CN114715234A - 列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法。列车运行控制***的数字孪生***包括：数据层，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；模型层，用于接收多种类型的运行数据；并基于各运行数据进行模型仿真，得到各运行数据对应的预测数据；应用层，用于接收各运行数据对应的预测数据；并基于各运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；交互层，用于接收并显示反馈数据。本发明用以解决现有技术中不向列车运行控制***反馈信息，以及无法较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***的缺陷。

Description

列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法

技术领域

本发明涉及铁路技术领域，尤其涉及一种列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法。

背景技术

数字孪生是在虚拟空间构建的，可以表征物理实体特征、形成过程和行为的虚拟数字化表达，具有多物理性、多尺度性和概率性等特点。其主要作用是现有或将有的物理实体对象的数字模型，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，通过优化和指令来调控物理实体对象的行为，通过相关数字模型间的相互学习来进化自身，同时改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。

该技术目前是在航空、汽车等制造领域得到了一定程度的应用。该技术对物理设备的实时诊断和寿命预测功能起到了较好的辅助作用。但是针对铁路行业的列车运行控制***领域，并没有工程应用实例。

目前行业应用的列车运行控制***通常部署了独立的信号维护子***。该***的主要目的只是对***关键状态进行监视，接受来自列车运行控制***发送的运行状态信息。当积累一定数据后，信号维护***结合海量历史数据和实时数据，能对特定类别的故障进行实时诊断或者预测。该***基本不向列车运行控制***反馈信息。

目前的列车运行控制***越来越复杂，设备技术含量越来越高，传统的信号维护子***已经难以满足用户对***的维护需求。

目前列车运行控制***的信号维护子***的主要缺陷如下：

1)该信号维护子***基本上是单向接受列车运行控制***的信息，而很少向列车运行控制***反馈信息。因此其功能只能是辅助维护列车运行控制***，基本不向列车运行控制***反馈信息。

2)该信号维护子***的故障诊断和故障预测功能只是零散的针对特定类型故障。该信号维护子***内部无法较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***。

发明内容

本发明提供一种列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法，用以解决现有技术中不向列车运行控制***反馈信息，以及无法较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***的缺陷。

本发明提供一种列车运行控制***的数字孪生***，包括：

数据层，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

模型层，用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

应用层，用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

交互层，用于接收并显示所述反馈数据。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述模型层还用于向所述数据层发送决策信息，数据层还用于将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或所述交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述交互层还用于向所述应用层发送用户的操作信息；所述应用层还用于基于接收的所述操作信息，向所述模型层发送建模管理信息或仿真操作信息。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述多种类型的运行数据包括列车自动防护数据、列车自动监控数据、联锁数据、区控数据、旅客流量数据、计轴数据、轨道电路数据、应答器数据、转辙机数据中的至少两种。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述模型层包括对所述列车自动防护数据进行仿真的列车自动防护模型、对所述列车自动监控数据进行仿真的列车自动监控模型、对所述联锁数据进行仿真的联锁模型、对所述区控数据进行仿真的区控模型、对所述旅客流量数据进行仿真的客流模型、对所述计轴数据进行仿真的计轴模型、对所述轨道电路数据进行仿真的轨道电路模型、对所述应答器数据进行仿真的应答器模型、对所述转辙机数据进行仿真的转辙机模型中的至少两种。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行数据清洗和/或数据转换的数据处理模块。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生***，所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行存储的数据存储模块。

本发明还提供一种列车运行控制***的数字孪生装置，包括：

数据模块，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

模型模块，用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

应用模块，用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

交互模块，用于接收并显示所述反馈数据。

本发明还提供一种列车运行控制***的数字孪生方法，应用于所述列车运行控制***的数字孪生***，包括：

通过数据层采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

通过模型层接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

通过应用层接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

通过交互层接收并显示所述反馈数据。

根据本发明提供的一种列车运行控制***的数字孪生方法，还包括：

通过所述模型层向所述数据层发送决策信息，通过所述数据层将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

本发明提供的列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法，通过接收列车运行控制***的物理实体的运行数据，并将基于运行数据行模型仿真对应的预测数据，进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作得到反馈数据，通过交互层将反馈数据进行反馈显示，实现向列车运行控制***反馈信息；本发明又通过将采集列车运行控制***多种类型的运行数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，不是单一地对特定数据进行处理，从而较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***，提高列车运行控制***的可靠性、可维护性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的列车运行控制***的数字孪生***的结构示意图之一；

