[发明专利]一种基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统，其特征在于，包括物理城市轨道交通线网系统、虚拟城市轨道交通线网系统、城市轨道交通服务系统、城市轨道交通线网孪生数据系统，其中：

所述物理城市轨道交通线网系统通过信息化的系统或信息管理平台实现与人的交互以及对人、设备和列车的监测；

所述虚拟城市轨道交通线网系统是将物理城市轨道交通线网系统的各个组成要素数字化后模型的集合，是对物理城市轨道交通线网系统的多维度、高保真、多尺度建模，用于对物理城市轨道交通线网系统的运行过程进行实时仿真模拟；

所述城市轨道交通服务系统是大数据驱动的各类服务系统功能的集合，用于对城市轨道交通线网系统的智能化管控提供系统支持和服务，包括对虚拟城市轨道交通线网系统仿真模拟的行人疏散方案进行分析评估和优化，以及对城市轨道交通线网系统整体进行优化；

所述城市轨道交通线网孪生数据系统包括物理城市轨道交通线网系统、虚拟城市轨道交通线网系统、城市轨道交通服务系统产生的相关的数据以及三者融合产生的数据，用于为城市轨道交通服务系统提供数据集成与共享平台；

所述物理城市轨道交通线网系统与虚拟城市轨道交通线网系统相连；

所述物理城市轨道交通线网系统与城市轨道交通服务系统相连；

所述物理城市轨道交通线网系统与城市轨道交通线网孪生数据系统相连；

所述虚拟城市轨道交通线网系统与城市轨道交通服务系统相连；

所述虚拟城市轨道交通线网系统与城市轨道交通线网孪生数据系统相连；

所述城市轨道交通服务系统与城市轨道交通线网孪生数据系统相连。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统，其特征在于，所述物理城市轨道交通线网系统利用CBTC系统(VOBC维护机、ZC和CI等)、传感器、图像采集装置、Wi-Fi探针和物联网终端，通过Zigbee、Wi-Fi、以太网、现场总线等信息通讯手段，实现对城市轨道交通线网行车调度系统、监控系统、运维系统、照明系统、暖通系统等的实时信息采集，实现信息的实时采集与直观展示，反映城市轨道交通系统的实时运行状态。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统，其特征在于，所述虚拟城市轨道交通线网系统与物理城市轨道交通线网系统建有双向映射和动态实时交互关系，所述物理城市轨道交通线网系统中的全部数据都完整复制到虚拟城市轨道交通线网系统，虚拟城市轨道交通线网系统中建立对包括乘客、设备、列车的城市轨道交通线网系统要素进行虚拟化的几何模型和对物理属性进行刻画的物理模型，并通过物理城市轨道交通线网系统的信息系统对数据进行实时更新，虚拟城市轨道交通线网系统不断积累物理城市轨道交通线网的实时数据，在对物理城市轨道交通线网系统高保真仿真模拟的前提下，对其运行过程进行连续的调控与优化。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统，其特征在于，所述城市轨道交通服务系统包括：第一服务模块，用于在保证公共安全的前提下，提升乘客在地铁车站的出行体验，如通过智能筛查、危险物品/违禁品识别、人物比对、乘客异常行为识别等手段，对可能出现的安防隐患问题进行精准识别；

第二服务模块，用于监测列车车厢和车站站台的客流，对客流方向与速度进行分析，对乘客拥挤度的进行分析与预警，规划并引导客流，控制列车的满载率和站台的客流密度；在行车中断等应急情况下对乘客疏散路线进行智能规划和引导；

第三服务模块，用于智能识别城市轨道交通线网系统中设备的运行状态，实时可视化展示车站设备的运行状态；根据地铁车站站厅和换乘通道的客流情况对照明、通风、空调、电/扶梯等设备进行状态监测和精准控制；识别站台屏蔽门与车门间夹人或者夹物的情况；

第四服务模块，用于智能监控城市轨道交通系统列车的运行状态，进站前，自动触发列车和站台乘客信息播报；清站时，能进行清客识别与判断处置，防止乘客滞留；

第五服务模块，用于计算车站内不同平面以及各边界表面的热舒适度、照明亮度和空气流通状况，保证地铁车站环境的舒适性，同时能够根据车站的实时环境状态对不同的通风、照明、制冷加热方案做能耗分析，选择合理方案调节车站环境，控制能源消耗，节约运维成本。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧城市轨道交通线网管理系统，其特征在于，所述城市轨道交通线网孪生数据系统中，物理城市轨道交通线网系统的相关数据包括列车运行时刻表数据、车站设备设施相关数据(包括设备信息、维护信息等)等；虚拟城市轨道交通线网系统的相关数据包括从物理城市轨道交通线网系统数字化建立的虚拟城市轨道交通线网系统的三维模型数据、虚拟城市轨道交通线网系统运行的仿真数据；城市轨道交通服务系统的相关数据包括了城市轨道交通线网系统整体调度安排数据、车站客流数据、车站空气质量数据、温度数据、照明数据、电力消耗数据等；以上三者融合产生的数据是指对物理城市轨道交通线网系统、虚拟城市轨道交通线网系统及城市轨道交通线网服务系统的数据进行综合、统计、关联、演化操作下的衍生数据。