車站接發(fā)車仿真系統(tǒng)研究

王大魯

摘 要：針對我國鐵路調(diào)度指揮模式下應急值守人員、既有線CTC區(qū)段調(diào)度集中模式下的車站值班員的實際操作的機會較少的特點，本文通過可視化軟件開發(fā)工具Visual C++構(gòu)建了一套接發(fā)車仿真系統(tǒng)，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設計模塊、創(chuàng)新點等方面進行探討。

關(guān)鍵詞：仿真系統(tǒng)；系統(tǒng)設計；模塊；實現(xiàn)功能

目前高鐵車務應急值守人員、CTC區(qū)段調(diào)度集中模式下的車站值班員不參與行車，發(fā)生設備故障等情況轉(zhuǎn)入非常站控模式時，需要單人單崗辦理高密度列車的接發(fā)車作業(yè)和應急處理工作，對車站車務人員的實際操作水平要求較高。雖然這些職工干部普遍經(jīng)歷了崗前資格性培訓、崗中適應性培訓和日常天窗點內(nèi)演練，但在實施的過程中還存在崗前資格性培訓時間緊，模擬設備與實際脫節(jié)。崗中適應性培訓資源有限，天窗演練范圍有限，廠家模擬培訓設備難以滿足需求等問題。

研制一套純軟件形式的系統(tǒng)，對車站車務人員、車站值班員進行培訓工作，使其打牢崗前資格培訓的基礎，提高崗中培訓的質(zhì)量，增強日常培訓的適應性，以彌補現(xiàn)在培訓工作的不足，降低鐵路行車風險

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu) 系統(tǒng)采用客戶端-服務器模式的主從網(wǎng)絡架構(gòu)。這種網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的可伸縮特性使得系統(tǒng)能夠靈活改變規(guī)模，滿足了不同層次用戶的需求。對于多站實訓用戶來說，需要作為教學授課設備，那么就采用一服務器多客戶端的典型布局。對于單站用戶來說一個服務器和一個客戶端構(gòu)成的系統(tǒng)即可滿足要求。也可以把客戶端和服務器布署在一臺機器上構(gòu)成最小規(guī)模系統(tǒng)（如圖1-1）。

1.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

車站接發(fā)車作業(yè)仿真系統(tǒng)為完成系統(tǒng)業(yè)務培訓需求，將本系統(tǒng)功能分布在教師機和學員機上。

學員機，需具備人機對話功能及站場模型構(gòu)建功能，主要是通過各種與接發(fā)車作業(yè)相關(guān)的控制命令，形成各種進路操作命令。二是完成聯(lián)鎖功能，對人機對話部分形成的進路操作指令根據(jù)聯(lián)鎖邏輯運算結(jié)果和教師機的命令（設置站場設備的狀態(tài)與故障、鄰站申請改方等命令）進行處理。

教師機，可實時監(jiān)控任何一臺學生機的操作過程，為全部或部分學生機設置信號機、道岔、軌道電路等站場設備的狀態(tài)與故障，模擬鄰站，發(fā)布行車作業(yè)命令。記錄所有學生機的操作過程并可回放，以便于技術(shù)考核及評比。系統(tǒng)功能模塊如圖1-2所示。

用戶管理模塊：在學員機上，用戶管理模塊記錄登陸用戶的身份、登陸時間、退出時間、模擬操作內(nèi)容等信息，并能夠通過網(wǎng)絡傳給服務器（教師機）。在教師機上，用戶管理模塊除了能夠?qū)崿F(xiàn)對于用戶信息的記錄、管理、查詢外，還可以針對用戶、或者針對故障進行指標統(tǒng)計分析。

狀態(tài)顯示模塊：主要指站場示意圖及信號設備狀態(tài)顯示功能模塊，站場示意圖及信號設備狀態(tài)顯示功能模塊采用與車站現(xiàn)場實際聯(lián)鎖系統(tǒng)完全一致的仿真界面，通過在系統(tǒng)底圖上刷新信號設備的方法實現(xiàn)站場設備實時狀態(tài)的模擬顯示。

