專利名稱：高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及仿真控制技術(shù)，尤其是高速列車大系統(tǒng)耦合仿真平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)高鐵網(wǎng)絡(luò)的火熱建設(shè)、運(yùn)營(yíng)速度紀(jì)錄的一次次被刷新、和俄羅斯、美國(guó)等高鐵技術(shù)輸出備忘的簽訂等，新形勢(shì)下的高速列車的運(yùn)行安全保障是刻不容緩的剛性需求。這對(duì)高速鐵路行車安全研究提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也提供了前所未有的機(jī)遇。高速列車的運(yùn)行受到線路和接觸網(wǎng)等固定設(shè)施條件的影響，牽引供電和列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制，同時(shí)還受到空氣擾動(dòng)、阻力及噪音的制約等。因此，高速動(dòng)車組與高速鐵路各子系統(tǒng)之間構(gòu)成相互聯(lián)系、相互依存、相互制約的關(guān)系，如與線路之間的輪軌關(guān)系，與接觸網(wǎng)之間弓網(wǎng)關(guān)系，與空氣之間的流固關(guān)系，與供電及牽引傳動(dòng)系統(tǒng)之間的機(jī)電關(guān)系等。
在高速運(yùn)行條件下，列車和線路軌道、接觸網(wǎng)、氣流等之間的相互作用加劇，如輪軌和弓網(wǎng)的磨耗、磨損加速，甚至導(dǎo)致失效，嚴(yán)重影響運(yùn)行；高速氣流也不再僅僅是運(yùn)行阻力，同時(shí)影響動(dòng)車組的運(yùn)行性能，甚至導(dǎo)致列車運(yùn)行安全性問(wèn)題；高速所需的大功率和高密度行車，對(duì)供電系統(tǒng)的電力釋放和吸收提出更高的要求，一旦車與供電系統(tǒng)的關(guān)系沒有匹配好，就可能導(dǎo)致電壓的波動(dòng)，甚至供電系統(tǒng)因超壓、低壓或沖擊而崩潰。與此同時(shí)，由于速度的提高，特別是振動(dòng)的加劇，會(huì)帶來(lái)一系列極端的科學(xué)問(wèn)題，如高速列車的全局非線性穩(wěn)定性問(wèn)題，輪軌間的粘著系數(shù)急劇下降導(dǎo)致的粘著極限問(wèn)題，在考慮接觸網(wǎng)張力限制后的波速逼近問(wèn)題，結(jié)構(gòu)疲勞超長(zhǎng)壽命問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，必須把與高速列車運(yùn)行品質(zhì)和安全性相關(guān)聯(lián)的高速鐵路各子系統(tǒng)耦合起來(lái)進(jìn)行高速列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究。目前高速列車相關(guān)的動(dòng)力學(xué)研究主要集中在子系統(tǒng)級(jí)別，如列車動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)等，這些子系統(tǒng)研究及計(jì)算平臺(tái)總體上相對(duì)獨(dú)立，未成體系，雖然部分研究已逐步向高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)延伸，比如車-線-橋動(dòng)力學(xué)研究，但這些無(wú)法完全滿足當(dāng)前高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真分析的要求。而迄今為止，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成熟的可為高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真分析提供計(jì)算支撐的軟件系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是研究提供一種高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，使之克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的手段實(shí)現(xiàn)的。高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，采用基于C/S模式的分布式仿真體系，包括前臺(tái)人機(jī)交互界面部分和后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算部分，其中，所述后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算模塊包括任務(wù)調(diào)度模塊，用于用戶所提交仿真工況任務(wù)的調(diào)度，根據(jù)任務(wù)的計(jì)算要求、優(yōu)先級(jí)、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的資源情況等，采用合適的調(diào)度策略，將計(jì)算任務(wù)調(diào)度到合適的計(jì)算資源上，如果計(jì)算資源不足，則將計(jì)算任務(wù)按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)等候，支持多工況自動(dòng)調(diào)度，支持有管理權(quán)限的用戶對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行擴(kuò)展；耦合控制模塊，用于對(duì)用戶提交的仿真工況任務(wù)實(shí)施積分步長(zhǎng)級(jí)的耦合計(jì)算，利用耦合控制算法協(xié)調(diào)列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電及傳動(dòng)、空氣動(dòng)力學(xué)等子系統(tǒng)各子系統(tǒng)的仿真步長(zhǎng)使其保持時(shí)空一致、控制各子系統(tǒng)的計(jì)算流程、并進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、處理和分發(fā)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的耦合計(jì)算；執(zhí)行機(jī)代理模塊，用于獲取各個(gè)計(jì)算資源CPU的性能及使用率、內(nèi)存容量及使用情況、操作系統(tǒng)的類型，通 