計算機聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)軟件優(yōu)化設(shè)計

姚文韜 曠文珍

計算機聯(lián)鎖是實現(xiàn)車站運行指揮，安全防護功能的控制系統(tǒng)，是重要的車站信號設(shè)備。在高速鐵路蓬勃發(fā)展的今天，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在新的應(yīng)用環(huán)境中新增了一些功能，相應(yīng)的其仿真培訓(xùn)軟件也需要增加新的內(nèi)容，以滿足培訓(xùn)工作的需要。

現(xiàn)有計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)大多只仿真上位機和聯(lián)鎖機的功能，缺乏對執(zhí)表機和現(xiàn)場設(shè)備的模擬仿真，缺乏針對性的培訓(xùn)功能；而且大多為一個站或者多個站的單獨仿真，缺乏對兩站之間的區(qū)間信號聯(lián)鎖關(guān)系的仿真，站與站之間缺乏聯(lián)動。在新的技術(shù)條件下，計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)應(yīng)具備與列控系統(tǒng)、無線閉塞中心的數(shù)據(jù)交互和操作聯(lián)動?，F(xiàn)從以下幾個方面闡述在現(xiàn)有計算機聯(lián)鎖仿真軟件的基礎(chǔ)上，針對新的要求和實用功能所做的優(yōu)化設(shè)計。

1 區(qū)間模擬軟件設(shè)計優(yōu)化

根據(jù)需求，區(qū)間分為3種制式：自動閉塞區(qū)間、CTCS－2區(qū)間、CTCS－3區(qū)間。區(qū)間仿真軟件將連接相鄰2個計算機聯(lián)鎖車站，實現(xiàn)區(qū)間模擬行車的功能。車站根據(jù)區(qū)間狀態(tài)實現(xiàn)接發(fā)車作業(yè)，與現(xiàn)場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)運行十分相似。在計算機聯(lián)鎖仿真的基礎(chǔ)上仿真列控系統(tǒng)、CTC、RBC時，區(qū)間模擬軟件預(yù)留與這些系統(tǒng)的通信接口，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，操作聯(lián)動，真正實現(xiàn)高鐵計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)培訓(xùn)的目的。

區(qū)間模擬軟件運行總體流程如圖1所示?；赪indows占先式多任務(wù)的機制，區(qū)間模擬軟件程序依靠事件驅(qū)動來執(zhí)行相關(guān)的操作。軟件總體流程是在軟件啟動后，從配置文件讀取配置數(shù)據(jù)，根據(jù)配置數(shù)據(jù)初始化顯示界面，之后開始主流程。主流程為按事件觸發(fā)方式工作，不同的功能模塊由不同的事件觸發(fā)執(zhí)行，事件觸發(fā)分定周期和隨機2種方式。定周期觸發(fā)的事件包括數(shù)據(jù)通信發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、顯示圖形更新、數(shù)據(jù)存儲等；隨機觸發(fā)的事件包括鼠標(biāo)操作處理，以及對其他中斷事件的響應(yīng)。

圖1 區(qū)間模擬軟件流程圖

區(qū)間模擬軟件由通用的應(yīng)用軟件程序和配置數(shù)據(jù)二部分組成，如圖2所示。通用的應(yīng)用軟件程序是標(biāo)準(zhǔn)化的，針對不同制式的區(qū)間采用不同的配置數(shù)據(jù)來生成特定的區(qū)間布置圖。配置數(shù)據(jù)是根據(jù)區(qū)間信號平面布置圖，通過輔助工具生成配置數(shù)據(jù)，再手工修改以及核對后完成，軟件運行讀取這些數(shù)據(jù)顯示區(qū)間平面，設(shè)備狀態(tài)。

圖2 數(shù)據(jù)與程序關(guān)系圖

軟件功能模塊主要劃分為：顯示界面模塊、通信模塊、邏輯運算模塊。

1．1 顯示界面

區(qū)間模擬軟件采用圖像化顯示界面，與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)顯示界面相匹配，支持多頻顯示，長度大的區(qū)間顯示更具靈話性。界面顯示采用GDI開發(fā)，雙緩存技術(shù)保證重繪時畫面不會閃爍。這樣既提高了繪圖響應(yīng)速度，也使畫面顯示更加穩(wěn)定。

顯示模塊還承擔(dān)操作輸入和操作命令記錄的功能。操作輸入是指培訓(xùn)人員通過鍵盤和鼠標(biāo)等形成信息輸入，計算機根據(jù)信息輸入執(zhí)行相應(yīng)的功能，如顯示信號機名稱、顯示區(qū)段名稱等等。

1．2 通信模塊

區(qū)間模擬軟件實時與相鄰二車站通信，采用UDP通信協(xié)議。當(dāng)收到車站發(fā)出的發(fā)車信號，并接收到模擬列車行駛至出站口時，模擬列車由1LQ開始模擬行駛至適當(dāng)位置。當(dāng)區(qū)間有車需要進站時，根據(jù)進站口的列車信號行車，信號允許則將模擬列車 “送入”站內(nèi)。發(fā)送數(shù)據(jù)流程和接收數(shù)據(jù)流程如圖3、圖4所示。

