鐵路局調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立與實施

盧萬勝 上海鐵路局調(diào)度所

隨著近年來中國鐵路的高速發(fā)展，我國的鐵路現(xiàn)代化進程邁上了一個新的臺階。在調(diào)度集中條件下，列車調(diào)度員承擔了更多的責(zé)任與風(fēng)險。如何提高列車調(diào)度員的整體業(yè)務(wù)素質(zhì)成為當前形勢下亟待解決的一個重要課題。然而，調(diào)度集中條件下的設(shè)備正常運行時無需也不允許人為的干預(yù)，這就要求我們開發(fā)新的手段，利用仿真設(shè)備來模擬真實的工作環(huán)境以實現(xiàn)對列車調(diào)度員的培訓(xùn)、考核和評估。

1 系統(tǒng)要求

作為模擬真實工作環(huán)境的調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，在總體上應(yīng)具有能夠完全模擬真實環(huán)境下的列車正常運行以及非正常情況應(yīng)急處置，支持真實案例的再現(xiàn)和分析，同時，加入計算機輔助考核和評估功能。為了實現(xiàn)這些功能，對于調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)提出以下要求：

1.1 能夠模擬調(diào)度日常工作的基本功能

系統(tǒng)在軟件界面和操作方式上應(yīng)與實際調(diào)度臺完全一致，能完全模擬調(diào)度日常工作的基本功能，包括列車運行計劃調(diào)整和下達、調(diào)度命令下達、臨時限速設(shè)置、車站控制模式轉(zhuǎn)換、自動排路控制、站場按鈕操作等所有CTC系統(tǒng)功能。除此之外，系統(tǒng)可提供操作步驟提示，并具有培訓(xùn)教師介入操作的功能。

1.2 能夠模擬列車運行和故障場景

系統(tǒng)可模擬列車運行的移動紅光帶，并可自動進行車次號追蹤。根據(jù)下達的三、四小時階段計劃或者定制的模擬場景，自動生成虛擬的列車，按規(guī)定設(shè)置的速度等級、方向運行。能模擬顯示C0(1)、C2、C3等多種條件下的各種行車設(shè)備信息的聯(lián)動輸出，并可進行各種故障的設(shè)置。同時還應(yīng)具備根據(jù)需要對演練進度進行調(diào)節(jié)的功能。

1.3 支持多種模擬場景

為了滿足調(diào)度員培訓(xùn)以及技術(shù)比武的要求，系統(tǒng)應(yīng)支持多調(diào)度臺集成演練和調(diào)度臺獨立演練方式。在多調(diào)度臺集成演練方式下，系統(tǒng)應(yīng)為其提供同一模擬環(huán)境，演練多個調(diào)度臺管轄不同的區(qū)段并實現(xiàn)鄰臺協(xié)作的聯(lián)合演練；在調(diào)度臺獨立演練方式下，系統(tǒng)應(yīng)能提供完全獨立的多個模擬環(huán)境，各調(diào)度臺進行獨立演練，保證互相不受影響。

1.4 支持真實場景再現(xiàn)

為了滿足特定環(huán)境下培訓(xùn)和演練的效果，系統(tǒng)應(yīng)支持從實際CTC系統(tǒng)中截取真實的場景環(huán)境，納入到培訓(xùn)系統(tǒng)的場景庫中，可根據(jù)需要調(diào)取到系統(tǒng)中作為仿真場景運行。

1.5 具備培訓(xùn)和評估功能

為了配合調(diào)度員的日常培訓(xùn)和資格考試，系統(tǒng)應(yīng)具備理論和實作的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和評估功能，具備自動生成理論、實作考試試卷，并對調(diào)度員的學(xué)習(xí)、實作進行分析，生成評估結(jié)果。

2 系統(tǒng)功能

為了防止對運輸生產(chǎn)的影響，調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)單獨組網(wǎng)，與現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)完全隔離。因此，該系統(tǒng)除了包含CTC系統(tǒng)之外，還應(yīng)建立虛擬服務(wù)器模擬自律機及外部接口系統(tǒng)的功能?？偨Y(jié)該系統(tǒng)應(yīng)具備的功能如下：

