一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，包括運(yùn)行支撐框架層和分別與運(yùn)行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應(yīng)用層；通過各層之間的配合完成高速列車虛擬系統(tǒng)的運(yùn)行情況觀察和記錄，并能對組成列車牽引系統(tǒng)的組件的模型進(jìn)行單獨(dú)觀察和爆炸成零部件觀察其運(yùn)行情況，在不影響其他零部件和組件的運(yùn)行的情況下，記錄系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及列車牽引系統(tǒng)的控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速鐵路的快速發(fā)展，對高速列車的需求逐漸增大，各種不同的運(yùn)行線路及其運(yùn)行環(huán)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(xiàn)有的高速列車牽引系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化設(shè)計。對于高速列車的這一復(fù)雜系統(tǒng)，建立有效、可信的高速列車牽引系統(tǒng)虛擬化平臺，迫在眉睫，通過方針模擬高速類車內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境，研究高速列車動力配置、性能參數(shù)的設(shè)計。進(jìn)而指導(dǎo)高速列車牽引系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。
[0003]隨著計算機(jī)輔助技術(shù)的快速發(fā)展，目前傳統(tǒng)的圖表和數(shù)據(jù)顯示已經(jīng)不能滿足技術(shù)人員的需求，尋找一種直觀的模擬方法來體現(xiàn)高速列車組件的工作過程，對于高速列車組件的計算機(jī)輔助設(shè)計來說，在設(shè)計組件模型故障分析與可行性驗(yàn)證方面可以大大提高技術(shù)人員的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的可以直觀的顯示高速列車牽引系統(tǒng)的工作過程的虛擬系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠根據(jù)研究者需要對組成高速列車牽引系統(tǒng)的組件的運(yùn)行情況進(jìn)行觀察分析的一種虛擬系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)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(tǒng)的任意組件的爆炸分解成的部件和零件的運(yùn)行情況，而不影響其他組件運(yùn)行的一種虛擬系統(tǒng)。
[0007]—種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，包括運(yùn)行支撐框架層和分別與運(yùn)行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應(yīng)用層；
[0008]所述組件模塊算法層包含數(shù)據(jù)算法庫模塊及其模塊接口，所述數(shù)據(jù)算法庫模塊內(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)的各個組件以及主要特殊組件的數(shù)學(xué)模型及相關(guān)的基礎(chǔ)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(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)的各個組件的虛擬模型；
[0010]所述運(yùn)行支撐框架層包含運(yùn)行支撐框架模塊和牽引系統(tǒng)組件動態(tài)配置模塊及兩個模塊的接口，所述運(yùn)行支撐框架層關(guān)聯(lián)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和虛擬模型，構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整的列車牽引系統(tǒng)的仿真模型；
[0011]所述應(yīng)用層包括對虛擬系統(tǒng)動作進(jìn)行直接觀察的牽引系統(tǒng)操作模塊及其模塊接□。
[0012]所述數(shù)據(jù)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(huán)節(jié)、牽引逆變器與電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
[0013]所述基礎(chǔ)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(yùn)行支撐框架模塊負(fù)責(zé)模塊間的數(shù)據(jù)信息交互與傳輸控制，包括數(shù)據(jù)信息的分配調(diào)度及時間管理。
[0016]所述牽引系統(tǒng)動態(tài)配置模塊將數(shù)據(jù)算法庫中的數(shù)學(xué)模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進(jìn)行動態(tài)的搭配。
[0017]所述系統(tǒng)操作模塊觀察牽引系統(tǒng)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(nèi)設(shè)置模塊間信息傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)規(guī)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(tǒng)是由計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、本發(fā)明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，能夠直觀的觀察分析高速列車的牽引系統(tǒng)的運(yùn)行情況和性能。
[0022]2、本發(fā)明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，能夠觀察分析高速列車牽引系統(tǒng)的任意組件的爆炸分解成的部件和零件的運(yùn)行情況，而不影響其他組件運(yùn)行的一種虛擬系統(tǒng)
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]1、本發(fā)明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0025]一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，其特征在于:包括運(yùn)行支撐框架層和分別與運(yùn)行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應(yīng)用層，基于模塊化的虛擬高速列車牽弓丨系統(tǒng)是由計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