图2是本发明提供的列车运行控制***的数字孪生***的结构示意图之二；

图3是本发明提供的列车运行控制***的数字孪生方法的流程框图之一；

图4是本发明提供的列车运行控制***的数字孪生***的流程框图之二；

图5是本发明提供的列车运行控制***的数字孪生装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前列车运行控制***的信号维护子***的主要缺陷如下：

1)该信号维护子***基本上是单向接受列车运行控制***的信息，而很少向列车运行控制***反馈信息。因此其功能只能是辅助维护列车运行控制***，基本不向列车运行控制***反馈信息。

2)该信号维护子***的故障诊断和故障预测功能只是零散的针对特定类型故障。该信号维护子***内部无法较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***。

鉴于此，本发明提出一种列车运行控制***的数字孪生***、装置和方法，旨在解决现有技术中不向列车运行控制***反馈信息，以及无法较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***的缺陷。

下面结合图1-图2描述本发明的列车运行控制***的数字孪生***。

请参照图1，一种列车运行控制***的数字孪生***，包括：数据层、模型层、应用层以及交互层。本发明建立了列车运行控制***数字孪生***的层次明确的***架构和数据流，列车运行控制***数字孪生***包括人机层、应用层、模型层、数据层。

数据层用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据。其中列车运行控制***包括多种类型的实时运行数据。

例如，在一些实施例中，列车运行控制***的多种类型的运行数据包括列车自动防护数据、列车自动监控数据、联锁数据、区控数据、旅客流量数据、计轴数据、轨道电路数据、应答器数据、转辙机数据中的至少两种。

其中，列车自动防护数据包括电子地图、区域控制信息、联锁信息、列车速度信息、实际列车自动防护和列车自动驾驶子***的各类速度曲线、***参数、命令参数、故障信息等。通过采集列车自动防护数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测列车自动防护、列车自动驾驶子***的行为。其中联锁是指为了保证铁路车站行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。

列车自动监控数据包括列车运行图信息、联锁信息、区域控制信息、列车运行信息、列车控制权限信息等。通过采集列车自动监控数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测列车自动监控子***的行为。

联锁数据包括联锁控制命令、当前实际联锁设备状态、列车参数信息、区域控制信息、外部继电器信息和各IO模块状态等。通过采集联锁数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测列车联锁子***的行为。其中，联锁设备是指控制车站的道岔、进路和信号，并实现它们之间联锁关系的设备。

区控数据包括联锁信息、临时限速控制命令、列车信息、外部继电器和各IO模块状态等。通过采集区控数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测列区控子***的行为。

旅客流量数据包括各车站历史客流统计曲线、各车站实时客流信息、各车站突发事件信息等。通过采集旅客流量数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测各车站的客流随时间的变化曲线。

计轴数据包括当前列车位置信息、列车参数信息等。通过采集计轴数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测计轴的整体行为。计轴又称微机计轴，是铁路两端车站上的装设设备。换言之，是一种能检测通过车轮的铁路信号设备，它能够取代许多的普通轨道电路。

轨道电路数据包括当前列车位置信息、列车参数信息。通过采集轨道电路数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测轨道电路未来一段时间的行为。轨道电路由钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证行车安全的设备。

应答器数据包括当前列车位置信息、列车参数信息、联锁信息等。通过采集应答器数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测应答器的整体行为。应答器(Balise)指的是一种用于地面向列车信息传输的点式设备，主要用途是向列控车载设备提供可靠的地面固定信息和可变信息。

转辙机数据包括当前联锁控制命令、转辙机的实时电压、电流、转辙机内部视频等信息。通过采集转辙机数据并对其进行分析处理，有利于模拟和预测转辙机的整体行为。

通过采集列车运行控制***多种类型的运行数据。有利于基于多种类型的运行数据进行数据处理和处理，从而较为全面地对列车运行控制***进行模拟、诊断和预测。

模型层用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据。具体地，模型层具有多个与运行数据对应的模型，用于基于多种类型的运行数据驱动模型执行仿真。模型层还包括用于进行建模管理的建模管理模块，用于进行模型仿真的模型仿真模块。用于进行与其他层进行交互的模型接口模块。

