FZY型ATS系統(tǒng)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與程序設(shè)計(jì)

李 智，張 琦

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

FZY型ATS系統(tǒng)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與程序設(shè)計(jì)

李 智1，張 琦2

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

隨著國(guó)內(nèi)城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)急需大量具備實(shí)際操作能力的綜合性運(yùn)營(yíng)人才。而他們的教學(xué)工作主要依賴于仿真平臺(tái)。本文提出了一個(gè)可行的ATS系統(tǒng)仿真模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，它能夠有效完成調(diào)度員的培訓(xùn)工作。

列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；教學(xué)培訓(xùn)；仿真平臺(tái)

列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)是列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，它能夠完成列車運(yùn)行圖編制，列車調(diào)整，追蹤，進(jìn)路控制，列車運(yùn)行及設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視等功能，對(duì)提高軌道交通運(yùn)行效率起著重要作用。隨著國(guó)內(nèi)城市軌道交通工程的蓬勃發(fā)展，使得城市軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)急需大量具備地鐵運(yùn)營(yíng)管理、通信信號(hào)等專業(yè)知識(shí)和操作技能的綜合性運(yùn)營(yíng)人才。他們需要具備實(shí)際操作能力，考慮到現(xiàn)場(chǎng)行車安全，無(wú)法在已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)上進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)，所以開(kāi)發(fā)仿真平臺(tái)用于培訓(xùn)就成為解決這一問(wèn)題的途徑[1]。本文主要對(duì)FZY型ATS模擬仿真平臺(tái)的搭建進(jìn)行探討。

1 ATS系統(tǒng)概述

ATS系統(tǒng)由中心子系統(tǒng)，車站子系統(tǒng)，中心與車站和車站間的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ATS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行及信號(hào)，道岔等站場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)督和控制，顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)，記錄實(shí)際運(yùn)行圖，根據(jù)運(yùn)行圖的執(zhí)行情況在列車偏離基本圖時(shí)及時(shí)做出調(diào)整，提示人工介入調(diào)整列車運(yùn)行，必要時(shí)可自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行，記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)等功能。此系統(tǒng)與ATP、ATO及CI一起構(gòu)成ATC系統(tǒng)，承擔(dān)城市軌道交通的信號(hào)調(diào)度，指揮和安全控制功能。

2 ATS系統(tǒng)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)

進(jìn)行ATS系統(tǒng)仿真，必須搭建仿真平臺(tái)，模擬現(xiàn)場(chǎng)各種站場(chǎng)數(shù)據(jù)，車站聯(lián)鎖數(shù)據(jù)和列車的車次信息都要與實(shí)際的軌道交通運(yùn)行完全一致。培訓(xùn)的對(duì)象主要為中心子系統(tǒng)的控制臺(tái)操作員，即調(diào)度員。他們需要在仿真系統(tǒng)的幫助下進(jìn)行模擬操作。所以在仿真環(huán)境中，ATS系統(tǒng)中心子系統(tǒng)需要保留，而與聯(lián)鎖、列車控制系統(tǒng)所連接的車站分機(jī)，車務(wù)終端則不必保留，開(kāi)發(fā)的仿真程序會(huì)模擬它們給應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送各種信息，包括列車信息、聯(lián)鎖信息和列車控制信息等。仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 FZY型ATS仿真程序設(shè)計(jì)

模擬仿真系統(tǒng)可以作為ATS系統(tǒng)的一個(gè)終端，仿真列車運(yùn)行、系統(tǒng)狀態(tài)畫(huà)面及進(jìn)路設(shè)置等。仿真系統(tǒng)主要用于測(cè)試系統(tǒng)功能和驗(yàn)證運(yùn)行圖的可實(shí)現(xiàn)性和合理性，為聯(lián)鎖、列車控制、軌道電路和閉塞系統(tǒng)模擬仿真，并可以設(shè)置各種故障案例，優(yōu)化系統(tǒng)的算法。在驗(yàn)證按計(jì)劃行車時(shí)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

圖1 ATS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 ATS仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

