FZL200型ATC仿真培訓(xùn)系統(tǒng)概述

關(guān)志剛

(通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070)

隨著城市化進(jìn)程日益加快，各大城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展勢(shì)頭。同時(shí)伴隨而來(lái)的是各地城市軌道交通運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)對(duì)壯大做實(shí)城軌運(yùn)營(yíng)維護(hù)隊(duì)伍的迫切需求。而信號(hào)系統(tǒng)，作為城軌項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)部分，是一個(gè)城市軌道交通網(wǎng)安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，是運(yùn)營(yíng)維護(hù)隊(duì)伍建設(shè)所需關(guān)注的重點(diǎn)。鑒于以上現(xiàn)狀，能夠提供最大程度采用信號(hào)系統(tǒng)實(shí)物設(shè)備；最大程度貼近現(xiàn)實(shí)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景；面向多工種的培訓(xùn)系統(tǒng)將成為今后信號(hào)系統(tǒng)集成項(xiàng)目中的獨(dú)特亮點(diǎn)。

FZL200型ATC仿真培訓(xùn)中心設(shè)備具有信號(hào)系統(tǒng)完整的仿真模擬軟件，同時(shí)具有軟、硬件培訓(xùn)功能，可對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行功能演示，用于培訓(xùn)在日常及緊急情況下如何合理操作設(shè)備。

介紹仿真培訓(xùn)中心設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合北京S1線工程實(shí)施中的具體應(yīng)用說(shuō)明其培訓(xùn)功能實(shí)現(xiàn)。

1 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

FZL200型培訓(xùn)中心設(shè)備是基于ATC仿真系統(tǒng)研發(fā)的一套服務(wù)于用戶培訓(xùn)的分布式系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)采用分布式仿真技術(shù)，將地理位置上獨(dú)立分布的不同軟硬件設(shè)備有機(jī)整合，構(gòu)建起一整套支持ATC系統(tǒng)所有子系統(tǒng)用戶培訓(xùn)的仿真環(huán)境。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以以太網(wǎng)作為仿真交互的數(shù)據(jù)通道，以仿真主機(jī)作為仿真支撐環(huán)境的調(diào)度單元。車(chē)載ATP/ATO、聯(lián)鎖、ZC、駕駛臺(tái)等實(shí)物設(shè)備通過(guò)仿真實(shí)物接口機(jī)接入至培訓(xùn)系統(tǒng)。同時(shí)，輔以培訓(xùn)工作站顯示器作為人機(jī)界面，在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)車(chē)載和地面設(shè)備的聯(lián)調(diào)，全方位模擬ATC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為用戶操作層、仿真支撐層、實(shí)物接口層、實(shí)物設(shè)備層。各層設(shè)備及關(guān)系如圖1所示。

圖1 培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Schematic diagram of training system structure

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

整個(gè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)每層的各個(gè)模塊能夠依統(tǒng)一的時(shí)序，按照信號(hào)系統(tǒng)規(guī)則有條不紊的執(zhí)行各自的功能。

仿真支撐層和實(shí)物接口層是培訓(xùn)系統(tǒng)的“大腦”，接收來(lái)自用戶操作層、實(shí)物設(shè)備層各模塊的指令，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤\(yùn)算，輸出表示信息、反饋信息、控制指令至用戶操作層、實(shí)物設(shè)備層對(duì)應(yīng)的模塊。該層基于分布式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建了列車(chē)、線路、軌旁設(shè)備等虛擬模型，采用實(shí)物接口技術(shù)與實(shí)物設(shè)備層相連，采用“事件-消息”機(jī)制與用戶操作層相連，同時(shí)采用實(shí)物代理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)物設(shè)備層各子系統(tǒng)的“虛實(shí)互換”，即可根據(jù)實(shí)際需求，采用虛擬模型替換實(shí)物子系統(tǒng)，使培訓(xùn)系統(tǒng)具有了選擇接入實(shí)物子系統(tǒng)的功能，以滿足不同培訓(xùn)業(yè)務(wù)需求。各層設(shè)備具體描述如表1所示。

2 仿真培訓(xùn)功能實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)結(jié)合北京S1線工程應(yīng)用，介紹FZL200型ATC仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。

北京S1線培訓(xùn)系統(tǒng)能夠模擬正線石廠聯(lián)鎖區(qū)的真實(shí)環(huán)境，提供全功能、全過(guò)程、全時(shí)的仿真培訓(xùn)服務(wù)。

培訓(xùn)設(shè)備可以模擬系統(tǒng)和設(shè)備的操作及運(yùn)行情況。通過(guò)和實(shí)物結(jié)合，使參與培訓(xùn)的各工種能夠掌握系統(tǒng)日常和緊急狀況下的操作和管理，主要培訓(xùn)功能如下。

2.1 維護(hù)人員培訓(xùn)

培訓(xùn)中心的實(shí)物設(shè)備層的所有硬件設(shè)備與正線運(yùn)營(yíng)的硬件設(shè)備完全一致，在仿真系統(tǒng)的支撐下實(shí)現(xiàn)了所有硬件設(shè)備作為一個(gè)整體運(yùn)行狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)一致，同時(shí)具備模擬各硬件設(shè)備故障的功能，從而能有效地支持設(shè)備維護(hù)及維修的培訓(xùn)。