在一些实施例中，所述模型层包括对所述列车自动防护数据进行仿真的、对所述列车自动监控数据进行仿真的列车自动监控模型、对所述联锁数据进行仿真的联锁模型、对所述区控数据进行仿真的区控模型、对所述旅客流量数据进行仿真的客流模型、对所述计轴数据进行仿真的计轴模型、对所述轨道电路数据进行仿真的轨道电路模型、对所述应答器数据进行仿真的应答器模型、对所述转辙机数据进行仿真的转辙机模型中的至少两种。

具体地，列车自动防护模型的输入为电子地图、区域控制信息、联锁信息、速度信息、实际列车自动防护和列车自动驾驶子***的各类速度曲线、***参数、命令参数、故障信息；输出为：列车自动防护、列车自动驾驶子***未来一段时间内(例如几十秒或者几分钟)的行为，包括速度曲线、列车控制参数、列车向地面发送的命令参数等。即，列车自动防护模型可模拟和预测列车自动防护、列车自动驾驶子***的行为。

列车自动监控模型的输入为列车运行图信息、联锁信息、区控信息(即区域控制信息的简称)、列车运行信息、控制权限信息等；输出为：列车自动监控子***在未来一段时间内(例如几十秒或者几分钟)的行为，包括进路自动触发功能、列车控制命令功能、列车识别号跟踪、列车运行图调整命令等。即列车自动监控模型可模拟和预测列车自动监控子***的行为。

联锁模型的输入为联锁控制命令、当前实际联锁设备状态、列车信息、区控信息、外部继电器信息和各IO模块状态等；输出为：联锁子***未来一段时间内(比如几十秒或者几分钟)的行为，包括联锁设备控制命令、联锁设备向区控反馈状态、联锁设备向列车反馈状态等。即联锁模型可模拟和预测联锁子***的行为。

区控模型的输入为联锁信息、临时限速控制命令、列车信息、外部继电器信息和各IO模块状态等；输出为：区控子***未来一段时间内(比如几十秒或者几分钟)的行为，包括列车移动授权、区控向联锁设备反馈状态、区控向列车自动监控***反馈状态等。即区控模型可模拟区控子***的行为。

客流模型的输入为各车站历史客流统计曲线、各车站实时客流信息、各车站突发事件信息；输出为各车站未来一段时间的客流随时间的变化曲线。即客流模型可模拟和预测各车站的客流随时间的变化曲线。

计轴模型的输入为当前列车位置信息、列车参数信息；输出为计轴未来一段时间的行为，比如占用设备、出清设备等。即计轴模型可模拟和预测计轴的整体行为。

轨道电路模型的输入为当前列车位置信息、列车参数信息；输出为轨道电路未来一段时间的行为，比如占用设备、出清设备等。即轨道电路模型可模拟和预测轨道电路的整体行为。

应答器模型的输入为当前列车位置信息、列车参数信息、联锁信息；输出为应答器未来一段时间的行为，比如向列车反馈状态、与列车通信连接状态等。即应答器模型可模拟和预测应答器的整体行为。

转辙机模型的输入为当前联锁控制命令、实时电压、电流、视频等信息；输出为转辙机未来一段时间的行为，比如电压、电流、行程距离等。即应答器模型可模拟和预测转辙机的整体行为。即转辙机模型可模拟和预测转辙机的整体行为。

在其他一些实施例中，当数据层还包括网络拓扑数据时，模型层还包括对网络拓扑数据进行仿真的网络拓扑模型。具体地，网络拓扑模型的输入为当前网络拓扑各节点的实时监控信息、历史同期网络拓扑各节点监控统计信息；输出为网络拓扑未来一段时间的行为，比如网络丢包率、网络拥塞程度、网络通断范围。通过网络拓扑模型可模拟和预测网络拓扑的整体行为。

在其他一些实施例中，当数据层还包括继电器数据时，模型层还包括对继电器数据进行仿真的继电器模型。继电器模型的输入为当前继电器位置、驱动电压电流等信息；输出为转辙机未来一段时间的行为，比如继电器位置、故障状态等。即通过继电器模型可模拟和预测转辙机的整体行为。

