城市軌道交通ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新

李永菲

江蘇省無(wú)錫汽車(chē)工程中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇　無(wú)錫　214153

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城市軌道交通ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新

李永菲

江蘇省無(wú)錫汽車(chē)工程中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇無(wú)錫214153

摘要：目前大力發(fā)展交通運(yùn)輸行業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)的首要任務(wù)而發(fā)展新的行業(yè)就需要新的人才，由于行業(yè)特殊，實(shí)際可供新生人才培訓(xùn)的地點(diǎn)寥寥無(wú)幾，于是便有了城市軌道交通ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案闡述了ATC仿真軟件的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊設(shè)計(jì)，結(jié)合交通運(yùn)營(yíng)管理理論知識(shí)與城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理實(shí)驗(yàn)，模擬多種運(yùn)營(yíng)模式，并進(jìn)行運(yùn)營(yíng)故障的模擬仿真。

關(guān)鍵詞：軌道交通；ATC；仿真教學(xué)；創(chuàng)新

世界各國(guó)的地面交通正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，大力發(fā)展城市軌道交通已經(jīng)成為國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)解決城市交通問(wèn)題的有效措施。軌道交通具有運(yùn)輸量大、運(yùn)輸安全、運(yùn)行高速、運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)、乘坐舒適、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。目前我國(guó)城市軌道交通類(lèi)型主要包括地鐵、輕軌、有軌電車(chē)和磁懸浮列車(chē)等。如何保證運(yùn)輸服務(wù)的連續(xù)穩(wěn)定性，是一條城市軌道交通線(xiàn)的首要目標(biāo)。在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)如何使系統(tǒng)具備自動(dòng)輔助調(diào)度員恢復(fù)運(yùn)行，在減輕調(diào)度員工作強(qiáng)度，提高城市軌道調(diào)度指揮系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有著重要意義。

一、ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍得到了迅速擴(kuò)大，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)使用儀器、材料、內(nèi)容大部分都是理想化，學(xué)生接觸的儀器、實(shí)驗(yàn)手法、過(guò)程都是與實(shí)際有一定的差別，但在ATC仿真試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境更接近社會(huì)現(xiàn)實(shí)，縮短了學(xué)生進(jìn)入社會(huì)后的適應(yīng)期。ATC仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)者的范圍，給學(xué)生更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。在ATC仿真這個(gè)全新的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，學(xué)生可以進(jìn)行障礙性實(shí)驗(yàn)而且不必?fù)?dān)心安全問(wèn)題，可以盡自己的意向完成實(shí)驗(yàn)，在仿真實(shí)驗(yàn)中接受了新知識(shí)、新技術(shù)掙脫束縛，產(chǎn)生創(chuàng)新。

二、ATC仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及功能

ATC系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：

(一)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)

ATP是保障列車(chē)行駛過(guò)程中不出現(xiàn)意外的安全系統(tǒng)，對(duì)列車(chē)的行駛速度進(jìn)行測(cè)量和保護(hù)，當(dāng)列車(chē)超速時(shí)該系統(tǒng)開(kāi)始工作，使列車(chē)自動(dòng)自制，將列車(chē)速度降低到規(guī)定速度。ATP把收集到的來(lái)自計(jì)算機(jī)的聯(lián)鎖系統(tǒng)、操作層上的信息、線(xiàn)路信息等等傳遞到車(chē)載系統(tǒng)上，來(lái)保證地鐵交通中列車(chē)速度的監(jiān)督與防護(hù)。

(二)列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行(ATO)

ATO是以列車(chē)自動(dòng)防護(hù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的子系統(tǒng)。完成列車(chē)站間的自動(dòng)駕駛、駕駛速度自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)折返車(chē)站、定點(diǎn)停車(chē)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)，并且在行駛過(guò)程中可以接受控制中興的命令調(diào)整，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)化運(yùn)行。使用ATO系統(tǒng)降低了列車(chē)司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免疲勞駕駛，使列車(chē)運(yùn)行規(guī)范化，減少人為影響。

(三)列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控(ATS)

列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控ATS子系統(tǒng)是整個(gè)列車(chē)交通運(yùn)營(yíng)的核心，也是列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心子系統(tǒng)。ATS系統(tǒng)在ATP、ATP系統(tǒng)支持下，對(duì)列車(chē)運(yùn)行的監(jiān)督和控制，對(duì)列車(chē)和信號(hào)設(shè)備實(shí)施監(jiān)控和管理，為行車(chē)調(diào)度人員顯示所有的列車(chē)行駛狀態(tài)。主要功能為：運(yùn)行圖的管控、進(jìn)路的控制、列車(chē)行駛情況等。ATS子系統(tǒng)通過(guò)分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示列車(chē)軌道路線(xiàn)、軌道占用的情況以及列車(chē)行駛狀態(tài)和行駛運(yùn)營(yíng)中的信息。ATS子系統(tǒng)通過(guò)車(chē)站調(diào)度中心顯示屏將以上信息發(fā)送給車(chē)站調(diào)度員，使調(diào)度員方便快捷的了解到列車(chē)運(yùn)營(yíng)的相關(guān)信息，實(shí)時(shí)的進(jìn)行有效合理的運(yùn)行管理。[1]

