車務(wù)行車作業(yè)綜合演練和考核系統(tǒng)研究

盛益軍 上海鐵路局嘉興車務(wù)段

車務(wù)行車作業(yè)綜合演練和考核系統(tǒng)研究

盛益軍 上海鐵路局嘉興車務(wù)段

從車務(wù)安全管理的角度出發(fā)，針對基層行車作業(yè)人員技能的薄弱環(huán)節(jié)，從設(shè)備操作、作業(yè)配合、規(guī)章掌握等方面對車務(wù)操作仿真演練技術(shù)進(jìn)行了研究，提出完全切合車站實際需求的綜合型模擬仿真實現(xiàn)方案以及以此為基礎(chǔ)的演練和考核系統(tǒng)運用方法，系統(tǒng)實現(xiàn)車站行車作業(yè)全過程的設(shè)備操控、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)過程的模擬演練，具有良好的應(yīng)用意義。

車務(wù)；綜合演練；過程仿真

1 引言

接發(fā)列車作業(yè)安全是車務(wù)安全的重點和關(guān)鍵，如何確保車站作業(yè)人員能及時正確辦理各項接發(fā)列車作業(yè)，是保證現(xiàn)場安全的重要因素。近年來，隨著鐵路的快速發(fā)展，路網(wǎng)日趨完善復(fù)雜，鐵路行車密度、行車速度不斷提高,尤其是車站銜接方向越來越多，同時各種制式的地面設(shè)備、車載設(shè)備等新設(shè)備和新技術(shù)不斷投入運用，這些情況對車站值班員、車站信號員等現(xiàn)場行車作業(yè)人員的作業(yè)技能和應(yīng)急處置能力提出了更高的要求。因此，如何加強(qiáng)車站行車人員的教育培訓(xùn)，切實提升作業(yè)人員的實作技能和技術(shù)業(yè)務(wù)水平，顯得尤為重要。

長期以來，車務(wù)職工的技能培訓(xùn)基本是通過集中培訓(xùn)、老師授課以及現(xiàn)場跟班學(xué)習(xí)等手段來實現(xiàn)，近年來技術(shù)手段的進(jìn)步，各車務(wù)站段也陸續(xù)配備了很多類型的計算機(jī)聯(lián)鎖、CTC等實作演練仿真系統(tǒng)，這些系統(tǒng)大大提高了車務(wù)技能培訓(xùn)的效果，但在使用過程中，也還存在一些不足，主要是：

（1）系統(tǒng)集成度不夠，實用性不強(qiáng)。各種仿真和培訓(xùn)軟件一般都相對功能比較單一，難以滿足現(xiàn)場職工多元化培訓(xùn)實作演練的需求，例如聯(lián)鎖仿真軟件只能進(jìn)行特定聯(lián)鎖制式的操作演練功能、CTC仿真軟件只能進(jìn)行特定CTC制式的操作演練功能。缺乏一個具備與車站實際情況一致的聯(lián)鎖、CTC操作演練功能的集成操作環(huán)境。

（2）系統(tǒng)實作演練功能還需要拓展。目前應(yīng)用的仿真演練軟件一般是仿制既有信號設(shè)備人機(jī)交互界面，僅僅按照聯(lián)鎖關(guān)系、CTC自律規(guī)則對操作者進(jìn)行約束和考核，但缺乏對于同樣重要的執(zhí)行規(guī)章制度、作業(yè)流程和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（包括非正常情況下的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）等方面的演練和考核功能。

（3）系統(tǒng)軟件缺乏動態(tài)更新。目前應(yīng)用的仿真演練軟件基本上是按照指定車站、指定時間的靜態(tài)站場數(shù)據(jù)開發(fā)的，隨著時間的變化，一些車站發(fā)生了站場改造、信號設(shè)備升級等情況，但培訓(xùn)仿真軟件數(shù)據(jù)有時不能及時更新，造成與現(xiàn)場實際情況脫節(jié)，演練效果受到嚴(yán)重影響。

（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對落后。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，目前固定安裝在一個固定場所進(jìn)行集中操練、培訓(xùn)的方式已經(jīng)略顯落后。尤其是車務(wù)段點多線長，集中式的培訓(xùn)操練系統(tǒng)，適用性不強(qiáng)，利用率不高。