過(guò)與計(jì)算資源管理模塊通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓芾砑坝?jì)算資源的查詢，同時(shí)用于啟動(dòng)各子系統(tǒng)計(jì)算模塊，通過(guò)與耦合控制模塊通信，告知各子系統(tǒng)計(jì)算模塊的運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)為故障診斷和恢復(fù)提供基礎(chǔ)；車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于車輛動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；線路動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于線路動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；牽引供電計(jì)算模塊，用于牽引供電子系統(tǒng)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算;空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于列車空氣動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分包括主控模塊，用于各種仿真流程的建立和仿真數(shù)據(jù)的管理，具體包括負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)與管理；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的有效性檢查；負(fù)責(zé)專業(yè)計(jì)算模型庫(kù)、計(jì)算結(jié)果分類庫(kù)的管理；負(fù)責(zé)耦合仿真模型的組織；負(fù)責(zé)仿真工況的配置和計(jì)算工況庫(kù)的管理；負(fù)責(zé)系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)的初始化，各個(gè)模型庫(kù)的初始化，各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和初始化；前處理模塊，用于建立各耦合仿真子系統(tǒng)的前處理模型，將各子系統(tǒng)的實(shí)際物理模型映射為仿真模型，從而建立各子系統(tǒng)仿真所需的前處理輸入模型，包括高速列車動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、線路動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、列車空氣動(dòng)力學(xué)前處理子模塊和牽引供電及傳動(dòng)仿真前處理子模塊；計(jì)算資源管理模塊，用于獲取執(zhí)行機(jī)代理模塊返回的信息，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可用的計(jì)算資源及各計(jì)算資源的使用情況，實(shí)施異構(gòu)異操作系統(tǒng)計(jì)算資源的統(tǒng)一管理，為計(jì)算任務(wù)的調(diào)度提供依據(jù)，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒓坝布收陷o助診斷功能；計(jì)算監(jiān)控模塊，用于對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)可視監(jiān)控，對(duì)異常情況進(jìn)行提示或警報(bào)，使計(jì)算過(guò)程透明化；后處理模塊，用于對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到性能時(shí)程曲線或演變規(guī)律，包括通用二維數(shù)據(jù)后處理子模塊、三維運(yùn)行模擬子模塊及專業(yè)后處理子模塊；系統(tǒng)管理模塊，用于對(duì)整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)和管理，如用戶管理、角色管理、權(quán)限管理；所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分的主控模塊，是用戶使用平臺(tái)的進(jìn)入界面，集成了前處理模塊、后處理模塊、計(jì)算資源管理模塊、計(jì)算監(jiān)控模塊及系統(tǒng)管理維護(hù)模塊的入口，包括下列菜單項(xiàng)項(xiàng)目菜單項(xiàng)，用于項(xiàng)目創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括新建項(xiàng)目、項(xiàng)目庫(kù)管理和退出子菜單項(xiàng)，其中新建項(xiàng)目子菜單項(xiàng)用于新建一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于項(xiàng)目庫(kù)的查詢、修改、刪除，退出子菜單項(xiàng)用于退出程序；計(jì)算模型菜單項(xiàng)，用于計(jì)算模型創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括子系統(tǒng)前處理建模、初始模型庫(kù)管理和部件模型庫(kù)管理三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)前處理建模子菜單項(xiàng)是前處理模塊的入口，用于進(jìn)入車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系 統(tǒng)的仿真前處理建模界面，初始模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真模型，部件模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電子系統(tǒng)的仿真模型，利用部件模型庫(kù)中的模型可部分替換初始模型庫(kù)中的模型的相應(yīng)部分，在初始模型庫(kù)和部件模型庫(kù)中，列車子系統(tǒng)的部件包括輪對(duì)踏面、剛性車體和構(gòu)架、各階模態(tài)的彈性車體和構(gòu)架，線路子系統(tǒng)的部件包括線路軌下結(jié)構(gòu)、鋼軌參數(shù)、鋼軌踏面和軌道不平順，弓網(wǎng)子系統(tǒng)的部件包括受電弓、接觸網(wǎng)，牽引供電子系統(tǒng)的部件包括供電設(shè)施；計(jì)算工況菜單項(xiàng)，用于計(jì)算工況的配置及計(jì)算工況庫(kù)的管理，包括新建/打開工況、新建/打開本地工況、計(jì)算工況庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中新建/打開工況子菜單項(xiàng)用于從模型數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，其中新建/打開本地工況子菜單項(xiàng)用于從用戶本機(jī)文件夾中選擇配置好的子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，計(jì)算工況庫(kù)管理用于修改、刪除、查詢已配置完成或已提交的各種計(jì)算工況；耦合計(jì)算菜單項(xiàng)，用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真及對(duì)耦合計(jì)算相關(guān)的信息進(jìn)行查