人機對話模塊：將進路的建立和命令的執(zhí)行、取消等信息傳入下一模塊并予以解析，同時接收信號機、道岔和軌道三者的狀態(tài)更新。人機對話的功能包括：操作信息處理、表示信息顯示、維護與管理信息處理。

聯(lián)鎖功能模塊：控制系統(tǒng)按照各項參數(shù)的設置來實現(xiàn)道岔、信號機、軌道區(qū)段、進路等的操作邏輯。以進路操作中人工解鎖子模塊設計為例。

當進行人工解鎖進路操作時，人工解鎖子模塊首先需確定待解鎖的進路是否存在，即確認進路之前的鎖閉狀態(tài)，在進路存在的情況下檢查接近區(qū)段是否空閑、信號是否曾開放和進路是否空閑，若上述條件均滿足，鼠標移動到“總?cè)私狻卑粹o上，光標會變成小手狀，點擊鼠標左鍵，彈出密碼確認框，輸入確認密碼后“總?cè)私狻惫δ馨粹o生效，開始10s延時。如圖1-3所示為人工解鎖子模塊流程。

模擬鄰站模塊：主要功能是在收到客戶端發(fā)來的鄰站配合請求后，根據(jù)收到的信息，生成帶有鄰站配合操作按鈕的鄰站模塊，來配合發(fā)出請求的客戶端車站的改方接發(fā)車操作。

運行圖導入模塊：通過文件提取的模式，將車站列車運行圖數(shù)據(jù)導入到系統(tǒng)中并轉(zhuǎn)化成控制模擬練習的流程信息加以利用。

網(wǎng)絡通信模塊：采用星型的拓撲結(jié)構(gòu)配合轉(zhuǎn)發(fā)功能實現(xiàn)系統(tǒng)總線型的邏輯結(jié)構(gòu)。

故障設置模塊：實現(xiàn)對指定客戶端（學員機）上的車站的選定信號設備進行故障狀態(tài)的設置。教師機上的網(wǎng)絡通信模塊的主要邏輯是收到發(fā)客戶端（學員機）發(fā)過來的命令就做出處理，而收到客戶端發(fā)給其他客戶端的命令就轉(zhuǎn)發(fā)并記錄。

2 系統(tǒng)界面設計與實現(xiàn)功能

2.1 系統(tǒng)界面設計技術(shù)實現(xiàn)方案

一個軟件系統(tǒng)的所有人機交互過程都是從系統(tǒng)界面開始的，所以設計一個布局合理、功能清晰的形象生動的界面對于開發(fā)軟件系統(tǒng)來說是很有必要的，也是衡量開發(fā)應用系統(tǒng)的一個十分重要的指標。

MapX是一個基于ActiveX（OCX）技術(shù)開發(fā)的可編程控件，使用它來操縱MapInfo地圖格式數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了大多數(shù)MapInfo的功能。在VC開發(fā)環(huán)境中，只需要在設計階段將MapX控件放入窗體中，并對其進行編程，設置屬性或調(diào)用方法或相應事件，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、地理查詢等豐富的地圖系統(tǒng)功能。

借鑒MapX這種應用方式的優(yōu)點，將車站電子地圖圖形繪制、顯示、狀態(tài)控制等封裝成一個OCX控件，將功能暴露成接口供調(diào)用，該OCX控件可輕松放置在對話框、視圖等位置，進行簡單的接口調(diào)用即能實現(xiàn)指定車站圖形的顯示。開發(fā)成OCX控件的方式，具有以下幾個優(yōu)點：①程序?qū)崿F(xiàn)相對較獨立，可定義控件自身的事件、方法和屬性，比如設置背景色、網(wǎng)格密度等；②將OCX控件可以很容易的放置到運行圖程序中來，比如嵌入視圖、嵌入對話框，通過簡單的接口調(diào)用，完成相應的工作。