[0026]組件模塊算法層包含數(shù)據(jù)算法庫模塊及其模塊接口，數(shù)據(jù)算法庫模塊內(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)的各個組件以及主要特殊組件的數(shù)學(xué)模型及相關(guān)的基礎(chǔ)算法，數(shù)據(jù)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(huán)節(jié)、牽引逆變器與電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，基礎(chǔ)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(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)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(yùn)行支撐框架層包含運(yùn)行支撐框架模塊和牽引系統(tǒng)組件動態(tài)配置模塊及兩個模塊的接口，所述運(yùn)行支撐框架層關(guān)聯(lián)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和虛擬模型，構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整的列車牽引系統(tǒng)的仿真模型。運(yùn)行支撐框架模塊負(fù)責(zé)模塊間的數(shù)據(jù)信息交互與傳輸控制，包括數(shù)據(jù)信息的分配調(diào)度、時間管理等。
[0029]應(yīng)用層包括對虛擬系統(tǒng)動作進(jìn)行直接觀察的牽弓I系統(tǒng)操作模塊及其模塊接口。牽引系統(tǒng)動態(tài)配置模塊將數(shù)據(jù)算法庫中的數(shù)學(xué)模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進(jìn)行動態(tài)的搭配。
[0030]系統(tǒng)操作模塊觀察牽引系統(tǒng)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(tǒng)動作進(jìn)行直觀的觀察，不僅可以觀察牽引系統(tǒng)各組件虛擬模型的動作情況，在必要時，也可根據(jù)需要對相應(yīng)組件進(jìn)行爆炸分解成部件乃至零件的虛擬模型進(jìn)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(jìn)行觀察分析，此往復(fù)操作過程中，均不影響虛擬系統(tǒng)其他各組件虛擬模型的正常動作。
[0031]接口模塊內(nèi)設(shè)置模塊間信息傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)規(guī)范，完成模塊間的無縫連接。
[0032]使用時，在運(yùn)行支撐模塊選擇需要觀察的列車牽引系統(tǒng)部件，此時，運(yùn)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(shù)學(xué)模型以及相關(guān)的基礎(chǔ)算法。運(yùn)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(jìn)行組合裝配，并與其它部件進(jìn)行連接。根據(jù)需要對虛擬模型進(jìn)行爆炸分解觀察與裝配觀察，并能顯示整個虛擬系統(tǒng)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)，隨時對有用數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。其他部件的運(yùn)行情況不受影響。
[0033]例如:在觀察牽引傳動系統(tǒng)中電流流動過程時，把電機(jī)虛擬模型爆炸分解成其相應(yīng)的子部件模型后，其定子虛擬模型與轉(zhuǎn)子虛擬模型仍能體現(xiàn)各自的電流動作過程(其他子部件模型這里認(rèn)為不是特殊模型，這里只把定子與轉(zhuǎn)子部件模型定義為特殊模型，根據(jù)需要特殊部件模型也可以繼續(xù)分解成原始零件虛擬模型進(jìn)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(tǒng)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(jī)虛擬模型接入的狀態(tài)下工作，只不過表現(xiàn)形式有所不同。
[0034]如上所述，結(jié)合附圖和實(shí)施例所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)，其特征在于:包括運(yùn)行支撐框架層和分別與運(yùn)行支撐框架層連接的模塊算法層、虛擬模型層和應(yīng)用層； 所述組件模塊算法層包含數(shù)據(jù)算法庫模塊及其模塊接口，所述數(shù)據(jù)算法庫模塊內(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)的各個組件以及主要特殊組件的數(shù)學(xué)模型及相關(guān)的基礎(chǔ)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(nèi)設(shè)置高速列車牽引系統(tǒng)的各個組件的虛擬模型； 所述運(yùn)行支撐框架層包含運(yùn)行支撐框架模塊和牽引系統(tǒng)組件動態(tài)配置模塊及兩個模塊的接口，所述運(yùn)行支撐框架層關(guān)聯(lián)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和虛擬模型，構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整的列車牽引系統(tǒng)的仿真模型； 所述應(yīng)用層包括對虛擬系統(tǒng)動作進(jìn)行直接觀察的牽引系統(tǒng)操作模塊及其模塊接口。
2.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)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(huán)節(jié)、牽引逆變器與電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
3.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述基礎(chǔ)算法包括快速傅立葉變換、拉普拉斯變換。
4.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，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(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述運(yùn)行支撐框架模塊負(fù)責(zé)模塊間的數(shù)據(jù)信息交互與傳輸控制，包括數(shù)據(jù)信息的分配調(diào)度及時間管理。
6.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述牽引系統(tǒng)動態(tài)配置模塊將數(shù)據(jù)算法庫中的數(shù)學(xué)模型與虛擬模型庫中的虛擬模型分別進(jìn)行動態(tài)的搭配。
7.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)操作模塊觀察牽引系統(tǒng)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(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述接口模塊內(nèi)設(shè)置模塊間信息傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)規(guī)范，完成模塊間的無縫連接。
9.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于:所述基于模塊化的虛擬高速列車牽引系統(tǒng)是由計算機(jī)實(shí)現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】梁建英, 姚非, 楊中平, 余進(jìn), 王晗, 徐躍 申請人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司