詢和控制，包括啟動(dòng)耦合計(jì)算、計(jì)算資源管理、計(jì)算過(guò)程監(jiān)控三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中啟動(dòng)耦合計(jì)算子菜單項(xiàng)用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真，計(jì)算資源管理子菜單項(xiàng)是計(jì)算資源管理模塊的入口，用于查看和管理計(jì)算資源，計(jì)算過(guò)程監(jiān)控子菜單項(xiàng)是計(jì)算過(guò)程監(jiān)控模塊的入口，用于監(jiān)控用戶提交的所有計(jì)算工況，對(duì)異常情況進(jìn)行告警；計(jì)算結(jié)果菜單項(xiàng)，用于各子系統(tǒng)仿真計(jì)算結(jié)果的處理分析及結(jié)果庫(kù)的管理，包括子系統(tǒng)后處理和結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)后處理子菜單項(xiàng)是后處理模塊的入口，用于車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真結(jié)果處理分析，包括通用二維數(shù)據(jù)后處理、三維運(yùn)行模擬及流場(chǎng)分析等專業(yè)后處理功能，結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于各子系統(tǒng)仿真結(jié)果的查看、下載和刪除等；系統(tǒng)維護(hù)和管理菜單項(xiàng)，是系統(tǒng)管理模塊的入口，用于平臺(tái)的維護(hù)和管理；幫助菜單項(xiàng)，用于顯示系統(tǒng)相關(guān)信息。所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分的主控模塊計(jì)算工況菜單項(xiàng)中新建/打開工況界面，包括以下按鈕
車輛模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇車輛/列車仿真模型；線路模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇線路仿真模型；弓網(wǎng)模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇受電弓和接觸網(wǎng)仿真模型；牽供模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇供電仿真模型；流固模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇列車空氣動(dòng)力學(xué)仿真模型；仿真設(shè)置按鈕，用于設(shè)置仿真時(shí)間、各子系統(tǒng)仿真步長(zhǎng)、輸出步長(zhǎng)，對(duì)于車輛子系 統(tǒng)，還可設(shè)置列車運(yùn)行速度；保存工況按鈕，用于保存用戶配置的仿真計(jì)算工況數(shù)據(jù)，必須在仿真工況的有效性檢查通過(guò)后方可成功保存，否則會(huì)提示無(wú)法通過(guò)的檢查項(xiàng)信息；耦合計(jì)算按鈕，用于提交用戶剛配置好且可以成功保存的計(jì)算工況，進(jìn)行后臺(tái)的率禹合計(jì)算；退出按鈕，用于退出計(jì)算工況編輯界面。本發(fā)明可支持多工況同時(shí)進(jìn)行高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真，對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可擴(kuò)展性良好，支持異構(gòu)異操作系統(tǒng)。為高速列車與線路、接觸網(wǎng)、供電系統(tǒng)耦合仿真及運(yùn)行模擬和高速列車與其他子系統(tǒng)的耦合關(guān)系研究及其性能評(píng)估提供了良好的平臺(tái)。本發(fā)明的高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，具有I)支持高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真，可以在高速列車-線路-弓網(wǎng)-牽引供電-空氣動(dòng)力學(xué)所形成的大系統(tǒng)中同時(shí)考慮輪軌耦合關(guān)系、弓網(wǎng)耦合關(guān)系、流固耦合關(guān)系、機(jī)電耦合關(guān)系，進(jìn)行大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真，也可進(jìn)行部分系統(tǒng)耦合仿真；2)支持在異構(gòu)異操作系統(tǒng)的計(jì)算資源上運(yùn)行，可以部分計(jì)算模塊運(yùn)行在windows操作系統(tǒng)下的普通PC上，部分計(jì)算模塊運(yùn)行在Iinux操作系統(tǒng)下的高性能并行計(jì)算機(jī)集群上，進(jìn)行大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真；3)支持多工況同時(shí)耦合仿真，在計(jì)算資源充足的前提下，可以支持多工況的同時(shí)耦合仿真，在計(jì)算資源不足時(shí)，按提交的時(shí)間順序和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)待算；4)支持對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)所有提交的在算計(jì)算工況進(jìn)行仿真過(guò)程的圖形化監(jiān)控，對(duì)仿真過(guò)程中的異常信息進(jìn)行告警；5)開放式的體系結(jié)構(gòu)，良好的可擴(kuò)展性，當(dāng)計(jì)算資源充足且耦合器負(fù)載較大時(shí)，可以通過(guò)軟件設(shè)置，自動(dòng)分配一臺(tái)計(jì)算資源為耦合器，實(shí)施負(fù)載均衡，反之亦然，同時(shí)調(diào)度算法、耦合數(shù)據(jù)處理算法等提供開放接口，可以增加或刪除，另外，子系統(tǒng)計(jì)算模塊接口具有通用性，只要符合接口規(guī)范，通過(guò)軟件更新耦合關(guān)系后，即可納入耦合計(jì)算體系；6)良好的人機(jī)交互功能，計(jì)算組織便捷，可以快速組織各種層次的部分耦合模型，各子系統(tǒng)的仿真輸入模型可從模型庫(kù)中選擇，也可從本地配置，或從已創(chuàng)建的工況庫(kù)中選擇，且部分模型可替換，有效提高建模效率，且計(jì)算過(guò)程可視可控。
采用本發(fā)明，可以進(jìn)行高速列車與線路、接觸網(wǎng)、供電系統(tǒng)耦合仿真及運(yùn)行模擬，可以進(jìn)行高速列車與其他子系統(tǒng)的耦合關(guān)系研究，可以進(jìn)行高速列車及其耦合系統(tǒng)的優(yōu)化分析，可以進(jìn)行高速列車及其耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)估，為我國(guó)高速列車及相關(guān)系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、優(yōu)化、性能評(píng)估及運(yùn)行維護(hù)決策提供平臺(tái)支撐。