（5）對演練培訓(xùn)的考核評價難度大。由于車務(wù)站段集中培訓(xùn)難度大，日常往往采用在各中間站設(shè)置演練教室或練功房，由車站自行組織培訓(xùn)和演練，對演練的真實情況和效果并不能完全掌握，很難對各站的實作演練的效果進(jìn)行準(zhǔn)確評價。

綜上所述，研究開發(fā)一套切合車務(wù)系統(tǒng)工作特點和實際需求、充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車務(wù)行車作業(yè)綜合演練和考核評價系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）是非常有必要的。

2 系統(tǒng)功能

本文研究的綜合演練系統(tǒng)主要功能包括聯(lián)鎖仿真、CTC/ TDCS仿真、列車運行仿真、作業(yè)過程和崗位協(xié)同仿真、場景管理、故障設(shè)置和非正常演練、自動評分考核、數(shù)據(jù)管理等八大部分。

2.1 聯(lián)鎖仿真

系統(tǒng)具備聯(lián)鎖系統(tǒng)仿真功能，基本聯(lián)鎖關(guān)系硬參照聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)條件，操作顯示界面應(yīng)分別可仿真目前主流的6502電氣集中以及鐵科、通號、交大、卡斯柯等公司的計算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備制式。同時，還具備自動閉塞、半自動閉塞等區(qū)間設(shè)備仿真及站間聯(lián)系功能。

2.2 CTC/TDCS仿真

系統(tǒng)配備CTC/TDCS模擬功能，基本功能參照CTC技術(shù)條件，操作顯示界面仿真主流CTC廠家，在車站層面包括行車日志、人工報點、階段計劃和調(diào)度命令簽收、CTC進(jìn)路序列、CTC控制臺等功能；另外，還應(yīng)該具備調(diào)度臺仿真功能，包括列車運行計劃編制（運行圖）和調(diào)度命令編制等，并具備類似調(diào)度中心的區(qū)段畫面顯示功能，直觀顯示全部車站的演練情況。CTC/TDCS仿真應(yīng)該和聯(lián)鎖仿真完全聯(lián)動，實現(xiàn)信息同步顯示和CTC模式轉(zhuǎn)換。

2.3 列車運行仿真

系統(tǒng)應(yīng)具備列車及調(diào)車運行仿真功能，可按照指定的列車（調(diào)車）速度、列車（調(diào)車車列）長度模擬列車運行，按照聯(lián)鎖仿真指示的信號顯示和進(jìn)路順序占壓軌道電路，同時，可以響應(yīng)對司機(jī)的指令包括交付調(diào)度命令、行車憑證以及指示開車、停車等。另外，系統(tǒng)也具備常見的機(jī)車換掛、區(qū)間救援等相對復(fù)雜情況的仿真功能。

2.4 作業(yè)過程和崗位協(xié)同仿真

系統(tǒng)能實現(xiàn)車務(wù)行車作業(yè)全過程演練，除了車站值班員（信號員）對聯(lián)鎖、CTC/TDCS設(shè)備的操控外，另外還包括與相關(guān)崗位的聯(lián)系以及外勤助理（扳道員、引導(dǎo)員）等崗位的室外作業(yè)。系統(tǒng)應(yīng)能提供相應(yīng)的仿真手段，比如“指派勝任人員確認(rèn)道岔位置”、“通知電務(wù)人員處理”等，并且能按照管理人員設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序?qū)ψ鳂I(yè)過程進(jìn)行檢查和考核。

2.5 場景管理

系統(tǒng)可以通過制作并預(yù)存場景配置文件的方法為學(xué)員提供一個演練環(huán)境，場景配置應(yīng)該包括列車計劃、線路占用狀態(tài)、設(shè)備故障狀態(tài)、特殊行車條件（調(diào)度命令）、作業(yè)流程考核條件等。在學(xué)員演練時，可以調(diào)入某一場景，則相關(guān)的狀態(tài)、條件、列車自動出現(xiàn)、生效。

場景一般是典型故障或者特殊情況的作業(yè)環(huán)境，站段專業(yè)部門可以針對本單位的實際情況，及時總結(jié)本系統(tǒng)發(fā)生的設(shè)備故障和應(yīng)急處置情況制作故障場景，或者在列車運行圖調(diào)整、新線接入、施工等情況變化時制作相應(yīng)演練場景。