三、ATS系統(tǒng)仿真分析

(一)列車(chē)監(jiān)視和追蹤功能

ATS系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)的車(chē)次號(hào)，從列車(chē)出發(fā)站臺(tái)直到終點(diǎn)站對(duì)列車(chē)進(jìn)行全程跟蹤，系統(tǒng)通過(guò)車(chē)次號(hào)來(lái)向調(diào)度員反映列車(chē)行駛中的問(wèn)題，讓調(diào)度員做好防范準(zhǔn)備。

(二)列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表處理

ATS系統(tǒng)將接收時(shí)刻表系統(tǒng)和外部系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，時(shí)刻表編輯員將按照ATS系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)編輯不同的運(yùn)作方案儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，然后由系統(tǒng)自動(dòng)生成運(yùn)行時(shí)刻表。

(三)自動(dòng)進(jìn)路排列

ATS系統(tǒng)將發(fā)送命令，檢查列車(chē)道路是否空閑、道岔是否搬至到位、信號(hào)機(jī)是否開(kāi)放集中控制，列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)列車(chē)進(jìn)入出發(fā)道路后開(kāi)放進(jìn)路，包括終點(diǎn)站的折返。

(四)列車(chē)運(yùn)行圖調(diào)整

ATS系統(tǒng)會(huì)在列車(chē)偏離運(yùn)行圖時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)列車(chē)運(yùn)行，包括車(chē)站停車(chē)時(shí)間，改變計(jì)劃時(shí)間表，更改進(jìn)路設(shè)置等等。

(五)旅客向?qū)Чδ?/p>

ATS系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)追蹤、調(diào)整、根據(jù)列車(chē)運(yùn)作圖所提供的所有數(shù)據(jù)匯總分析，向旅客發(fā)送向?qū)畔ⅲ缌熊?chē)到達(dá)的目的地，時(shí)間等等。

(六)事件和警報(bào)功能

ATS系統(tǒng)日常儲(chǔ)存列車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)生的時(shí)間，報(bào)警并對(duì)發(fā)生故障的地點(diǎn)與時(shí)間進(jìn)行記錄，最后根據(jù)調(diào)度員所需要求回放。

(七)仿真和培訓(xùn)功能

ATS仿真模擬系統(tǒng)可以完整的測(cè)試列車(chē)的追蹤功能和運(yùn)行監(jiān)控。通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，利用仿真手段離線(xiàn)模擬列車(chē)在線(xiàn)運(yùn)行，除了現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有控制命令信息交換外，能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)控制中的所有模擬。

四、ATC仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

近年來(lái)，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于模式探索的階段，ATC仿真實(shí)驗(yàn)就是為此設(shè)置的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法。結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，以最真實(shí)的情境來(lái)模擬真實(shí)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)調(diào)度的實(shí)例情境，使學(xué)生獨(dú)立思考，從而獲得相應(yīng)的知識(shí)和能力。作為新時(shí)代接觸交通運(yùn)輸行業(yè)的大學(xué)生，更要具備創(chuàng)新能力與敢于創(chuàng)新的精神。將理論、培訓(xùn)、設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)融為一體的ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生們提供了校內(nèi)模擬真實(shí)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的辯解，在實(shí)踐中提高學(xué)生理論知識(shí)，并將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)與城軌運(yùn)營(yíng)實(shí)際緊密結(jié)合，通過(guò)ATC仿真教學(xué)融合教學(xué)理論、課程實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、模擬現(xiàn)場(chǎng)等提高自身能力，從而培養(yǎng)大批的優(yōu)秀人才，實(shí)現(xiàn)城軌交通運(yùn)營(yíng)以及行業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

五、結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)城軌運(yùn)營(yíng)的快速發(fā)展使信號(hào)控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫，確保列車(chē)行駛安全的前提下提高運(yùn)輸效率永遠(yuǎn)是城市軌道交通的重要目標(biāo)，作為整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)控制的最上層，ATC系統(tǒng)將從根本提高調(diào)度指揮系統(tǒng)對(duì)運(yùn)營(yíng)狀況的實(shí)時(shí)掌握和應(yīng)變能力。ATC仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以幫助研發(fā)人員進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化測(cè)試，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意能力和敢于創(chuàng)新的意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，這是組成現(xiàn)代教育的重要部分，也是大學(xué)教學(xué)改革的發(fā)展走向和必然要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李曉艷.地鐵ATC系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)的仿真研究[D].電子與通訊工程，2013(8).

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4；U239.5-4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0049-(2016)03-0226-01