圖I高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)模塊組成2人機(jī)交互界面部分的主控模塊組成3工況菜單項(xiàng)中新建/打開工況組成4高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)工作流程圖5高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)前處理模塊界面 圖6高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)計(jì)算過(guò)程監(jiān)控模塊圖7高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)通用二維數(shù)據(jù)后處理模塊圖8高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)列車三維運(yùn)行模擬后處理模塊
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳述。由于各子系統(tǒng)對(duì)計(jì)算資源要求、運(yùn)行環(huán)境要求等各不相同，同時(shí)為了保證多子系統(tǒng)耦合后的整體仿真效率，本發(fā)明的高速列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)部署在由高速網(wǎng)絡(luò)連接的分布式計(jì)算環(huán)境中，其架構(gòu)主要包括子系統(tǒng)仿真計(jì)算執(zhí)行機(jī)、仿真用戶端計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)仿真耦合器、調(diào)度器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、文件服務(wù)器、仿真過(guò)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)、高性能并行計(jì)算集群以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其中仿真用戶端是用戶直接操作平臺(tái)的客戶端計(jì)算機(jī)，用于仿真前處理、提交仿真計(jì)算工況、仿真后處理等，采用windows操作系統(tǒng)，由圖形工作站或高性能的普通PC機(jī)組成。子系統(tǒng)仿真計(jì)算執(zhí)行機(jī)采用windows操作系統(tǒng)，可以運(yùn)行列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電及傳動(dòng)子系統(tǒng)的仿真計(jì)算模塊，由一系列高性能的普通PC機(jī)組成，可根據(jù)應(yīng)用需求隨時(shí)動(dòng)態(tài)增加或刪除。高性能計(jì)算機(jī)集群采用linux/unix操作系統(tǒng)為主,部分節(jié)點(diǎn)可采用windows操作系統(tǒng)，計(jì)算核心多，運(yùn)算效率高，優(yōu)先用于空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的計(jì)算。系統(tǒng)仿真耦合服務(wù)器(簡(jiǎn)稱耦合器)是耦合數(shù)據(jù)的處理和收發(fā)集散中心，所有耦合數(shù)據(jù)都向其匯集并經(jīng)其分發(fā)到各子系統(tǒng)，在多工況運(yùn)行的情況下，數(shù)據(jù)吞吐量較大，系統(tǒng)比較繁忙，要求CPU處理能力高，網(wǎng)卡數(shù)據(jù)吞吐性能好,采用windows操作系統(tǒng)。在多工況運(yùn)行的情況下，可以部署多個(gè)耦合器，同時(shí)可根據(jù)應(yīng)用的需要，動(dòng)態(tài)增刪耦合器。計(jì)算任務(wù)調(diào)度服務(wù)器(簡(jiǎn)稱調(diào)度器)用于將計(jì)算任務(wù)分發(fā)到各空閑的計(jì)算資源上，要求計(jì)算資源的穩(wěn)定性好，在計(jì)算資源足夠的情況下應(yīng)考慮調(diào)度器的冗余部署，采用windows、Iinux或unix操作系統(tǒng)皆可。仿真過(guò)程監(jiān)控器主要用于仿真過(guò)程數(shù)據(jù)的監(jiān)控，其主要功能是從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得仿真計(jì)算的過(guò)程數(shù)據(jù)，并通過(guò)獨(dú)立的計(jì)算過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行展示，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算中出現(xiàn)的問(wèn)題的，提高應(yīng)用的效率。仿真過(guò)程監(jiān)控器由用戶進(jìn)行自主配置，可以監(jiān)控一個(gè)工況的多種信息，也可監(jiān)控多個(gè)工況的多種信息。該設(shè)備的特點(diǎn)是需要有較好的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)也需要一定的圖形處理能力，采用一臺(tái)或多臺(tái)高性能的PC機(jī)或圖形工作站都可，采用windows操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存放各種模型數(shù)據(jù)、工況設(shè)置數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)等。對(duì)于存儲(chǔ)量大、存儲(chǔ)頻率高的計(jì)算，可以優(yōu)先采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，對(duì)于其他存儲(chǔ)，可采用一般服務(wù)器，采用windows、Iinux或unix操作系統(tǒng)皆可。文件服務(wù)器數(shù)據(jù)讀存頻率一般不會(huì)太高，可采用一般的服務(wù)器，要求服務(wù)器的容量較大，采用windows、Iinux或unix操作系統(tǒng)皆可。高速列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)的主網(wǎng)絡(luò)為千兆網(wǎng)，由兩臺(tái)萬(wàn)兆級(jí)核心路由交換機(jī)做熱備，各子系統(tǒng)接入層交換機(jī)采用千兆接入，高性能計(jì)算機(jī)集群內(nèi)部包括計(jì)算網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，其中計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用Infiniband網(wǎng)，帶寬為40GB/s，管理網(wǎng)絡(luò)為千兆網(wǎng)。