仿真系統(tǒng)一般采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，不直接和應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連接；采用獨(dú)特的軟件設(shè)計(jì)，避免直接和系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器相連，保證不影響正在使用的系統(tǒng)。

仿真系統(tǒng)通過(guò)專用接口和正在使用的系統(tǒng)連接，傳送列車運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)和車次號(hào)等信息，替代實(shí)際系統(tǒng)中的聯(lián)鎖、列車控制和軌道電路等系統(tǒng)，以虛擬列車的方式發(fā)出被測(cè)系統(tǒng)所需的各種數(shù)據(jù)，構(gòu)成閉環(huán)，檢驗(yàn)系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)的合理性。因此，可將該系統(tǒng)視作條件發(fā)生器。ATS系統(tǒng)仿真程序的具體功能如下[2]：（1）接受ATS發(fā)出指令；（2）對(duì)ATS系統(tǒng)發(fā)出指令反應(yīng)并將此反應(yīng)傳送至ATS系統(tǒng)；（3）按輸入運(yùn)行圖或人工生成模擬列車，自動(dòng)或按操作員意圖控制模擬列車運(yùn)行；（4）與ATS系統(tǒng)交換控制權(quán)，在接收控制權(quán)時(shí)可設(shè)定進(jìn)路的ATS系統(tǒng)自動(dòng)或本設(shè)施的人工控制；（5）在本設(shè)施取得控制權(quán)及設(shè)定人工控制下可實(shí)現(xiàn)第2項(xiàng)功能；（6）具有與ATS系統(tǒng)相同的人機(jī)界面，包括圖形顯示、人機(jī)對(duì)話方式、全線線路、車站及信號(hào)設(shè)備布置等；（7）可按聯(lián)鎖原則進(jìn)行進(jìn)路設(shè)置、取消、解鎖，道岔及信號(hào)的控制；（8）按照輸入的運(yùn)行圖或操作員意圖模擬最小間隔的列車追蹤運(yùn)行及最小間隔的列車折返運(yùn)行。（9）列車識(shí)別號(hào)的自動(dòng)生成及人工輸入、變更、替換、取消；（10）采用跳停、扣車、放行，改變列車運(yùn)行速度等方法人工改變模擬列車運(yùn)行狀況；（11）人工調(diào)整模擬列車運(yùn)行；（12）ATS系統(tǒng)的管理操作，包含操作員登記進(jìn)入、退出，權(quán)力和職責(zé)范圍的設(shè)定及轉(zhuǎn)換等；（13）各種列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的生成及報(bào)表打印。

ATS系統(tǒng)仿真程序采用VC++語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，VC++集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用了類庫(kù)MFC。本仿真系統(tǒng)依托Windows XP SP2 professional系統(tǒng)環(huán)境，在VC++ 6.0 下編譯通過(guò)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)FZY型ATS系統(tǒng)仿真平臺(tái)的分析研究，提出了一個(gè)可行的ATS系統(tǒng)仿真模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。它能夠有效完成調(diào)度員的培訓(xùn)工作。目前，此系統(tǒng)已在重慶，長(zhǎng)沙，深圳等軌道交通系統(tǒng)中投入使用，取得了良好的效果。

[1]孫志勇,陳永生.ATS仿真培訓(xùn)系統(tǒng)列車模擬運(yùn)行的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2012，31（14）：7-9.

[2]中國(guó)鐵道科學(xué)研究院.重慶地鐵三號(hào)線ATS系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書(shū)[Z].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2011.

責(zé)任編輯 陳 蓉

Structure analysis and program design of FZY-ATS simulation platform

LI Zhi1, ZHANG Qi2
( 1.China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 2. Signal & Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

With the flourish development of Urban Transit, large number of operation stuff was needed. And the personnel training work was mainly depended on the ATS simulation platform. This paper put forward a design scheme of feasible ATS simulation platform. It could effectively implement the dispatcher's training work.

Automated Train Supervision System; training; simulation platform

U284.55∶TP39

A

1005-8451（2015）05-0042-02

2014-11-14

李 智，在讀博士研究生；張 琦，研究員。