系統(tǒng)的車(chē)地設(shè)備聯(lián)動(dòng)模擬正線運(yùn)營(yíng)，設(shè)備維護(hù)及維修人員可以觀察各子系統(tǒng)設(shè)備硬件燈位狀態(tài)。另外，培訓(xùn)子系統(tǒng)模擬正線運(yùn)營(yíng)時(shí)，對(duì)各子系統(tǒng)硬件設(shè)備供電、接口連接、硬件板卡連接的正確性要求與正線運(yùn)營(yíng)一致。因此，培訓(xùn)子系統(tǒng)提供了一套對(duì)設(shè)備維護(hù)及維修人員進(jìn)行設(shè)備硬件相關(guān)操作的培訓(xùn)的仿真環(huán)境，即設(shè)備維護(hù)及維修人員在學(xué)習(xí)和實(shí)踐維護(hù)、維修培訓(xùn)子系統(tǒng)實(shí)物設(shè)備層的過(guò)程中就是自身實(shí)操技能的提高過(guò)程。

在系統(tǒng)培訓(xùn)平臺(tái)上，模擬故障的產(chǎn)生過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行針對(duì)性培訓(xùn)，使培訓(xùn)學(xué)員獲得各子系統(tǒng)運(yùn)行狀況相關(guān)知識(shí)以及各種設(shè)備的維護(hù)知識(shí)和技術(shù)。

1) 系統(tǒng)：掌握系統(tǒng)基本概念、原理及功能，了解各系統(tǒng)之間接口。

2) 硬件：掌握系統(tǒng)硬件框架、組成、名稱、各硬件單元的面板顯示說(shuō)明及意義、各硬件單元的鏈接配線、系統(tǒng)及各硬件單元的供電及其他相關(guān)系統(tǒng)的物理和邏輯接口連接、故障設(shè)備更換等。

3) 軟件：掌握各硬件單元的故障報(bào)警信息的詳細(xì)說(shuō)明，可能的故障源以及相應(yīng)的修復(fù)措施。

表1 培訓(xùn)系統(tǒng)模塊功能表Tab.1 Training system modules functions

4) 維護(hù)：參照維護(hù)手冊(cè)，掌握各設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)參數(shù)、維護(hù)基本操作及相關(guān)注意事項(xiàng)，熟悉維護(hù)工具使用。

5) 故障檢測(cè)：掌握相關(guān)故障識(shí)別、分析及排除。

2.2 駕駛員培訓(xùn)

培訓(xùn)中心可通過(guò)仿真駕駛平臺(tái)也可通過(guò)實(shí)物駕駛臺(tái)演示車(chē)載功能，模擬列車(chē)運(yùn)營(yíng)的情景，使司機(jī)了解所顯示信息的意義及如何操控列車(chē)。

學(xué)員可通過(guò)培訓(xùn)中心設(shè)備進(jìn)行如下駕駛培訓(xùn)：

1) 熟悉車(chē)載HMI上顯示的ATP/ ATO子系統(tǒng)輸入的各類信號(hào)信息（包括屏蔽門(mén)、車(chē)門(mén)、停準(zhǔn)停穩(wěn)、完整性、目標(biāo)距離、速度、目的地、下一站），與實(shí)際列車(chē)車(chē)載HMI完全一致；

2) 司機(jī)通過(guò)鑰匙、方向手柄、級(jí)位、主控開(kāi)關(guān)、ATO啟動(dòng)等按鈕，可手動(dòng)駕駛列車(chē)亦可在ATO模式下自動(dòng)駕駛列車(chē)運(yùn)行；

3) 列車(chē)運(yùn)行中模式轉(zhuǎn)換等相關(guān)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的操作。

2.3 車(chē)站值班員培訓(xùn)

在培訓(xùn)平臺(tái)上，可對(duì)車(chē)站值班員進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)學(xué)員在日常和緊急狀況下如何操作系統(tǒng)、保證列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)。主要包括：

1) 掌握正常狀況下圍繞ATS現(xiàn)地工作站操作界面相關(guān)的操作方法；

2) 通過(guò)仿真工作站運(yùn)行圖界面設(shè)置各種設(shè)備故障運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，掌握故障情況下的圍繞ATS現(xiàn)地工作站操作界面的相關(guān)操作方法；

3) 緊急情況下操作方法：?jiǎn)⒂谜九_(tái)緊急關(guān)閉按鈕、辦理扣車(chē)業(yè)務(wù)、控制權(quán)轉(zhuǎn)換等。

2.4 運(yùn)營(yíng)管理培訓(xùn)

可對(duì)運(yùn)營(yíng)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的培訓(xùn)，并從技術(shù)角度對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行闡述，展示ATC系統(tǒng)設(shè)備的工作原理。包括1）正常情況下的不同運(yùn)行模式的操作及管理；2）故障情況下的運(yùn)行模式的操作及管理。

3 結(jié)束語(yǔ)

介紹FZL200型ATC仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及培訓(xùn)功能實(shí)現(xiàn)。目前，本套基于仿真技術(shù)的培訓(xùn)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于北京地鐵S1線項(xiàng)目，在該項(xiàng)目中，為用戶各個(gè)工種提供了全面的信號(hào)系統(tǒng)培訓(xùn)應(yīng)用，為運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員在線路投入運(yùn)營(yíng)初期能夠盡快熟悉設(shè)備，上手操作起到積極作用。

本套仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)清晰，配置靈活的特點(diǎn)。通過(guò)局部調(diào)整接口代理程序模塊，即可適用于CBTC等其他制式的信號(hào)系統(tǒng)。相同制式的信號(hào)系統(tǒng)的培訓(xùn)系統(tǒng)在不同工程中的應(yīng)用僅需修改數(shù)據(jù)庫(kù)及工程配置，無(wú)需修改上位機(jī)軟件，開(kāi)發(fā)維護(hù)工作量小。