一种单一终端上复现两站间半自动闭塞双向交互时序的仿真方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通铁路信号仿真，尤其涉及一种在单一移动终端上以确定性状态机复现相邻两个车站之间半自动闭塞双向交互时序的仿真方法及实现该方法的系统，可用于铁路信号专业半自动闭塞行车作业的实训、演示与自检。

背景技术：

1、半自动闭塞是单线铁路区间广泛采用的行车闭塞制式，其安全逻辑的本质是相邻两个车站围绕同一区间的占用权，按固定时序进行的双向交互，依次包括发车站发起闭塞请求、接车站办理闭塞回执、发车站办理发车进路并放行列车、列车进入并占用区间、接车站办理接车进路、列车到达接车站、接车站办理复原等环节。上述各环节之间存在严格的先后约束与互锁关系，任一环节的时序或条件不满足，均不得进入下一环节，否则将破坏行车安全逻辑。

2、现有的半自动闭塞实训与仿真手段主要有三类，均存在客观短板。其一为传统线下实体实训，即在固定实训室内以实体控制台与继电设备构建半自动闭塞装置。该方式的短板在于设备体量大、须固定安装于专用场地，学生难以脱离实训室随时练习；同时实体设备的联锁与时序关系被固化在硬件接线中，无法灵活调整与复现异常场景。其二为运行于计算机的联机式仿真软件，由两台或两台以上终端分别模拟两个车站，经网络通信交换闭塞状态。该方式存在的技术问题是：其运行依赖多终端与实时通信链路，任一终端离线，或通信出现时延、丢包，均会导致两站闭塞状态不同步，进而出现方向指示、信号显示与区间占用相互矛盾的状态错乱；且闭塞状态分散存储于多个终端，缺乏对整体交互时序一致性的集中约束，难以保证时序严格符合闭塞逻辑。其三为运行于单台终端的单站式仿真，即在一台终端上仅模拟一个车站，另一车站的动作由程序隐式代办。该方式存在的技术问题是：同一终端在同一时刻既承担发车站角色又承担接车站角色，两站的状态变量在同一运行上下文中混用，缺乏对角色边界与阶段边界的确定性约束，导致状态迁移路径不唯一，非法操作难以在时序层面被识别与拦截，交互时序无法完整且确定地复现。

3、此外，现有面向移动端的同类演示程序，多以静态图片或单向动画顺序播放闭塞过程，操作者仅能被动观看而不能按真实时序进行双向交互操作，亦无法对不符合时序的操作予以判别。综上，现有技术尚缺乏一种在单一终端上、不依赖终端间通信即可完整且确定地复现两站间半自动闭塞双向交互时序，并能在时序层面对非法操作予以确定性拦截的技术手段。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种在单一终端上复现两站间半自动闭塞双向交互时序的仿真方法及系统，在不依赖终端间通信链路的前提下，将两站的双向交互时序建模为单一确定性状态机，使状态迁移路径唯一且可复现，并在状态迁移之前对操作进行合法性守卫，从时序层面确定性地拦截非法操作，从而解决现有联机式仿真状态不同步、以及单终端单站式仿真角色混用且时序不确定的技术问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种单一终端上复现两站间半自动闭塞双向交互时序的仿真方法，所述方法在单一终端本地运行且不进行终端间通信，包括如下步骤。设置单一状态对象，所述单一状态对象集中封装当前阶段字段、区间空闲标志字段、列车位置字段、临时进路缓存字段、进路办妥标志字段以及相邻两个车站各设备的状态字段，相邻两站的全部设备状态以设备标识加以区分而共存于同一状态对象中。将相邻两站围绕同一区间的半自动闭塞交互划分为依次衔接并构成闭环的有限个阶段，为每一阶段预先定义记载该阶段各设备目标状态的设备目标状态表。响应于操作输入，先由合法性守卫依据所述当前阶段字段判定该操作输入在当前阶段是否合法；仅在判定合法时，调用阶段迁移函数，将目标阶段的设备目标状态表以逐层深合并方式合并至所述单一状态对象的副本并返回新的状态对象，且不修改合并前的状态对象；在判定不合法时，不改变除提示信息以外的状态字段、不产生设备变更，并将提示信息置为该操作对应的违规文案。

3、进一步地，所述有限个阶段为初始空闲、发车站请求、接车站回执、发车进路办妥、列车入区间、接车进路办妥、列车入站、到站待复原、复原及复原完成十个阶段，且由复原完成阶段迁移回初始空闲阶段构成闭环。所述逐层深合并方式为：对于状态对象中的嵌套设备状态子对象采用逐字段合并而非整体覆盖，仅更新目标阶段声明的字段并保留未声明字段，且阶段迁移函数返回全新状态对象而不修改原状态对象与预定义常量，使得给定相同的合并前状态与相同的目标阶段时迁移结果唯一确定。进一步地，办理发车进路或接车进路时采用始端与终端两次点击配对的方式，并设置临时进路缓存字段与前置总锁校验；列车运行以逐帧动画匀速平移，并设置每帧回调以判定列车车头越过始端信号机后使该信号机回到停止状态、以及列车完全落入轨道电路区段后触发相应阶段的自动迁移；将相邻两站配置为对称的两套设备，面向本区间之外的设备置为静态禁用；将全部定时器与动画帧句柄集中登记并统一销毁，且在动画驱动组件缺失时降级为直接迁移。