应用层用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据，在一些实施例中，应用层包括用于进行故障分析的故障预警模块、用于进行健康评价的健康评价模块、用于进行寿命预测的寿命预测模块、用于基于运行数据给出维修建议的维修建议模块。应用层将模型层推送出来的各种决策和控制建议(即预测数据)，再进一步的翻译和转化为真实列车运行控制***和机器可识别的命令和信息。

交互层用于接收并显示所述反馈数据。具体的，交互层包括用于进行信息显示的人机界面，以及与其它层进行信息交互的访问接口模块。交互层接收应用层发送的反馈数据，并将反馈数据通过人机界面(例如触控显示屏)旅客流量数据进行显示，从而技术人员根据反馈数据得知列车运行控制***的故障预警信息、健康评价信息、寿命预测信息。从而针对性的对列车运行控制***中出现问题的位置进行维护、维修或调整。

下面通过一个具体的例子进行说明。通过转辙机故障预警和行为预测为例进行说明。

列车运行控制***的数字孪生***的数据层采集了转辙机在进行定位向反位转动以及反位向定位转动时的动作电流、电压、内部视频信息。数据层将电压、电流、内部视频信息进行数据清洗、数据转换、存储，形成格式规范、含义清晰、查询便捷的时序数据，然后推送给模型层。

模型层的转辙机模型在查询并获取了最近一段时间的转辙机电压、电流、内部视频信息后，通过模型算法评估，得出结论：最近一段时间的电压和电流的曲线不正常，且大概率是转辙机的丝杠已经有严重磨损了，属于需要尽快更换的程度。然后模型层的转辙机模型向应用层推送该需要更换转辙机的丝杠的消息。

应用层收到该消息后，通过调取转辙机备品备件数据库，得出结论，该转辙机的丝杠备品备件已经消耗完了，需要提示用户需要尽快采购并更换该部件。然后应用层向数字孪生人机层推送该需要更换转辙机的丝杠消息。

人机层收到了一个消息提示：用户需要尽快采购并更换某转辙机的丝杠，通过人机界面显示尽快采购并更换某转辙机的丝杠的信息，用户看到该消息后就开展了采购和更换工作。

上述过程就是一个典型的数字孪生应用过程。

通过接收列车运行控制***的物理实体的运行数据，并将基于运行数据行模型仿真对应的预测数据，进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作得到反馈数据，通过交互层将反馈数据进行反馈显示，实现向列车运行控制***反馈信息；本发明又通过将采集列车运行控制***多种类型的运行数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，不是单一地对特定数据进行处理，从而较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***，提高列车运行控制***的可靠性、可维护性和安全性。

请参照图2，下面再通过以列车运行控制***中的联锁子***为例，对本发明的数字孪生***进行说明。当列车运行控制***为联锁子***时，交互层用于显示联锁设备状态界面、联锁设备拓扑界面、应用层向交互层发送的反馈数据。应用层包括联锁接口健康评估模块、联锁主机故障预警模块、电子继电器健康度模块、联锁主机维修模块。模型层包括电子继电器模型、联锁主机模型、联锁接口模型和联锁控显模型。

下面介绍联锁子***的数字孪生***各层次之间的信息流：

模型层-数据层：数据层向模型层推送联锁子***及模型计算所需的真实运行数据，模型层基于该真实运行数据驱动模型执行仿真活动。

应用层-模型层：模型层通过对联锁子***内各类模型的仿真运行，从而生成应用层开展各项应用分析所必需的虚拟***的预测数据；应用层则根据来自人机层的用户操作信息，向模型层推送针对建模管理信息、仿真操作信息等；应用层基于预测数据进行故障预警、健康评估得到反馈数据。

人机层-应用层：应用层向人机层推送人机界面显示所需的联锁设备状态信息、联锁设备拓扑信息和反馈数据。

在其他实施例中，所述模型层还用于向所述数据层发送决策信息，数据层还用于将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或所述交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

通过模型层得出的决策信息直接发送至列车运行控制***，或者通过交互层的人机界面进行显示，更加直接地实现列车运行控制***的数字孪生***和列车运行控制***的物理实体之间的交互和反馈，实现对列车运行控制***的整体感知、诊断、故障预警和行为预测。从而提高列车运行控制***的可用性、可靠性、可维护性和安全性。