本發(fā)明的高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)包括前臺(tái)人機(jī)交互界面部分和后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算部分，如圖I所示，其中，所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分包括主控模塊、前處理模塊、計(jì)算資源管理模塊、計(jì)算監(jiān)控模塊、后處理模塊和系統(tǒng)管理模塊。所述后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算模塊包括任務(wù)調(diào)度模塊、耦合控制模塊、執(zhí)行機(jī)代理模塊、車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、線路動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、牽引供電計(jì)算模塊、空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊。在圖2中主控模塊，是用戶使用平臺(tái)的進(jìn)入界面，集成了前處理模塊、后處理模塊、計(jì)算資源管理模塊、計(jì)算監(jiān)控模塊及系統(tǒng)管理維護(hù)模塊的入口，包括下列菜單項(xiàng)項(xiàng)目菜單項(xiàng)，用于項(xiàng)目創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括新建項(xiàng)目、項(xiàng)目庫(kù)管理和退出子菜單項(xiàng)，其中新建項(xiàng)目子菜單項(xiàng)用于新建一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于項(xiàng)目庫(kù)的查詢、修改、刪除，退出子菜單項(xiàng)用于退出程序；計(jì)算模型菜單項(xiàng)，用于計(jì)算模型創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括子系統(tǒng)前處理建模、初始模型庫(kù)管理和部件模型庫(kù)管理三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)前處理建模子菜單項(xiàng)是前處理模塊的入口，用于進(jìn)入車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真前處理建模界面，初始模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真模型，部件模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電子系統(tǒng)的仿真模型，利用部件模型庫(kù)中的模型可部分替換初始模型庫(kù)中的模型的相應(yīng)部分，在初始模型庫(kù)和部件模型庫(kù)中，列車子系統(tǒng)的部件包括輪對(duì)踏面、剛性車體和構(gòu)架、各階模態(tài)的彈性車體和構(gòu)架，線路子系統(tǒng)的部件包括線路軌下結(jié)構(gòu)、鋼軌參數(shù)、鋼軌踏面和軌道不平順，弓網(wǎng)子系統(tǒng)的部件包括受電弓、接觸網(wǎng)，牽引供電子系統(tǒng)的部件包括供電設(shè)施；計(jì)算工況菜單項(xiàng)，用于計(jì)算工況的配置及計(jì)算工況庫(kù)的管理，包括新建/打開工況、新建/打開本地工況、計(jì)算工況庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中新建/打開工況子菜單項(xiàng)用于從模型數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，其中新建/打開本地工況子菜單項(xiàng)用于從用戶本機(jī)文件夾中選擇配置好的子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，計(jì)算工況庫(kù)管理用于修改、刪除、查詢已配置完成或已提交的各種計(jì)算工況；耦合計(jì)算菜單項(xiàng)，用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真及對(duì)耦合計(jì)算相關(guān)的信息進(jìn)行查詢和控制，包括啟動(dòng)耦合計(jì)算、計(jì)算資源管理、計(jì)算過(guò)程監(jiān)控三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中啟動(dòng)耦合計(jì)算子菜單項(xiàng)用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真，計(jì)算資源管理子菜單項(xiàng)是計(jì)算資源管理模塊的入口，用于查看和管理計(jì)算資源，計(jì)算過(guò)程監(jiān)控子菜單項(xiàng)是計(jì)算過(guò)程監(jiān)控模塊的入口，用于監(jiān)控用戶提交的所有計(jì)算工況，對(duì)異常情況進(jìn)行告警；計(jì)算結(jié)果菜單項(xiàng)，用于各子系統(tǒng)仿真計(jì)算結(jié)果的處理分析及結(jié)果庫(kù)的管理，包括子系統(tǒng)后處理和結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)后處理子菜單項(xiàng)是后處理模塊的入口，用于車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真結(jié)果處理分析，包括通用二維數(shù)據(jù)后處理、三維運(yùn)行模擬及流場(chǎng)分析等專業(yè)后處理功能，結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于各子系統(tǒng)仿真結(jié)果的查看、下載和刪除等；系統(tǒng)維護(hù)和管理菜單項(xiàng)，是系統(tǒng)管理模塊的入口，用于平臺(tái)的維護(hù)和管理；幫助菜單項(xiàng)，用于顯示系統(tǒng)相關(guān)信息。