4、本发明还提供一种实现上述方法的仿真系统，包括存储器与处理器，所述存储器存储计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一所述的仿真方法。

5、本发明的有益效果分维度阐述如下。在运行架构维度，本发明在单一终端本地完成全部仿真，不依赖终端间通信链路，从根本上消除了联机式仿真因通信时延、丢包或终端离线导致的两站状态不同步问题。在时序一致性维度，本发明将两站双向交互建模为单一确定性状态机，两站设备状态集中封装于单一状态对象，给定当前状态与操作时迁移结果唯一确定，交互时序可完整复现，克服了单终端单站式仿真因角色混用导致的迁移路径不唯一问题。在操作校验维度，本发明在状态迁移之前设置合法性守卫，非法操作不产生任何状态副作用而仅给出固定违规提示，实现了对非法操作在时序层面的确定性拦截。在实现稳健性维度，阶段迁移采用逐层深合并且不修改原对象的纯函数实现，配合计时器句柄的集中登记与统一销毁，避免了跨阶段的状态残留与计时器泄漏。

1.一种单一终端上复现两站间半自动闭塞双向交互时序的仿真方法，其特征在于，所述方法在单一终端本地运行且不进行终端间通信，包括：设置集中封装当前阶段字段、区间空闲标志字段、列车位置字段、临时进路缓存字段、进路办妥标志字段以及相邻两个车站各设备状态字段的单一状态对象；将相邻两站围绕同一区间的半自动闭塞交互划分为依次衔接并构成闭环的有限个阶段，为每一阶段预先定义记载该阶段各设备目标状态的设备目标状态表；响应于操作输入，先由合法性守卫依据所述当前阶段字段判定其在当前阶段是否合法，合法时调用阶段迁移函数将目标阶段的设备目标状态表以逐层深合并方式合并至所述单一状态对象的副本并返回新的状态对象，不合法时不改变除提示信息以外的状态字段且不产生设备变更。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述有限个阶段为十个阶段，依次为初始空闲阶段、发车站请求阶段、接车站回执阶段、发车进路办妥阶段、列车入区间阶段、接车进路办妥阶段、列车入站阶段、到站待复原阶段、复原阶段及复原完成阶段，且由复原完成阶段迁移回初始空闲阶段构成闭环。

3.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述逐层深合并方式为：对所述单一状态对象中的嵌套设备状态子对象采用逐字段合并而非整体覆盖，仅更新目标阶段的设备目标状态表所声明的字段并保留未声明的字段；且所述阶段迁移函数返回全新的状态对象而不修改合并前的状态对象及预先定义的设备目标状态表，使得给定相同的合并前状态与相同的目标阶段时迁移结果唯一确定。

4.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，办理发车进路或接车进路时采用始端与终端两次点击配对的方式：第一次点击进路始端信号机经前置总锁校验通过后，将所述临时进路缓存字段置为表征该进路始端已点击的中间态并给出引导提示而不开放信号；第二次点击终端信号机，若与所记始端相配对则判定进路办妥、迁移至相应的进路办妥阶段、开放始端信号并清空所述临时进路缓存字段，若不匹配则清空所述临时进路缓存字段并给出不匹配违规文案；且所述临时进路缓存字段非空时禁止发起另一条进路的始端点击。

5.根据权利要求4所述的仿真方法，其特征在于，所述前置总锁校验对发车进路要求当前处于回执阶段且所述临时进路缓存字段为空，对接车进路要求当前处于列车抵达接车站进站信号机外方对应的阶段且所述列车位置字段到达指定外方位置。

6.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，列车运行以逐帧动画按分段时长在基准坐标系下匀速平移，并设置每帧回调，在每一帧中先判定列车车头是否越过进路始端信号机，若越过则将该始端信号机由开放状态置为停止状态，再判定所述列车位置字段所表征的列车位置区间是否完全落入某一轨道电路区段的坐标区间，若完全落入则触发相应阶段的自动迁移。

7.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将相邻两站分别配置为对称的两套设备，其中一套对应发车站在本区间方向上的有效设备、另一套对应接车站在本区间方向上的有效设备，两站中面向本区间之外的设备置为静态禁用而点击不触发迁移，分属两站的动作在同一终端上依次点击对应站的设备完成且两站的状态变化均落入所述单一状态对象。

8.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将全部定时器与动画帧句柄集中登记于所述单一状态对象的计时器句柄集合字段，并在页面隐藏、页面卸载、执行重置及阶段跳转新建动画之前遍历该集合销毁全部句柄并清空该集合，且在动画驱动组件缺失的运行环境下所述阶段迁移降级为直接迁移至目标阶段。

9.一种单一终端上复现两站间半自动闭塞双向交互时序的仿真系统，其特征在于，包括存储器与处理器，所述存储器存储计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的仿真方法。