2.6 故障設(shè)置和非正常演練

管理人員可以在場景中設(shè)置故障條件，場景中設(shè)置的故障條件可在指定的時間和地點自動出現(xiàn)；或者在演練過程中，通過教師機(jī)監(jiān)控界面動態(tài)為學(xué)員設(shè)置故障條件。可以設(shè)置的故障至少應(yīng)包括：（1）信號設(shè)備故障：區(qū)間、站內(nèi)紅光帶、列車占用丟失、信號機(jī)故障（燈絲斷絲）、道岔故障、區(qū)間方向電路故障等；（2）施工封鎖或者災(zāi)害故障：斷軌、坍塌或者落物、風(fēng)雨災(zāi)害；（3）其他設(shè)備故障接觸網(wǎng)停電、機(jī)車車輛故障等。

故障設(shè)置后，學(xué)員必須按規(guī)定的流程進(jìn)行處置后，列車才能繼續(xù)模擬運行。

2.7 自動評分和考核

系統(tǒng)應(yīng)可以完整、準(zhǔn)確記錄學(xué)員的所有操作行為，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序的要求，可以識別學(xué)員違反聯(lián)鎖關(guān)系、違背CTC自律規(guī)則、違反作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的操作等，并進(jìn)行自動扣分處理。同時，也可按照管理人員設(shè)定的流程作業(yè)要求對學(xué)員的操作順序和作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，并自動統(tǒng)計得分。在演練時，系統(tǒng)自動進(jìn)行全過程攝像和錄音，由管理人員后期進(jìn)行分析和評價。

2.8 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)實現(xiàn)對車站作業(yè)的完全仿真，系統(tǒng)須納入與實際一致的站場布局、信號設(shè)備數(shù)據(jù)、《站細(xì)》數(shù)據(jù)等，并且具備數(shù)據(jù)動態(tài)管理功能，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備情況發(fā)生變化時，可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和升級，確保仿真演練環(huán)境與實際完全一致。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

綜合演練系統(tǒng)是一個網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)系統(tǒng)，包括服務(wù)器、教師機(jī)終端、學(xué)員終端以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成(參見圖1)。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

演練服務(wù)器是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和邏輯處理核心，具體功能包括（1）數(shù)據(jù)存儲：基礎(chǔ)配置數(shù)據(jù)、演練過程數(shù)據(jù)；（2）業(yè)務(wù)邏輯：聯(lián)鎖和CTC仿真后臺服務(wù)、列車運行模擬、場景管理和故障自動觸發(fā)等；（3）數(shù)據(jù)交換：各終端之間實時信息交換等。

教師機(jī)終端是為管理人員提供演練和考核過程中的操作監(jiān)控、場景控制以及作為調(diào)度員配合下達(dá)行車作業(yè)計劃等。

學(xué)員機(jī)終端是為參加演練的學(xué)員提供相應(yīng)崗位或者車站的操作終端，操作界面和實際情況一致，一般包括計算機(jī)聯(lián)鎖終端和CTC終端兩個界面，并且可以按照場景要求進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。

系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)方式可以根據(jù)情況采用：（1）局域網(wǎng)，適用于集中式的培訓(xùn)基地或者培訓(xùn)教室；（2）鐵路辦公網(wǎng)，適用于在站段集中控制下，所轄車站分別配置學(xué)員終端，同時接入實現(xiàn)分布式在線演練和考核；（3）互聯(lián)網(wǎng)，適用于員工自助學(xué)習(xí)，或者在不具備辦公網(wǎng)的線路采用。

3.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件類似Client/Server架構(gòu)，主要業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理由后臺服務(wù)軟件模塊負(fù)責(zé)，操作界面仿真則由前臺終端軟件模塊負(fù)責(zé)。參見圖2。