因此，程序采用Visual C++平臺開發(fā)，采用單文檔（SDI）多視圖程序結(jié)構(gòu)框架。在視圖中嵌入OCX控件。通過調(diào)用OCX提供的相關(guān)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀入，圖形顯示，圖形操作等功能。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)功能 系統(tǒng)提供與車站現(xiàn)場計算機連鎖系統(tǒng)完全一致的仿真界面，而且采用完全一致的操作方式。相比目前使用標準站型或者通用站型的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)來說，優(yōu)勢是不言而喻的。本系統(tǒng)還可實現(xiàn)對信號設備的操作和對進路的控制。信號設備基本操作包括對道岔、信號機、股道的操作，本站信號設備故障操作，如道岔的總定總反、信號機的鈕封鈕解等；進路的控制主要體現(xiàn)在本站在完成接發(fā)車作業(yè)操作時的排列進路、取消進路、建立引導進路、解鎖引導進路等。同時系統(tǒng)簡單直觀地實現(xiàn)了鄰站配合下的區(qū)間閉塞辦理模擬功能。系統(tǒng)通過設定通用鄰站模塊的方式實現(xiàn)了接發(fā)列車時辦理閉塞的流程：根據(jù)學員機的設置來選擇本機、教師機或者其他學員機來擔任鄰站的角色，配合學員機與鄰站之間的區(qū)間在有車占用和無車占用情況下的改方、接輔助、發(fā)輔助等閉塞辦理操作。而擔任鄰站角色的對象（教師機或者其他學員機）不需要設置或者存儲任何鄰站的信息，使得需要鄰站配合的操作可以方便、直觀地模擬實現(xiàn)，且操作簡單，和現(xiàn)場操作一致。系統(tǒng)實現(xiàn)與全路列車運行圖編制系統(tǒng)的連接，可以從全路列車運行圖編制系統(tǒng)中導入本站的列車運行圖數(shù)據(jù)，來指導車務人員系統(tǒng)地進行與日常運行情況完全一致的模擬訓練活動，提高模擬演練的效率。系統(tǒng)提供考核功能，不僅將針對車務的職教工作的形式由書面變成了具體的操作，而且記錄、指標統(tǒng)計功能更是讓職教工作的內(nèi)容更具有針對性，使得職教工作的水平得到提升。

3 系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)與現(xiàn)有的其它計算機聯(lián)鎖培訓仿真系統(tǒng)相比，主要有以下幾個特點：①系統(tǒng)通過設定通用鄰站模塊的方式實現(xiàn)了接發(fā)列車時辦理閉塞的流程：根據(jù)學員機的設置來選擇本機、教師機或者其他學員機來擔任鄰站的角色，配合學員機與鄰站之間的區(qū)間在有車占用和無車占用情況下的改方、接輔助、發(fā)輔助等閉塞辦理操作。而擔任鄰站角色的對象（教師機或者其他學員機）不需要設置或者存儲任何鄰站的信息，使得需要鄰站配合的操作可以方便、直觀地模擬實現(xiàn)，且操作簡單，和現(xiàn)場操作一致。②系統(tǒng)不僅提供信號設備的各種故障設置功能，而且還支持通過設置列車的各種運行參數(shù)來模擬列車走行。這樣學員就可以根據(jù)設置，在系統(tǒng)設備發(fā)生各種故障或者非故障的情況下，對應不同的列車走行情況，進行相應的設備控制操作。不僅使得故障模擬更接近站場實際情況，而且便于學員進行有針對性的實訓操作。③系統(tǒng)實現(xiàn)與全路列車運行圖編制系統(tǒng)的連接，可以從全路列車運行圖編制系統(tǒng)中導入本站的列車運行圖，提高模擬演練的效率。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)具有造價低、適應不同站型、不同型號的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)等特點。本文討論了其系統(tǒng)設計的部分內(nèi)容、實現(xiàn)的功能，在系統(tǒng)關(guān)鍵問題處理部分體現(xiàn)了系統(tǒng)的特色，提供了系統(tǒng)構(gòu)建的思路。系統(tǒng)完成后，極大地改善了車務作業(yè)人員培訓狀況，能夠保證車站作業(yè)人員日常培訓和崗前培訓質(zhì)量及效果，提高車站作業(yè)人員操作技能和非正常應急處理水平，有效消除由于誤操作帶來的行車事故隱患。

參考文獻

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