[发明专利]一种基于数字孪生的轨道交通仿真系统

说明书

本发明提供一种基于数字孪生的轨道交通仿真系统，包括数字孪生体系统、物理孪生体系统、感知与传输系统和数字孪生组态软件系统。本发明通过根据轨道交通物理实体构建相应的数字孪生体三维模型，构建出可精确模拟轨道交通物理实体的数字孪生体，能实现对轨道交通各专业系统的数据挖掘与拓展；通过数字孪生组态软件系统实现对系统数据管理以及对所述物理孪生体系统和所述数字孪生体系统的可视化管理，从而能够实现轨道交通多专业设备的全域立体感知，有利于为轨道交通优化建设以及为数字孪生技术在轨道交通多专业全生命周期的应用提供参考。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的轨道交通仿真系统。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、物联网、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相应的实体系统的过程。

随着多学科、多专业建模综合技术、新技术的发展，数字孪生技术成为轨道交通装备系统运行维护领域的热点。然而，对于轨道交通的数字孪生，目前尚未有明确的应用方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种基于数字孪生的轨道交通仿真系统。

本发明提供一种基于数字孪生的轨道交通仿真系统，包括数字孪生体系统、物理孪生体系统、感知与传输系统和数字孪生组态软件系统，其中：

所述物理孪生体系统，用于实现轨道交通物理实体的实际运行过程；

所述数字孪生体系统，用于基于预先构建的数字孪生体三维模型对所述物理孪生体系统的实际运行过程进行实时仿真模拟；其中，所述数字孪生体三维模型与所述轨道交通物理实体相对应；

所述感知与传输系统，用于通过物联网技术进行系统数据采集，以及用于实现所述物理孪生体系统、所述数字孪生体系统与所述数字孪生组态软件系统之间的数据传输；

所述数字孪生组态软件系统，用于实现系统数据管理，以及用于实现对所述物理孪生体系统和所述数字孪生体系统的可视化管理。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生组态软件系统包括误差校正模块，所述误差校正模块用于基于所述物理孪生体系统与所述数字孪生体系统之间的参数误差，根据预设智能算法对所述物理孪生体系统和所述数字孪生体系统进行误差自动校正。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生组态软件系统还包括性能监测模块，所述性能监测模块用于结合预设的性能自适应模型以及所述物理孪生体系统的传感数据，对所述轨道交通物理实体的各专业物理部件和整机进行性能监测。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生组态软件系统还包括故障预测模块，所述故障预测模块用于基于预设的故障预测模型对所述物理孪生体系统进行故障诊断和预测；其中，所述故障预测模型为结合历史维修数据以及所述性能自适应模型和所述数字孪生体三维模型进行构建得到。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生组态软件系统还包括性能预测模块，所述性能预测模块用于基于预设的性能预测模型对所述物理孪生体系统进行性能预测和寿命预测；其中，所述性能预测模型为结合历史运行数据以及所述性能自适应模型进行构建得到。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生组态软件系统还包括性能优化模块，所述性能优化模块用于基于预设的控制优化模型对所述物理孪生体系统的控制策略进行优化；其中，所述控制优化模型为根据局部线性化模型与设备运行状态环境模型进行融合后构建得到。

根据本发明所述的基于数字孪生的轨道交通仿真系统，所述数字孪生体系统包括空气动力学仿真模块，所述空气动力学仿真模块用于对所述物理孪生体系统的列车过站流场进行仿真模拟。