圖3 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖

圖4 接收數(shù)據(jù)流程圖

在CTCS－2級列控系統(tǒng)中，列控中心接收軌道電路占用信息并發(fā)送給計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。而CTCS－3級列控系統(tǒng)的軌道占用信息由軌道電路采集。區(qū)間軌道電路將軌道占用信息傳送到區(qū)間中繼列控中心，再由區(qū)間中繼列控中心傳送到車站列控中心。車站列控中心將區(qū)間軌道占用信息發(fā)送給聯(lián)鎖。車站軌道電路將車站軌道占用信息發(fā)送給車站聯(lián)鎖。聯(lián)鎖匯總區(qū)間和車站軌道電路占用信息傳送到無線閉塞中心。因此，在區(qū)間模擬軟件中，設(shè)計預(yù)留與列控中心的通信接口，設(shè)計傳送信息為閉塞分區(qū)空閑情況、區(qū)間中的列車編號以及列車位置。

1．3 邏輯運算

區(qū)間模擬軟件的邏輯運算模塊主要完成區(qū)間模擬行車、模擬發(fā)碼電路所需的必要邏輯運算，流程圖如圖5所示。

圖5 發(fā)碼邏輯運算流程圖

自動閉塞區(qū)間信號制式為三燈四顯示，邏輯運算模塊根據(jù)模擬行車的閉塞分區(qū)占用情況進行點燈和模擬發(fā)碼操作。發(fā)碼的基本碼序為：（以停車為例）L3－L2－L－LU－U－HU。

CTCS－2區(qū)間信號點燈、區(qū)間運行方向及閉塞控制由列控中心完成。CTCS－3區(qū)間發(fā)碼與CTCS－2相似。區(qū)間模擬軟件根據(jù)列控中心發(fā)送的信息完成點燈以及模擬發(fā)碼的操作。發(fā)碼的基本碼序為：（以停車為例）L5－L4－L3－L2－L－LU－U－HU。

2 監(jiān)控機軟件優(yōu)化設(shè)計

計算機聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的監(jiān)控機軟件增加設(shè)計了與其他系統(tǒng)的通信接口，如CTC、列控中心、RBC。通信接口的信息交換涵蓋了大部分實際應(yīng)用中系統(tǒng)間交換的信息，如表1、表2、表3所示。

表1 監(jiān)控機與CTC自律機交換信息表

根據(jù) 《CTCS－3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》以及相關(guān)要求，在模擬信號機點燈時，可以設(shè)置室外

點燈和室外不點燈二種模式。點燈模式要檢查燈絲繼電器是否斷絲及信號機開放條件。增加出站引導(dǎo)功能，設(shè)置在每架出站信號機處，在信號機開放引導(dǎo)信號時檢查區(qū)間狀態(tài)。室外不點燈時檢查1LQ狀態(tài)；點燈則檢查站間空閑。

表2 監(jiān)控機與列控中心交換信息表

表3 監(jiān)控機與RBC交換信息表

3 系統(tǒng)應(yīng)用

整套培訓(xùn)系統(tǒng)易于搭建，可運行在普通電腦或工控機上。操作顯示界面同現(xiàn)場計算機連鎖系統(tǒng)完全一致，同時通過局域網(wǎng)搭接系統(tǒng)也使擴展系統(tǒng)變得容易，允許在現(xiàn)有的三站三區(qū)間的基礎(chǔ)上擴展車站和區(qū)間的數(shù)目，來增加培訓(xùn)操作機位。

此外，整個系統(tǒng)增加了與其他系統(tǒng) （CTC、列控中心、RBC）的通信接口，以便將來作為其他系統(tǒng)的子系統(tǒng)直接接入。增加的區(qū)間仿真軟件也使得整個培訓(xùn)系統(tǒng)實現(xiàn)操作互動。

4 結(jié)論

高鐵計算機聯(lián)鎖培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層級清晰，功能完整。該系統(tǒng)主要用于教學(xué)培訓(xùn)，也可用于電務(wù)工作人員的崗位培訓(xùn)，可使培訓(xùn)人員熟悉計算機聯(lián)鎖界面、熟悉操作規(guī)程和基本聯(lián)鎖知識。

［1］ 徐恒亮，李強．CAD二次開發(fā)在鐵路車站信號工程設(shè)計中應(yīng)用的研究［J］．鐵路計算機應(yīng)用，2011，（3）．

［2］ 中國鐵路總公司．CTCS－2級列車運行控制系統(tǒng)［M］．北京：中國鐵道出版社，2013，18－24．

［3］ 中國鐵路總公司．CTCS－3級列車運行控制系統(tǒng)［M］．北京：中國鐵道出版社，2013，15－16．

［4］ CTCS－3級列東系統(tǒng)總體技術(shù)方案．科技運函［2008］34號 V1．0［S］．2008．