，同時(shí)進(jìn)入編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面。

在自動(dòng)模擬進(jìn)行的過程中，如果模擬管理員不選擇結(jié)束模擬，可以對(duì)動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)出口處牽引到入口處的列車，繼續(xù)進(jìn)行制定列車到達(dá)計(jì)劃表的工作；如果模擬管理員選擇結(jié)束模擬，就生成模擬結(jié)束的控制群碼36的功能，然后將控制群碼通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)控制，發(fā)送至動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上的對(duì)象，至此，編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的自動(dòng)模擬結(jié)束。

如果模擬管理員選擇分組模擬35，模擬操作小組分別進(jìn)行小組成員的錄入工作，然后將錄入結(jié)果推送給模擬管理員；模擬管理員接收到推送信息后，對(duì)模擬操作小組進(jìn)行業(yè)務(wù)操作授權(quán)，將授權(quán)結(jié)果依次推送給各個(gè)模擬操作小組，同時(shí)進(jìn)入編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面。

模擬操作小組收到模擬管理員推送的授權(quán)信息后，即可進(jìn)行各業(yè)務(wù)模擬操作小組的模擬操作。

在分組模擬進(jìn)行的過程中，如果模擬管理員不選擇結(jié)束模擬，業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)中的列車到達(dá)模塊，可以對(duì)業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)中列車出發(fā)操作模塊送交到動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)出口處的列車進(jìn)行控制，使其行駛至動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)入口處，繼續(xù)對(duì)其制定列車到達(dá)計(jì)劃表的工作；如果模擬管理員選擇結(jié)束模擬，就啟動(dòng)生成模擬結(jié)束的控制群碼36的功能，然后將控制群碼通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)，發(fā)送至動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)上的對(duì)象，至此，編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的分組模擬結(jié)束。

圖7為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)數(shù)碼信息交互邏輯關(guān)系示意圖，包括動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1、數(shù)碼控制子系統(tǒng)2、業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)3、內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5、內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6、IC卡芯片7、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8、收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11。

內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4在行駛過程中，如果基于RFID技術(shù)讀取到IC卡芯片7唯一標(biāo)識(shí)碼后，內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4的無線通信模塊利用無線通信技術(shù)，將火車模型電路板唯一標(biāo)識(shí)碼和IC卡唯一標(biāo)識(shí)碼整合，并一同發(fā)送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)2利用收碼掃描功能，監(jiān)測(cè)到收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11有接收的信息碼后，即刻將接收的信息碼寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8。

業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)3利用收碼掃描功能，監(jiān)測(cè)到有新接收的信息碼后，對(duì)新收到信息碼進(jìn)行解析，如果解析結(jié)果需要由業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)3的業(yè)務(wù)操作模塊處理，就由數(shù)碼處理定位程序分發(fā)給對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)操作模塊；當(dāng)業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)3生成控制碼時(shí)，將控制碼寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8；如果解析結(jié)果不需要業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)3處理，就由模擬管理功能的數(shù)碼自動(dòng)處理程序處理，將生成的控制碼寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8。

數(shù)碼控制子系統(tǒng)2利用發(fā)碼掃描功能，監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8有需要發(fā)送的信息碼后，即刻將信息碼發(fā)送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11。

收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11接收到數(shù)碼控制子系統(tǒng)2推送來的信息碼后，利用無線通信技術(shù)，將信息碼發(fā)送給動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1上對(duì)應(yīng)的內(nèi)嵌電路板控制的火車模型4、內(nèi)嵌電路板控制的軌道道岔5、內(nèi)嵌電路板控制的信號(hào)燈6。

基于以上數(shù)碼信息交互的閉環(huán)過程，利用數(shù)碼控制達(dá)到了對(duì)編組站工作過程的動(dòng)態(tài)物理模擬。

圖8為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)流程示意圖，包括動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1、數(shù)碼控制子系統(tǒng)2、列車到達(dá)操作模塊13、到達(dá)場操作模塊14、調(diào)車場操作模塊15、出發(fā)場操作模塊16、列車出發(fā)操作模塊17。

