一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，包括運行支撐框架層和分別與運行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應用層；通過各層之間的配合完成高速列車虛擬系統的運行情況觀察和記錄，并能對組成列車牽引系統的組件的模型進行單獨觀察和爆炸成零部件觀察其運行情況，在不影響其他零部件和組件的運行的情況下，記錄系統的運行數據。
【專利說明】一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統【技術領域】
[0001]本發明涉及列車牽引系統的控制【技術領域】，具體涉及一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統。
【背景技術】
[0002]高速鐵路的快速發展，對高速列車的需求逐漸增大，各種不同的運行線路及其運行環境對高速列車的性能提出了不同的要求，因此將不可避免的需要對現有的高速列車牽引系統進行改進及優化設計。對于高速列車的這一復雜系統，建立有效、可信的高速列車牽引系統虛擬化平臺，迫在眉睫，通過方針模擬高速類車內部運行環境，研究高速列車動力配置、性能參數的設計。進而指導高速列車牽引系統的設計和優化。
[0003]隨著計算機輔助技術的快速發展，目前傳統的圖表和數據顯示已經不能滿足技術人員的需求，尋找一種直觀的模擬方法來體現高速列車組件的工作過程，對于高速列車組件的計算機輔助設計來說，在設計組件模型故障分析與可行性驗證方面可以大大提高技術人員的工作效率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種能夠在計算機上實現的可以直觀的顯示高速列車牽引系統的工作過程的虛擬系統。
[0005]本發明的另一目的是提供一種能夠根據研究者需要對組成高速列車牽引系統的組件的運行情況進行觀察分析的一種虛擬系統。
[0006]本發明的再一目的是提供一種能夠觀察分析高速列車牽引系統的任意組件的爆炸分解成的部件和零件的運行情況，而不影響其他組件運行的一種虛擬系統。
[0007]—種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，包括運行支撐框架層和分別與運行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應用層；
[0008]所述組件模塊算法層包含數據算法庫模塊及其模塊接口，所述數據算法庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件以及主要特殊組件的數學模型及相關的基礎算法；
[0009]所述虛擬模型層包含虛擬模型庫模塊及其模塊接口，所述虛擬模型庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件的虛擬模型；
[0010]所述運行支撐框架層包含運行支撐框架模塊和牽引系統組件動態配置模塊及兩個模塊的接口，所述運行支撐框架層關聯相關的數學模型和虛擬模型，構成結構完整的列車牽引系統的仿真模型；
[0011]所述應用層包括對虛擬系統動作進行直接觀察的牽引系統操作模塊及其模塊接□。
[0012]所述數據算法庫模塊包括如受電弓、牽引變壓器、脈沖整流器、中間直流環節、牽引逆變器與電機的數學模型。
[0013]所述基礎算法包括快速傅立葉變換、拉普拉斯變換。[0014]所述虛擬模型庫模塊包括連接裝置虛擬模型、主要部件的零件虛擬模型以及除主要部件之外的其他部件虛擬模型。
[0015]所述運行支撐框架模塊負責模塊間的數據信息交互與傳輸控制，包括數據信息的分配調度及時間管理。
[0016]所述牽引系統動態配置模塊將數據算法庫中的數學模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進行動態的搭配。
[0017]所述系統操作模塊觀察牽引系統的各組件虛擬模型的動作情況以及組成各組件的零部件的動作情況。
[0018]所述接口模塊內設置模塊間信息傳輸的結構規范，完成模塊間的無縫連接。
[0019]所述基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統是由計算機實現的。
[0020]本發明的有益效果是:
[0021]1、本發明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，能夠直觀的觀察分析高速列車的牽引系統的運行情況和性能。
[0022]2、本發明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，能夠觀察分析高速列車牽引系統的任意組件的爆炸分解成的部件和零件的運行情況，而不影響其他組件運行的一種虛擬系統
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]1、本發明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統流程圖；
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統進行詳細描述:
[0025]一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:包括運行支撐框架層和分別與運行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應用層，基于模塊化的虛擬高速列車牽弓丨系統是由計算機實現的。
[0026]組件模塊算法層包含數據算法庫模塊及其模塊接口，數據算法庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件以及主要特殊組件的數學模型及相關的基礎算法，數據算法庫模塊包括如受電弓、牽引變壓器、脈沖整流器、中間直流環節、牽引逆變器與電機的數學模型，基礎算法包括快速傅立葉變換、拉普拉斯變換。