2.1 CTC系統(tǒng)基本功能

系統(tǒng)采用既有CTC系統(tǒng)應(yīng)用軟件，主要界面顯示包括監(jiān)控終端、運行圖操作終端、站場操作終端、調(diào)度命令管理系統(tǒng)等，支持CTC系統(tǒng)的所有操作。該系統(tǒng)需集成車務(wù)終端功能，通過實際操作或者系統(tǒng)模擬的方式完成車站值班員的操作，實現(xiàn)階段計劃及調(diào)度命令簽收、車站控制模式轉(zhuǎn)換、車站進路及信號設(shè)備操作、站間透明等相關(guān)功能。

2.2 自律機仿真

系統(tǒng)采用虛擬機技術(shù)，將多個車站的虛擬自律機集中運行于一臺服務(wù)器，并且各自的運算、接口相互獨立，互不干擾。自律機仿真采用現(xiàn)有的自律機軟件，實現(xiàn)自動排路、人工排路等自律機的所有功能，并支持與外部接口模擬系統(tǒng)的接口功能。

2.3 外部接口系統(tǒng)模擬

系統(tǒng)配備完整的與CTC系統(tǒng)接口的外部系統(tǒng)模擬仿真軟件，模擬聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、RBC系統(tǒng)、無線車次號與無線調(diào)度命令傳輸系統(tǒng)、車載CIR等實際設(shè)備的功能。系統(tǒng)采用虛擬機技術(shù)在同一臺計算機模擬運行多個設(shè)備，并采取與實際運用一致的標準協(xié)議和標準通信方式向CTC系統(tǒng)提供接口數(shù)據(jù)。

（1）聯(lián)鎖系統(tǒng)的模擬仿真聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬軟件按照標準接口協(xié)議和自律機通信，響應(yīng)自律機的控制指令，按照聯(lián)鎖規(guī)則產(chǎn)生信號設(shè)備狀態(tài)變化，反饋給自律機。

（2）列控系統(tǒng)的模擬仿真

列控系統(tǒng)模擬軟件按照標準接口協(xié)議和CTC系統(tǒng)通信，響應(yīng)CTC系統(tǒng)發(fā)來的限速指令，并將限速狀態(tài)反饋至CTC系統(tǒng)。在此軟件的基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)能夠完整地模擬臨時限速調(diào)度命令的整個工作流程，包括擬令、下達、簽收、執(zhí)行以及臨時限速狀態(tài)的查詢，并且能夠在站場畫面上顯示臨時限速光帶。對于C2和C3區(qū)段，該模擬軟件還應(yīng)能模擬產(chǎn)生區(qū)間狀態(tài)信息。

（3）RBC系統(tǒng)的模擬仿真

RBC系統(tǒng)模擬軟件按照標準接口協(xié)議和CTC系統(tǒng)通信，自動按照列車模擬運行狀態(tài)產(chǎn)生并向CTC系統(tǒng)發(fā)送列車運行狀態(tài)、位置、速度和移動授權(quán)信息。

（4）無線車次號與無線調(diào)度命令傳輸系統(tǒng)、車載CIR的模擬仿真

無線車次號與無線調(diào)度命令傳輸系統(tǒng)、車載CIR模擬軟件按照標準接口協(xié)議和CTC系統(tǒng)通信，接受并顯示CTC系統(tǒng)的無線調(diào)度命令、進路預(yù)告等信息，按照列車模擬運行狀態(tài)自動產(chǎn)生相關(guān)地點、時間的無線車次校核信息。

2.4 列車運行仿真

系統(tǒng)配備列車運行模擬軟件，模擬調(diào)度區(qū)段內(nèi)列車的動態(tài)運行情況，產(chǎn)生列車占用、出清顯示以及信號開閉狀態(tài)，驅(qū)動聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、RBC系統(tǒng)、無線車次號系統(tǒng)生成相關(guān)信息，在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)車次號自動追蹤、進路預(yù)告以及自動排路等功能。系統(tǒng)可根據(jù)基本圖或者預(yù)定的場景，批量生成虛擬的動態(tài)列車。列車嚴格按照信號顯示及相關(guān)設(shè)備要求運行，以模擬設(shè)定的速度前進，其加減速應(yīng)符合列車牽引計算要求。