例如，模型层中的列车自动监控模型通过计算，认为列车在某个区间可能会发生堵车。然后就向数据层发送了让列车提前在站台扣车的命令。然后数据层就把这个扣车的命令发送给物理实体的联锁子***或交互层。联锁子***将列车提前在站台扣车；或者将交互层将让列车提前在站台扣车的命令通过人机界面进行显示，从而通知技术人员进行将列车提前在站台扣车的操作。

在其他的实施例中，所述交互层还用于向所述应用层发送用户的操作信息；所述应用层还用于基于接收的所述操作信息，向所述模型层发送建模管理信息或仿真操作信息。具体地，交互层还能通过人机交互界面(例如触控显示屏)接收用户的操作信息。该操作信息包括对模型层的建模管理指令或仿真操作指令。应用层接收该用户的操作信息，并向模型层推送建模管理信息或仿真操作信息，从而进行建模管理或模型仿真，例如进行转辙机模型的仿真等。

在其他一些实施例中，所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行数据清洗和/或数据转换的数据处理模块。

具体地，数据清洗可以对一些缺失数据，错误数据和重复数据进行清洗。例如对转辙机数据中缺失具体数值的数据进行重新填充，例如当转辙机电压数据为空时，此时进行转辙机电压数据的重新填充；对转辙机数据中的错误数据进行修正，例如当转辙机的日期数据显示有误时，显示0000年00月00日。此时将转辙机的日期数据进行修正，替换成正确的日期；对转辙机数据中的重复数据进行过滤，例如当转辙机的电流数据出现重复的0.1A0.1A时，将多余的0.1A进行过滤，得到转辙机的电流数据为0.1A。

数据转换指的是对数据的合并、清理和整合。通过转换,能够实现不同的源数据在语义上的一致性。例如将带有小数据点的转换成整数型数据，便于模型进行计算。

通过数据处理模块的数据清洗和/或数据转换操作，提高模型层进行模型仿真的效率，以及提高模型层模型仿真结果的准确性。

所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行存储的数据存储模块。从而数据层采集的列车运行控制***多种类型的运行数据，可在数据存储模块进行存储，防止数据层采集的多种类型的运行数据的丢失。

下面结合图3和图4描述本发明的列车运行控制***的数字孪生方法。请参照图3，列车运行控制***的数字孪生方法，应用于上述列车运行控制***的数字孪生***，方法包括：

步骤100、通过数据层采集列车运行控制***多种类型的运行数据。

其中，多种类型的运行数据可参照上述列车运行控制***的数字孪生***中的相应描述。

步骤200、通过模型层接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据。

其中，模型层的多个模型可参照上述列车运行控制***的数字孪生***中的相应描述。

步骤300、通过应用层接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据。

步骤400、通过交互层接收并显示所述反馈数据。

通过接收列车运行控制***的物理实体的运行数据，并将基于运行数据行模型仿真对应的预测数据，进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作得到反馈数据，通过交互层将反馈数据进行反馈显示，实现向列车运行控制***反馈信息；本发明又通过将采集列车运行控制***多种类型的运行数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，不是单一地对特定数据进行处理，从而较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***，提高列车运行控制***的可靠性、可维护性和安全性。

在其他的实施例中，请参照图4，列车运行控制***的数字孪生方法，还包括：

步骤500、通过所述模型层向所述数据层发送决策信息；

步骤600、通过所述数据层将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

通过模型层得出的决策信息直接发送至列车运行控制***，或者通过交互层的人机界面进行显示，更加直接地实现列车运行控制***的数字孪生和列车运行控制***的物理实体之间的交互和反馈，实现对列车运行控制***的整体感知、诊断、故障预警和行为预测。从而提高列车运行控制***的可用性、可靠性、可维护性和安全性。

下面对本发明提供的列车运行控制***的数字孪生装置进行描述，下文描述的列车运行控制***的数字孪生装置与上文描述的列车运行控制***的数字孪生方法可相互对应参照。