列車到達(dá)操作模塊13，當(dāng)需要業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)開始操作時(shí)，該模塊首先在動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)規(guī)定的位置上，手動(dòng)將火車模型和本務(wù)機(jī)車模型組成若干車列，然后在該模塊的計(jì)算機(jī)操作界面上按照實(shí)際車列組成信息，制定列車到達(dá)計(jì)劃；確認(rèn)后將計(jì)劃發(fā)送給下一環(huán)節(jié)的到達(dá)場操作模塊14；同時(shí)模擬人員根據(jù)沙盤前方線路狀況，通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)2發(fā)送信息碼給動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1的進(jìn)站列車，控制列車行駛至沙盤平臺(tái)的到達(dá)場入口，等待進(jìn)站信號(hào)開放進(jìn)入到達(dá)場線路。

到達(dá)場操作模塊14，此模塊的模擬人員根據(jù)列車到達(dá)操作模塊13提交的到達(dá)列車編組信息，通過調(diào)度終端安排列車進(jìn)站進(jìn)路和本務(wù)機(jī)車入段進(jìn)路；然后通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)2，將進(jìn)路上的進(jìn)站信號(hào)開放、道岔轉(zhuǎn)動(dòng)、控制列車按進(jìn)路行駛至到達(dá)場指定線路、控制本務(wù)機(jī)車按進(jìn)路行駛至機(jī)務(wù)段，最后把行駛停留到到達(dá)場指定線路上的車列編組信息提交給調(diào)車場操作模塊15。

調(diào)車場操作模塊15，此模塊的模擬人員根據(jù)到達(dá)場操作模塊14提交來的車列編組信息，制定推送溜放計(jì)劃，安排解體調(diào)車機(jī)車推送進(jìn)路；然后通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)2，將待進(jìn)路上的調(diào)車信號(hào)開放、道岔轉(zhuǎn)動(dòng)，控制解體調(diào)車機(jī)車進(jìn)入指定的調(diào)車場進(jìn)路，將待解體車列推送至駝峰峰頂平臺(tái)，根據(jù)解體計(jì)劃在指定位置解體車組；根據(jù)調(diào)車場線路固定使用方案，控制溜放車組行駛至調(diào)車場指定線路集結(jié)；如果準(zhǔn)備解體的車列中有禁止溜放的車組，該模 塊模擬人員還需注意把禁溜車送入禁溜線路，待車列解體完畢后，由解體調(diào)車機(jī)車把禁溜車送入調(diào)車場的規(guī)定線路上，同時(shí)將調(diào)車場車輛實(shí)時(shí)集結(jié)信息提交給出發(fā)場操作模塊16。

出發(fā)場操作模塊16，此模塊的模擬人員根據(jù)調(diào)車場操作模塊15提交來的調(diào)車場車輛實(shí)時(shí)集結(jié)信息，制定出發(fā)場的車列牽入計(jì)劃；然后通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)2，將待進(jìn)路上的調(diào)車信號(hào)開放、道岔轉(zhuǎn)動(dòng)，控制調(diào)車機(jī)車進(jìn)入調(diào)車場，將待編車列牽出至出發(fā)場指定線路，同時(shí)將停留在出發(fā)線上待發(fā)列車編組信息提交給列車出發(fā)操作模塊17。

列車出發(fā)操作模塊17，此模塊的模擬人員根據(jù)出發(fā)場操作模塊16提交來的出發(fā)場列車編組信息，制定列車出發(fā)計(jì)劃，安排列車出站進(jìn)路；然后通過數(shù)碼控制子系統(tǒng)2，將出站進(jìn)路信號(hào)開放、道岔轉(zhuǎn)動(dòng)，控制車輛段本務(wù)機(jī)車行駛至出發(fā)場的列車出站進(jìn)路，然后再控制出發(fā)場待發(fā)列車行駛至動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1的列車到達(dá)入口，供列車到達(dá)操作模塊13制定新的列車到達(dá)計(jì)劃，從而形成編組站工作過程的連續(xù)閉環(huán)模擬。