在圖3中前臺(tái)人機(jī)交互界面部分的主控模塊計(jì)算工況菜單項(xiàng)中新建/打開工況界面，包括以下按鈕車輛模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇車輛/列車仿真模型；線路模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇線路仿真模型；弓網(wǎng)模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇受電弓和接觸網(wǎng)仿真模型；牽供模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇供電仿真模型；流固模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇列車空氣動(dòng)力學(xué)仿真模型；仿真參數(shù)設(shè)置按鈕，用于設(shè)置仿真時(shí)間、各子系統(tǒng)仿真步長(zhǎng)、輸出步長(zhǎng)，對(duì)于車輛子系統(tǒng)，還可設(shè)置列車運(yùn)行速度；保存工況按鈕，用于保存用戶配置的仿真計(jì)算工況數(shù)據(jù)，必須在仿真工況的有效性檢查通過(guò)后方可成功保存，否則會(huì)提示無(wú)法通過(guò)的檢查項(xiàng)信息；提交耦合計(jì)算按鈕，用于提交用戶剛配置好且可以成功保存的計(jì)算工況，進(jìn)行后臺(tái)的耦合計(jì)算；退出按鈕，用于退出計(jì)算工況編輯界面。本發(fā)明的仿真工作流程如圖4所示(I)主控模塊是客戶端的啟動(dòng)入口，啟動(dòng)主控模塊，進(jìn)入系統(tǒng)界面；(2)點(diǎn)擊主控模塊中計(jì)算模型菜單項(xiàng)的子系統(tǒng)前處理建模子菜單項(xiàng)，啟動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)的前處理模塊，如圖5所示，生成列車(車輛)、線路、弓網(wǎng)、牽引供電及傳動(dòng)、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的計(jì)算模型，存入到各子系統(tǒng)的計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)中或本地文件夾中；(3)設(shè)置耦合計(jì)算工況設(shè)置參與耦合的計(jì)算模塊，再?gòu)母髯酉到y(tǒng)的初始模塊庫(kù)、工況模型庫(kù)或本地獲取需要的計(jì)算模型，設(shè)置仿真參數(shù)，組織成耦合計(jì)算模型，如圖3所
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(4)保存仿真工況在保存前自動(dòng)進(jìn)行仿真工況有效性檢查，如果檢查判定有效，則成功保存工況，如果判定無(wú)效，則系統(tǒng)做出提示，顯示判定無(wú)效的檢查項(xiàng)；(5)提交耦合計(jì)算。其工作流程如下I)耦合計(jì)算模塊中的任務(wù)調(diào)度子模塊接到耦合計(jì)算申請(qǐng)后，調(diào)用計(jì)算資源管理模塊查詢計(jì)算資源的狀態(tài)信息，計(jì)算資源管理模塊通過(guò)調(diào)用執(zhí)行機(jī)代理模塊獲得相關(guān)資源信息；2)任務(wù)調(diào)度子模塊應(yīng)用一定的調(diào)度策略，利用執(zhí)行機(jī)代理模塊將任務(wù)調(diào)度到合適的計(jì)算資源上，向耦合器注冊(cè)調(diào)度信息，再啟動(dòng)各子系統(tǒng)計(jì)算模塊完成初始化，將狀態(tài)信息及初始結(jié)果返回耦合器；3)啟動(dòng)耦合計(jì)算任務(wù)，利用耦合器控制各子系統(tǒng)計(jì)算模塊的計(jì)算流程，并應(yīng)用耦合策略和數(shù)據(jù)處理算法，實(shí)現(xiàn)相關(guān)模塊間的耦合計(jì)算。耦合器和各子系統(tǒng)仿真執(zhí)行機(jī)將計(jì)
算過(guò)程數(shù)據(jù)分類存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)；4)啟動(dòng)計(jì)算過(guò)程監(jiān)控模塊，對(duì)高速列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)耦合仿真過(guò)程中各子系統(tǒng)需要監(jiān)控的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行告警，有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，也可通過(guò)點(diǎn)擊主控模塊的耦合計(jì)算菜單項(xiàng)中的計(jì)算過(guò)程監(jiān)控子菜單項(xiàng)，進(jìn)行計(jì)算過(guò)程的監(jiān)控，但顯示效率可能會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響，如圖6所示。(6)點(diǎn)擊主控模塊中計(jì)算結(jié)果菜單項(xiàng)的子系統(tǒng)后處理建模子菜單項(xiàng)，啟動(dòng)后處理模塊，進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的展示和評(píng)價(jià)。平臺(tái)提供了二維通用后處理子模塊，可進(jìn)行流程化的仿真結(jié)果處理，提供常用的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，并按格式自動(dòng)生成結(jié)果報(bào)告，如圖7所示，平臺(tái)也提供三維運(yùn)行仿真模塊，可進(jìn)行基于大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果驅(qū)動(dòng)的列車虛擬運(yùn)行展示，如圖8所示，通過(guò)二維和三維結(jié)合的方式，全面展示高速列車與各耦合子系統(tǒng)相互作用下的性能仿真結(jié)果。
權(quán)利要求
1.高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，采用基于C/s模式的分布式仿真體系，包括前臺(tái)人機(jī)交互界面部分和后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算部分，其中， 所述后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算模塊包括 任務(wù)調(diào)度模塊，用于用戶所提交仿真工況任務(wù)的調(diào)度，根據(jù)任務(wù)的計(jì)算要求、優(yōu)先級(jí)、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的資源情況等，采用合適的調(diào)度策略，將計(jì)算任務(wù)調(diào)度到合適的計(jì)算資源上，如果計(jì)算資源不足，則將計(jì)算任務(wù)按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)等候，支持多工況自動(dòng)調(diào)度，支持有管理權(quán)限的用戶對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行擴(kuò)展； 