圖2 軟件邏輯結(jié)構(gòu)圖

其中教師控制模塊包括場景控制操作界面、演練監(jiān)視界面、調(diào)度臺仿真界面等，功能是為演練考核的管理者提供監(jiān)控手段。

學(xué)員操作模塊包括聯(lián)鎖控制臺、CTC控制臺界面、調(diào)度電話仿真界面，功能是為學(xué)員提供和實際工作一致的作業(yè)條件。

后臺服務(wù)模塊包括：（1）線路及設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊，功能是管理站場線路、信號、規(guī)章等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并向其他模塊提供數(shù)據(jù)分發(fā)；（2）現(xiàn)場信號仿真模塊，功能是通過軟件邏輯實現(xiàn)軌道占用/出清/鎖閉、道岔定/反位、信號機(jī)燈光顯示等基礎(chǔ)仿真功能；(3)聯(lián)鎖邏輯仿真模塊，功能是按照計算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件實現(xiàn)信號、道岔、軌道電路之前的聯(lián)鎖關(guān)系，并執(zhí)行聯(lián)鎖操作界面模塊和CTC自律仿真模塊發(fā)來的按鈕指令；（4）CTC自律仿真模塊，功能是按照CTC技術(shù)條件實現(xiàn)的控制模式轉(zhuǎn)化、進(jìn)路序列生成、自動排路、自律規(guī)則檢查等，執(zhí)行CTC操作界面模塊的操作指令和以及按照下發(fā)的階段計劃生成進(jìn)路序列，并按照場景要求進(jìn)行自動觸發(fā)；（5）列車運行仿真模塊，功能是模擬列車運行；（6）其他崗位應(yīng)答仿真模塊，功能是仿真響應(yīng)學(xué)員對調(diào)度電話的操作，自當(dāng)按照場景設(shè)定給予回應(yīng)；（7）場景條件設(shè)置模塊，功能是按照場景數(shù)據(jù)規(guī)定的地點、時機(jī)產(chǎn)生設(shè)備故障條件、列車運行條件，或者自動設(shè)置相應(yīng)的列車運行計劃、調(diào)度命令等;（8）作業(yè)流程檢查和考核模塊，功能是記錄學(xué)員的各種界面操作，針對操作的正確性、順序、及時性，按指定的考核參數(shù)進(jìn)行評分。

4 系統(tǒng)運用方式

4.1 標(biāo)準(zhǔn)站同場景比武模式

本模式是多組人同時使用同一個場景、同一個車站，由一個教師機(jī)控制，在完全相同的條件下進(jìn)行演練。這種模式一般用于車務(wù)站段定期舉行的技能競賽，在本模式運行時，不同組人既可以在同一場所（段培訓(xùn)基地）也可以分別位于不同場所，但通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)站同場景比武模式圖

4.2 并行演練模式

本模式是多組人分別按照不同場景進(jìn)行獨立演練，這種模式一般用于各車間/車站自行組織演練或者考核，用于車站

職工熟悉自己相關(guān)車站設(shè)備和作業(yè)方法。如圖4所示。

圖4 并行演練模式圖

4.3 多站聯(lián)合演練模式

本模式是多組人在同一個場景下，分別演練各自車站，并且信息互聯(lián)互通，形成一個虛擬鐵路網(wǎng)，列車運行可以跨越不同車站全局運行。這種方式可以有效演練車站之間的行車作業(yè)配合技能、區(qū)間設(shè)備故障時的處理方法等。如圖5所示。

圖5 多站聯(lián)合演練模式圖

5 系統(tǒng)應(yīng)用

本文介紹的車務(wù)綜合演練和考核系統(tǒng)通過較低成本的軟件模擬方法提供了聯(lián)鎖及CTC設(shè)備操作仿真、作業(yè)流程仿真、非正常作業(yè)場景等全方位演練和考核整體解決方案。目前,該系統(tǒng)已經(jīng)在上海鐵路局嘉興車務(wù)段進(jìn)行試點應(yīng)用，試用效果良好。一方面，車站職工通過同當(dāng)前站場設(shè)備的實際情況相吻合的“實景式”演練，實現(xiàn)“所練即所用”，可以切實提高作業(yè)人員的執(zhí)標(biāo)水平和應(yīng)急處理置能力，確?，F(xiàn)實作業(yè)安全。另一方面，該系統(tǒng)通過技術(shù)手段自動實現(xiàn)對演練培訓(xùn)的過程監(jiān)控和打分考評，提高崗位職工的培訓(xùn)演練的效果，也大大減少了職教等管理部門的工作量。同時，系統(tǒng)開發(fā)充分考慮了原先使用的仿真演練系統(tǒng)的設(shè)備和功能銜接，可以減少相關(guān)設(shè)備的重復(fù)投資。總的來說，該系統(tǒng)具有很好的實用性和經(jīng)濟(jì)性，非常值得應(yīng)用和推廣。

責(zé)任編輯：萬寶安

來稿日期：2017-02-21