一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法

本发明属于数据验证领域，尤其涉及一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法。

背景技术：

1、列控工程数据贯穿铁路设计、建设到运营的整个过程，是保障高铁列车运行安全的关键。对列控工程数据的验证可以在铁路建设早期发现数据中的错误，减小运营风险。但是，传统的人工校验方式，不仅工作量大，且易出错。主流的半自动化验证方案主要采用静态验证的方法，但是在行车过程中，列控工程数据间的关系在很多情况下是随着前后列车、信号设备等的状态变化而动态变化的，因此列控工程数据需要在列车行驶过程中进行动态验证。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明提供一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法。

2、本发明的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，包括以下步骤：

3、步骤1：参照铁路bim规范，利用建模工具对铁路基础设备进行3d建模。

4、步骤2：将模型导入unity3d平台，以备集成调用。

5、步骤3：在unity3d平台指定需要进行验证的站场和区间数据文件。

6、步骤4：读取底层数据，即站场和区间数据，调用导入的铁路基础设备bim模型，自动集成3d场景，并将站场和区间数据有序组织。

7、步骤5：针对自动集成的3d场景做性能优化，保证后续操作的流畅性。

8、步骤6：根据验证需求，模拟列车运行，验证数据，并提供列车运行3d可视化界面，直至验证结束，输出验证结果。

9、进一步的，步骤2中的模型为铁路基础设备模型，将模型导入unity3d平台后，将其转化为prefab预制体，并为每个模型预制体提前烘焙光照贴图；参考铁路工程信息模型数据存储标准，将模型进行分类存储于工程资源文件夹中。

10、进一步的，步骤4中将站场数据和区间数据有序组织，将其结构表征为多头双向链表的形式，每个区段为一个节点，包含数据域和指针域，指针域包含四部分，前节点指针、后节点指针、防护信号机指针、道岔指针，每条轨道线(每条正线、站线、安全线等均为一条轨道线，下同)均有一个头结点，指向本条轨道线里程标最小的区段，并按照里程标从小到大依次指向下一区段节点。两条轨道线之间由道岔节点连接，区段节点里的道岔指针指向在此区段内的道岔节点，道岔节点有个指针，分别指向所在的两个区段节点。

11、进一步的，步骤4中集成3d场景时，采用数据模型驱动的方式进行铁路基础设备的实例化，具体步骤为：

12、(1)构建数据模型：底层数据中每个链表节点都是一个数据模型。

13、(2)构建3d模型层次约束：根据数据模型中表征的关系，确定每个设备的层次关系。

14、(3)构建空间约束：空间约束指设备的物理位置和旋转角度。

15、进一步的，步骤5中性能优化体现在以下几个方面：

16、(1)将铁路基础设备建模好后，将其零部件模型网格合并成一个。

17、(2)将模型的渲染网格按照bezier曲线拟合算法进行优化，在保证模型精度符合要求的情况下，减少渲染网格的面片数量。

18、(3)将两根铁轨的碰撞网格简化为两个长方体，并将列车的碰撞网格改为一个半椭圆体，车厢之间用unity3d的铰链关节连接。

19、(4)采用lod(levels of detail)技术提高渲染性能。

20、进一步的，利用unity3d平台的物理系统的碰撞盒和刚体组件，完成列车的受力效果计算，自动模拟列车受力运行，其中，列车的牵引力由牵引特性曲线决定，列车的制动力由列车的制动曲线决定，在模拟列车运行时需要融入铁路相关规范，如列车牵引计算规范(tb/t1407.1-2018)等，准确进行列车的模拟运行。

21、进一步的，步骤6中，验证的列控工程数据类别主要包括区段长度、设备之间距离、各设备位置等，如一离去区段(1lqg)的长度验证，分相区和临近信号机距离验证，在3d场景中完成验证的具体流程为：

22、(1)初始化列车位置。

23、(2)根据列控工程数据，配置场景参数，包括速度限制、电码化区域、临时限速区等。

24、(3)设置检验出错条件，如列车行驶中发生异常等，当触发此条件时，可判断数据有误。

25、(4)设置验证终止条件，如果达到终止条件之后，仍然没有触发检验出错条件，则判断数据无误。

26、(5)模拟列车运行，完成数据动态验证。

27、本发明的有益技术效果为：

28、本发明能够实现铁路列控工程数据的可视化动态验证，能够更加充分的对数据进行校验，大大提高列控工程数据的合规性，为铁路运营排除安全隐患，同时避免了人工进行验证，减小了相关人员的工作量。

技术特征：

1.一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，所述步骤2中的模型为铁路基础设备模型，将模型导入unity3d平台后，将其转化为prefab预制体，并为每个模型预制体提前烘焙光照贴图；参考铁路工程信息模型数据存储标准，将模型进行分类存储于工程资源文件夹中。

3.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，所述步骤4中将站场数据和区间数据有序组织，将其结构表征为多头双向链表的形式，每个区段为一个节点，包含数据域和指针域，指针域包含四部分，前节点指针、后节点指针、防护信号机指针、道岔指针，每条轨道线均有一个头结点，指向本条轨道线里程标最小的区段，并按照里程标从小到大依次指向下一区段节点；两条轨道线之间由道岔节点连接，区段节点里的道岔指针指向在此区段内的道岔节点，道岔节点有个指针，分别指向所在的两个区段节点。

4.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，所述步骤4中集成3d场景时，采用数据模型驱动的方式进行铁路基础设备的实例化，具体步骤为：

5.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，所述步骤5中性能优化体现在以下几个方面：

6.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，利用unity3d平台的物理系统的碰撞盒和刚体组件，完成列车的受力效果计算，自动模拟列车受力运行，其中，列车的牵引力由牵引特性曲线决定，列车的制动力由列车的制动曲线决定，在模拟列车运行时需要融入铁路相关规范，准确进行列车的模拟运行。

7.根据权利要求1所述的一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，其特征在于，所述步骤6中，验证的列控工程数据类别主要包括区段长度、设备之间距离、各设备位置，在3d场景中完成验证的具体流程为：

技术总结本发明公开了一种列控工程数据自动集成与可视化动态验证方法，具体为：参照铁路BIM规范，利用建模工具对铁路基础设备进行3D建模；将模型导入Unity3D平台；并指定需要进行验证的站场和区间数据文件；读取站场和区间数据，调用导入的铁路基础设备BIM模型，自动集成3D场景，并将站场和区间数据有序组织；针对自动集成的3D场景做性能优化；根据验证需求，模拟列车运行，验证数据，并提供列车运行3D可视化界面，直至验证结束，输出验证结果。本发明能实现列控工程数据的可视化动态验证，能够更加充分的对数据进行校验，大大提高列控工程数据的合规性，为铁路运营排除安全隐患，同时避免了人工进行验证，减小了相关人员的工作量。技术研发人员：王宇,李华,闫连山受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12