耦合控制模塊，用于對(duì)用戶提交的仿真工況任務(wù)實(shí)施積分步長(zhǎng)級(jí)的耦合計(jì)算，利用耦合控制算法協(xié)調(diào)列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電及傳動(dòng)、空氣動(dòng)力學(xué)等子系統(tǒng)各子系統(tǒng)的仿真步長(zhǎng)使其保持時(shí)空一致、控制各子系統(tǒng)的計(jì)算流程、并進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、處理和分發(fā)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的耦合計(jì)算； 執(zhí)行機(jī)代理模塊，用于獲取各個(gè)計(jì)算資源CPU的性能及使用率、內(nèi)存容量及使用情況、操作系統(tǒng)的類型，通過(guò)與計(jì)算資源管理模塊通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓芾砑坝?jì)算資源的查詢，同時(shí)用于啟動(dòng)各子系統(tǒng)計(jì)算模塊，通過(guò)與耦合控制模塊通信，告知各子系統(tǒng)計(jì)算模塊的運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)為故障診斷和恢復(fù)提供基礎(chǔ)；車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于車輛動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；線路動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于線路動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算；牽引供電計(jì)算模塊，用于牽引供電子系統(tǒng)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算； 空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于列車空氣動(dòng)力學(xué)單步仿真，輸出該步的仿真結(jié)果，并與耦合控制模塊通信和進(jìn)行耦合數(shù)據(jù)傳輸，在耦合控制模塊的協(xié)調(diào)下實(shí)施與其他子系統(tǒng)的耦合計(jì)算； 所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分包括 主控模塊，用于各種仿真流程的建立和仿真數(shù)據(jù)的管理，具體包括負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)與管理；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的有效性檢查；負(fù)責(zé)專業(yè)計(jì)算模型庫(kù)、計(jì)算結(jié)果分類庫(kù)的管理；負(fù)責(zé)耦合仿真模型的組織；負(fù)責(zé)仿真工況的配置和計(jì)算工況庫(kù)的管理；負(fù)責(zé)系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)的初始化，各個(gè)模型庫(kù)的初始化，各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和初始化； 前處理模塊，用于建立各耦合仿真子系統(tǒng)的前處理模型，將各子系統(tǒng)的實(shí)際物理模型映射為仿真模型，從而建立各子系統(tǒng)仿真所需的前處理輸入模型，包括高速列車動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、線路動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)前處理子模塊、列車空氣動(dòng)力學(xué)前處理子模塊和牽引供電及傳動(dòng)仿真前處理子模塊； 計(jì)算資源管理模塊，用于獲取執(zhí)行機(jī)代理模塊返回的信息，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可用的計(jì)算資源及各計(jì)算資源的使用情況，實(shí)施異構(gòu)異操作系統(tǒng)計(jì)算資源的統(tǒng)一管理，為計(jì)算任務(wù)的調(diào)度提供依據(jù)，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒓坝布收陷o助診斷功能；計(jì)算監(jiān)控模塊，用于對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)可視監(jiān)控，對(duì)異常情況進(jìn)行提示或警報(bào)，使計(jì)算過(guò)程透明化； 后處理模塊，用于對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到性能時(shí)程曲線或演變規(guī)律，包括通用二維數(shù)據(jù)后處理子模塊、三維運(yùn)行模擬子模塊及專業(yè)后處理子模塊； 系統(tǒng)管理模塊，用于對(duì)整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)和管理，如用戶管理、角色管理、權(quán)限管理； 所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分的主控模塊，是用戶使用平臺(tái)的進(jìn)入界面，集成了前處理模塊、后處理模塊、計(jì)算資源管理模塊、計(jì)算監(jiān)控模塊及系統(tǒng)管理維護(hù)模塊的入口，包括下列菜單項(xiàng) 項(xiàng)目菜單項(xiàng)，用于項(xiàng)目創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括新建項(xiàng)目、項(xiàng)目庫(kù)管理和退出子菜 單項(xiàng)，其中新建項(xiàng)目子菜單項(xiàng)用于新建一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于項(xiàng)目庫(kù)的查詢、修改、刪除，退出子菜單項(xiàng)用于退出程序； 計(jì)算模型菜單項(xiàng)，用于計(jì)算模型創(chuàng)建及管理相關(guān)的操作，包括子系統(tǒng)前處理建模、初始模型庫(kù)管理和部件模型庫(kù)管理三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)前處理建模子菜單項(xiàng)是前處理模塊的入口，用于進(jìn)入車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真前處理建模界面，初始模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真模型，部件模型庫(kù)管理用于新建、修改、刪除、查詢列車、線路、弓網(wǎng)、牽引供電子系統(tǒng)的仿真模型，利用部件模型庫(kù)中的模型部分可替換初始模型庫(kù)中的模型的相應(yīng)部分，在初始模型庫(kù)和部件模型庫(kù)中，列車子系統(tǒng)的部件包括輪對(duì)踏面、剛性車體和構(gòu)架、各階模態(tài)的彈性車體和構(gòu)架，線路子系統(tǒng)的部件包括線路軌下結(jié)構(gòu)、鋼軌參數(shù)、鋼軌踏面和軌道不平順，弓網(wǎng)子系統(tǒng)的部件包括受電弓、接觸網(wǎng)，牽引供電子系統(tǒng)的部件包括供電設(shè)施； 