[0027]虛擬模型層包含虛擬模型庫模塊及其模塊接口，所述虛擬模型庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件的虛擬模型，包括連接裝置虛擬模型、主要部件的零件虛擬模型以及除主要部件之外的其他部件虛擬模型，如牽引變壓器，脈沖整流器等部件的虛擬模型。
[0028]運行支撐框架層包含運行支撐框架模塊和牽引系統組件動態配置模塊及兩個模塊的接口，所述運行支撐框架層關聯相關的數學模型和虛擬模型，構成結構完整的列車牽引系統的仿真模型。運行支撐框架模塊負責模塊間的數據信息交互與傳輸控制，包括數據信息的分配調度、時間管理等。
[0029]應用層包括對虛擬系統動作進行直接觀察的牽弓I系統操作模塊及其模塊接口。牽引系統動態配置模塊將數據算法庫中的數學模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進行動態的搭配。
[0030]系統操作模塊觀察牽引系統的各組件虛擬模型的動作情況以及組成各組件的零部件的動作情況。它主要是對虛擬系統動作進行直觀的觀察，不僅可以觀察牽引系統各組件虛擬模型的動作情況，在必要時，也可根據需要對相應組件進行爆炸分解成部件乃至零件的虛擬模型進行觀察分析，還可以把爆炸分解后的部件乃至零件虛擬模型重新裝配成組件虛擬模型進行觀察分析，此往復操作過程中，均不影響虛擬系統其他各組件虛擬模型的正常動作。
[0031]接口模塊內設置模塊間信息傳輸的結構規范，完成模塊間的無縫連接。
[0032]使用時，在運行支撐模塊選擇需要觀察的列車牽引系統部件，此時，運行支撐模塊首先通過接口模塊傳遞信號到模塊算法層，選擇該部件和該部件的數學模型以及相關的基礎算法。運行支撐模塊接著傳遞信號到虛擬模擬庫中，選擇該部件的虛擬模型，將該部件的零件進行組合裝配，并與其它部件進行連接。根據需要對虛擬模型進行爆炸分解觀察與裝配觀察，并能顯示整個虛擬系統運行時的數據，隨時對有用數據進行數據記錄。其他部件的運行情況不受影響。
[0033]例如:在觀察牽引傳動系統中電流流動過程時，把電機虛擬模型爆炸分解成其相應的子部件模型后，其定子虛擬模型與轉子虛擬模型仍能體現各自的電流動作過程(其他子部件模型這里認為不是特殊模型，這里只把定子與轉子部件模型定義為特殊模型，根據需要特殊部件模型也可以繼續分解成原始零件虛擬模型進行分析，其原理與上述組件分解成子部件相同。)，而整個牽引傳動系統中變壓器與變流器組件虛擬模型的工作情況不受影響，仍然是在電機虛擬模型接入的狀態下工作，只不過表現形式有所不同。
[0034]如上所述，結合附圖和實施例所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:包括運行支撐框架層和分別與運行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應用層； 所述組件模塊算法層包含數據算法庫模塊及其模塊接口，所述數據算法庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件以及主要特殊組件的數學模型及相關的基礎算法； 所述虛擬模型層包含虛擬模型庫模塊及其模塊接口，所述虛擬模型庫模塊內設置高速列車牽引系統的各個組件的虛擬模型； 所述運行支撐框架層包含運行支撐框架模塊和牽引系統組件動態配置模塊及兩個模塊的接口，所述運行支撐框架層關聯相關的數學模型和虛擬模型，構成結構完整的列車牽引系統的仿真模型； 所述應用層包括對虛擬系統動作進行直接觀察的牽引系統操作模塊及其模塊接口。
2.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述數據算法庫模塊包括如受電弓、牽引變壓器、脈沖整流器、中間直流環節、牽引逆變器與電機的數學模型。
3.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述基礎算法包括快速傅立葉變換、拉普拉斯變換。
4.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述虛擬模型庫模塊包括連接裝置虛擬模型、主要部件的零件虛擬模型以及除主要部件之外的其他部件虛擬模型。
5.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述運行支撐框架模塊負責模塊間的數據信息交互與傳輸控制，包括數據信息的分配調度及時間管理。
6.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述牽引系統動態配置模塊將數據算法庫中的數學模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進行動態的搭配。
7.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述系統操作模塊觀察牽引系統的各組件虛擬模型的動作情況以及組成各組件的零部件的動作情況。
8.根據權利要求1所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述接口模塊內設置模塊間信息傳輸的結構規范，完成模塊間的無縫連接。
9.根據權利要求1-8中的任一項所述的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統，其特征在于:所述基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統是由計算機實現的。
【文檔編號】G06F17/50GK103793542SQ201210422332
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月30日 優先權日:2012年10月30日
【發明者】梁建英, 姚非, 楊中平, 余進, 王晗, 徐躍 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司