请参照图5，本发明还提供一种列车运行控制***的数字孪生装置，包括：

数据模块201，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

模型模块202，用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

应用模块203，用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

交互模块204，用于接收并显示所述反馈数据。

本发明的列车运行控制***的数字孪生装置通过接收列车运行控制***的物理实体的运行数据，并将基于运行数据行模型仿真对应的预测数据，进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作得到反馈数据，通过交互层将反馈数据进行反馈显示，实现向列车运行控制***反馈信息；本发明又通过将采集列车运行控制***多种类型的运行数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，不是单一地对特定数据进行处理，从而较为全面地模拟、诊断和预测列车运行控制***，提高列车运行控制***的可靠性、可维护性和安全性。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述模型模块还用于向所述数据模块发送决策信息，所述数据模块还用于将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或所述交互模块；其中所述决策信息是所述模型模块基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述交互模块还用于向所述应用模块发送用户的操作信息；所述应用模块还用于基于接收的所述操作信息，向所述模型模块发送建模管理信息或仿真操作信息。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述多种类型的运行数据包括列车自动防护数据、列车自动监控数据、联锁数据、区控数据、旅客流量数据、计轴数据、轨道电路数据、应答器数据、转辙机数据中的至少两种。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述模型层包括对所述列车自动防护数据进行仿真的列车自动防护模型、对所述列车自动监控数据进行仿真的列车自动监控模型、对所述联锁数据进行仿真的联锁模型、对所述区控数据进行仿真的区控模型、对所述旅客流量数据进行仿真的客流模型、对所述计轴数据进行仿真的计轴模型、对所述轨道电路数据进行仿真的轨道电路模型、对所述应答器数据进行仿真的应答器模型、对所述转辙机数据进行仿真的转辙机模型中的至少两种。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述数据模块还包括用于对所述多种类型的运行数据进行数据清洗和/或数据转换的数据处理模块。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述数据模块还包括用于对所述多种类型的运行数据进行存储的数据存储模块。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，包括：

数据层，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

模型层，用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

应用层，用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

交互层，用于接收并显示所述反馈数据。

2.根据权利要求1所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述模型层还用于向所述数据层发送决策信息，数据层还用于将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或所述交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

3.根据权利要求1所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述交互层还用于向所述应用层发送用户的操作信息；所述应用层还用于基于接收的所述操作信息，向所述模型层发送建模管理信息或仿真操作信息。

4.根据权利要求1所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述多种类型的运行数据包括列车自动防护数据、列车自动监控数据、联锁数据、区控数据、旅客流量数据、计轴数据、轨道电路数据、应答器数据、转辙机数据中的至少两种。

5.根据权利要求4所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述模型层包括对所述列车自动防护数据进行仿真的列车自动防护模型、对所述列车自动监控数据进行仿真的列车自动监控模型、对所述联锁数据进行仿真的联锁模型、对所述区控数据进行仿真的区控模型、对所述旅客流量数据进行仿真的客流模型、对所述计轴数据进行仿真的计轴模型、对所述轨道电路数据进行仿真的轨道电路模型、对所述应答器数据进行仿真的应答器模型、对所述转辙机数据进行仿真的转辙机模型中的至少两种。

6.根据权利要求1所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行数据清洗和/或数据转换的数据处理模块。

7.根据权利要求1所述的列车运行控制***的数字孪生***，其特征在于，所述数据层还包括用于对所述多种类型的运行数据进行存储的数据存储模块。

8.一种列车运行控制***的数字孪生装置，其特征在于，包括：

数据模块，用于采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

模型模块，用于接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

应用模块，用于接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

交互模块，用于接收并显示所述反馈数据。

9.一种列车运行控制***的数字孪生方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的列车运行控制***的数字孪生***，包括：

通过数据层采集列车运行控制***多种类型的运行数据；

通过模型层接收所述多种类型的运行数据；并基于各所述运行数据进行模型仿真，得到各所述运行数据对应的预测数据；

通过应用层接收各所述运行数据对应的预测数据；并基于各所述运行数据对应的预测数据进行故障分析、寿命预测、健康评价中的至少一种操作，得到反馈数据；

通过交互层接收并显示所述反馈数据。

10.根据权利要求9所述的列车运行控制***的数字孪生方法，其特征在于，还包括：

通过所述模型层向所述数据层发送决策信息，通过所述数据层将接收到的所述决策信息，发送至列车运行控制***或交互层；其中所述决策信息是所述模型层基于所述运行数据进行模型仿真获得的。

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