計(jì)算工況菜單項(xiàng)，用于計(jì)算工況的配置及計(jì)算工況庫(kù)的管理，包括新建/打開工況、新建/打開本地工況、計(jì)算工況庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中新建/打開工況子菜單項(xiàng)用于從模型數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，新建/打開本地工況子菜單項(xiàng)用于從用戶本機(jī)文件夾中選擇配置好的子系統(tǒng)仿真模型來(lái)組織耦合仿真計(jì)算工況，計(jì)算工況庫(kù)管理用于修改、刪除、查詢已配置完成或已提交的各種計(jì)算工況； 耦合計(jì)算菜單項(xiàng)，用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真及對(duì)耦合計(jì)算相關(guān)的信息進(jìn)行查詢和控制，包括啟動(dòng)耦合計(jì)算、計(jì)算資源管理、計(jì)算過(guò)程監(jiān)控三個(gè)子菜單項(xiàng)，其中啟動(dòng)耦合計(jì)算子菜單項(xiàng)用于將用戶配置好的計(jì)算工況提交到后臺(tái)進(jìn)行耦合仿真，計(jì)算資源管理子菜單項(xiàng)是計(jì)算資源管理模塊的入口，用于查看和管理計(jì)算資源，計(jì)算過(guò)程監(jiān)控子菜單項(xiàng)是計(jì)算過(guò)程監(jiān)控模塊的入口，用于監(jiān)控用戶提交的所有計(jì)算工況，對(duì)異常情況進(jìn)行告警； 計(jì)算結(jié)果菜單項(xiàng)，用于各子系統(tǒng)仿真計(jì)算結(jié)果的處理分析及結(jié)果庫(kù)的管理，包括子系統(tǒng)后處理和結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)，其中子系統(tǒng)后處理子菜單項(xiàng)是后處理模塊的入口，用于車輛動(dòng)力學(xué)、線路動(dòng)力學(xué)、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)、牽引供電、空氣動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的仿真結(jié)果處理分析，包括通用二維數(shù)據(jù)后處理、三維運(yùn)行模擬及流場(chǎng)分析等專業(yè)后處理功能，結(jié)果庫(kù)管理子菜單項(xiàng)用于各子系統(tǒng)仿真結(jié)果的查看、下載和刪除等； 系統(tǒng)維護(hù)和管理菜單項(xiàng)，是系統(tǒng)管理模塊的入口，用于平臺(tái)的維護(hù)和管理；幫助菜單項(xiàng)，用于顯示系統(tǒng)相關(guān)信息。
所述前臺(tái)人機(jī)交互界面部分的主控模塊計(jì)算工況菜單項(xiàng)中新建/打開工況界面，包括以下按鈕 車輛模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇車輛/列車仿真模型； 線路模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇線路仿真模型； 弓網(wǎng)模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇受電弓和接觸網(wǎng)仿真模型； 牽供模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從部件模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇供電仿真模型； 流固模型名稱文本框右側(cè)選擇按鈕，用于從初始模型庫(kù)或工況模型庫(kù)中選擇列車空氣動(dòng)力學(xué)仿真模型； 仿真設(shè)置按鈕，用于設(shè)置仿真時(shí)間、各子系統(tǒng)仿真步長(zhǎng)、輸出步長(zhǎng)，對(duì)于車輛子系統(tǒng)，還可設(shè)置列車運(yùn)行速度； 保存工況按鈕，用于保存用戶配置的仿真計(jì)算工況數(shù)據(jù)，必須在仿真工況的有效性檢 查通過(guò)后方可成功保存，否則會(huì)提示無(wú)法通過(guò)的檢查項(xiàng)信息； 耦合計(jì)算按鈕，用于提交用戶剛配置好且可以成功保存的計(jì)算工況，進(jìn)行后臺(tái)的耦合計(jì)算; 退出按鈕，用于退出計(jì)算工況編輯界面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)。該平臺(tái)采用基于C/S模式的分布式仿真體系，包括前臺(tái)人機(jī)交互界面部分和后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算部分。后臺(tái)基于分布式的核心計(jì)算模塊包括任務(wù)調(diào)度模塊、耦合控制模塊、執(zhí)行機(jī)代理模塊、車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、線路動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、牽引供電計(jì)算模塊、空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊。前臺(tái)人機(jī)交互界面部分包括主控模塊、前處理模塊、計(jì)算資源管理模塊、計(jì)算監(jiān)控模塊、后處理模塊和系統(tǒng)管理模塊。本發(fā)明可支持多工況同時(shí)進(jìn)行高速列車大系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)仿真，對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可擴(kuò)展性良好，支持異構(gòu)異操作系統(tǒng)。為高速列車與線路、接觸網(wǎng)、供電系統(tǒng)耦合仿真及運(yùn)行模擬和高速列車與其他子系統(tǒng)的耦合關(guān)系研究及其性能評(píng)估提供了良好的平臺(tái)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102880759SQ20121037523
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者張衛(wèi)華, 丁國(guó)富, 鄒益勝, 黃海于 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)