圖9為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的數(shù)碼控制子系統(tǒng)流程示意圖，主要包括火車模型電路板射頻識(shí)別RFID模塊23、火車模型電路板無線通信模塊24、收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8、計(jì)算機(jī)收碼程序9、計(jì)算機(jī)發(fā)碼程序10、信號(hào)燈電路板無線通信模塊30、道岔電路板無線通信模塊27、電路板通信模塊數(shù)碼定位解析程序12。

火車模型在行駛中，火車模型電路板射頻識(shí)別RFID模塊23讀到軌道線路下側(cè)的IC卡信息，火車模型電路板無線通信模塊24將電路板唯一標(biāo)識(shí)碼和IC卡唯一標(biāo)識(shí)碼一同發(fā)送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11。

計(jì)算機(jī)收碼程序9的實(shí)時(shí)掃描功能如果監(jiān)測(cè)到收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11發(fā)來信息，將此信息寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8，并在顯示終端顯示火車模型行駛位置的邏輯結(jié)果信息。

計(jì)算機(jī)發(fā)碼程序10實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)8的發(fā)碼信息，如果監(jiān)測(cè)到有需要發(fā)送的信息碼，就將信息碼推送給收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11，收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11再將信息碼發(fā)送到動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)。

動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)中火車模型、信號(hào)燈或者道岔的電路板接收到信息碼后，啟動(dòng)各自電路板通信模塊數(shù)碼定位解析程序9，如果解析判斷出是本電路板信息碼，就接收此信息碼，從而改變火車模型、信號(hào)燈或道岔的狀態(tài)。

圖10為編組站工作過程數(shù)碼控制動(dòng)態(tài)物理模擬系統(tǒng)的實(shí)施例布局效果圖，包括動(dòng)態(tài)物理模擬沙盤平臺(tái)1、收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11、列車到達(dá)操作模塊13、到達(dá)場操作模塊14、調(diào)車場操作模塊15、出發(fā)場操作模塊16、列車出發(fā)操作模塊17、模擬操作管理客戶端18、編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面顯示端37、數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端38、收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示終端39、列車到達(dá)信息顯示端40、列車出發(fā)信息顯示端41、無線路由器 42。

物理模擬沙盤平臺(tái)1按照編組站實(shí)際工作過程的形態(tài)設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端38既是是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)機(jī)位，也是收碼發(fā)碼信息監(jiān)測(cè)機(jī)位，同時(shí)采取一拖二的顯示方式，將收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示終端39與其連接。

模擬操作管理客戶端18是模擬操作管理機(jī)位，與數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端38進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)采取一拖二的顯示方式，將編組站TDCS系統(tǒng)調(diào)度終端監(jiān)視界面顯示端37與其連接。

列車到達(dá)操作模塊13、到達(dá)場操作模塊14、調(diào)車場操作模塊15、出發(fā)場操作模塊16、列車出發(fā)操作模塊17是業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)操作機(jī)位，分別進(jìn)行相應(yīng)的編組站業(yè)務(wù)模擬操作；其中，采取一拖二的顯示方式，將列車到達(dá)信息顯示端40與列車到達(dá)操作模塊13的機(jī)位連接，將列車出發(fā)信息顯示端41與列車出發(fā)操作模塊17的機(jī)位連接。

列車到達(dá)操作模塊13、到達(dá)場操作模塊14、調(diào)車場操作模塊15、出發(fā)場操作模塊16、列車出發(fā)操作模塊17、模擬操作管理客戶端18這些機(jī)位，通過無線路由器42與數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端38機(jī)位的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

收碼發(fā)碼無線通信設(shè)備11實(shí)現(xiàn)物理模擬沙盤平臺(tái)1與數(shù)據(jù)庫及收碼發(fā)碼監(jiān)測(cè)信息顯示端38機(jī)位的數(shù)碼交互。