2.5 非正常情況仿真

通過配置文件或者教練臺人工設(shè)置，系統(tǒng)在模擬環(huán)境中設(shè)置故障條件，并根據(jù)具體的故障條件模擬限制列車的運行狀態(tài)和信號顯示。需要模擬的故障涉及調(diào)度日常工作中常見的紅光帶、接觸網(wǎng)故障、風(fēng)雨災(zāi)害、封鎖施工、機車車輛故障等等。具體的非正常處理建議操作方式如下：

（1）列車運行計劃調(diào)整、調(diào)度命令下達、站場按鈕控制等操作直接在模擬CTC系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)，系統(tǒng)自動判斷操作結(jié)果并形成反饋；

（2）對于類似于電話通知、現(xiàn)場確認等人工操作，系統(tǒng)可在演練終端中設(shè)置人工作業(yè)模擬窗口，并根據(jù)列車調(diào)度員的操作形成自動反饋或者由教練機反饋；

在經(jīng)過列車調(diào)度員的模擬處理或者滿足相關(guān)的條件之后，因故障停止運行的列車可以按照指定的條件恢復(fù)模擬運行，必要時由教練臺進行人工干預(yù)。

2.6 學(xué)習(xí)、考核和評估功能

系統(tǒng)提供理論學(xué)習(xí)功能，對各類規(guī)章制度、操作規(guī)范、技術(shù)標準、應(yīng)急預(yù)案進行歸納和索引，并提供便捷的查詢手段，分布向?qū)降膶W(xué)習(xí)指導(dǎo)或“一日一練”的方式。

系統(tǒng)具備題庫生成和維護功能，由教練臺進行題庫的生成和維護。并根據(jù)教練臺指定的難度參數(shù)及其他要求自動生成考試試卷，在參考人員作答完畢之后自動評卷給分。

系統(tǒng)可根據(jù)列車調(diào)度員實際演練所生成的操作記錄、運行圖、調(diào)度命令、行車日志等數(shù)據(jù)進行技能評估，結(jié)合考官的人為評價形成實作分數(shù)。

2.7 操作管理功能

系統(tǒng)設(shè)置教練臺，在該終端對所有模擬調(diào)度臺進行監(jiān)控管理、演練相關(guān)條件及參數(shù)的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)案例錄入和場景管理，并具備演練數(shù)據(jù)的收集和分析功能。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)配置一套CTC集成仿真環(huán)境、若干套虛擬仿真環(huán)境和綜合信息處理服務(wù)器，根據(jù)需要配置一定數(shù)量的模擬調(diào)度臺和車務(wù)終端。其主要設(shè)備包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、CTC應(yīng)用服務(wù)器、綜合信息處理服務(wù)器、虛擬環(huán)境支撐服務(wù)器、調(diào)度臺演練工作站、車站演練工作站、總控工作站、站場顯示工作站。其功能原理見圖1。

圖1 功能原理圖

4 結(jié)束語

作為新形勢下開發(fā)出來的調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠適應(yīng)當前鐵路高速發(fā)展的需要，解決了列車調(diào)度員的培訓(xùn)難題，具有顯著的效果。其特點如下：

（1）真實性。本系統(tǒng)采用全路統(tǒng)一的CTC軟件和實際使用的配置和數(shù)據(jù)，與調(diào)度員的真實工作環(huán)境完全一致。

（2）可拓展性和易維護性。模擬系統(tǒng)中CTC軟件升級可隨實際系統(tǒng)的升級改造同步進行，更換相應(yīng)軟件或配置，無需開發(fā)、測試等步驟，方便后期功能擴展。

（3）完整性。整個系統(tǒng)集成了與調(diào)度直接有關(guān)的所有主要設(shè)備，包括聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、RBC系統(tǒng)、TSR系統(tǒng)等等。

（4）靈活性。由于系統(tǒng)的主體軟件與現(xiàn)場的高度一致，可以實現(xiàn)與現(xiàn)場的無縫銜接，直接從現(xiàn)場導(dǎo)入典型案例。