城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境設(shè)計(jì)

摘 要：隨著城市軌道交通新線建設(shè)和舊線改造普遍采用先進(jìn)的列車運(yùn)行系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套先進(jìn)列控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境對(duì)相關(guān)人才培養(yǎng)具有重要的意義。該環(huán)境以實(shí)際列控系統(tǒng)為設(shè)計(jì)依據(jù)，可用于現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備的原理講解、設(shè)備的實(shí)際操作運(yùn)用，設(shè)備硬件的故障處理和維修維護(hù)、設(shè)備軟件的維護(hù)管理等實(shí)際訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 列控系統(tǒng) 實(shí)訓(xùn)

一、概述

我國城市軌道交通正處于快速發(fā)展期，截至2018年底，中國大陸地區(qū)（不含港澳臺(tái)）共有35個(gè)城市開通城市軌道交通運(yùn)營線路185條，運(yùn)營線路總長度5761.4公里，2018年全年累計(jì)完成客運(yùn)量210.7億人次，居世界第一位。

城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是城市軌道交通的控制中樞，是確保行車安全、提高運(yùn)行效率、實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理自動(dòng)化的關(guān)鍵系統(tǒng)，是軌道交通的核心裝備。近些年來，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，列車運(yùn)行控制技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，由傳統(tǒng)的地面信號(hào)指揮列車運(yùn)行，發(fā)展到由先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和大容量高速度的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的車-地閉環(huán)的列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)。

二、需求分析

（一）實(shí)訓(xùn)環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備采用實(shí)物設(shè)備，輸入、輸出采用真實(shí)接口，從而營造出一個(gè)高逼真度的培訓(xùn)環(huán)境，最大程度提高培訓(xùn)效果；

（二）實(shí)訓(xùn)環(huán)境應(yīng)具有豐富的軌旁設(shè)備模型庫以及逼真的列車仿真模型，可針對(duì)具體線路數(shù)據(jù)、車輛類型配置仿真參數(shù)，使培訓(xùn)環(huán)境能夠模擬特定線路的運(yùn)行環(huán)境；

（三）實(shí)訓(xùn)環(huán)境應(yīng)涵蓋城市軌道交通正常運(yùn)營場景，并提供豐富的故障案例?？伸`活設(shè)置各種正常和故障場景，以適應(yīng)多種教學(xué)培訓(xùn)需求，在功能、場景和培訓(xùn)體系上做到全覆蓋；

（四）操作界面與實(shí)際列控系統(tǒng)系統(tǒng)一致，操作方式、邏輯關(guān)系和觸發(fā)形式均依據(jù)實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)，操作結(jié)果符合實(shí)際預(yù)期；

（五）包含了豐富的實(shí)際軌旁列控單元，如信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器、轉(zhuǎn)轍機(jī)、應(yīng)答器等，以實(shí)際接口接入實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

三、實(shí)訓(xùn)環(huán)境構(gòu)成

列控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境以實(shí)際控制設(shè)備為設(shè)計(jì)依據(jù)，采用真實(shí)控制設(shè)備結(jié)合仿真模擬設(shè)備的方式，搭建出包含完整ATS、ATP、ATO功能的列控系統(tǒng)實(shí)際訓(xùn)練環(huán)境。系統(tǒng)包括車載設(shè)備及仿真環(huán)境、地面設(shè)備及仿真環(huán)境、軌旁實(shí)物演示教學(xué)環(huán)境和中心設(shè)備仿真環(huán)境，并包含了必要的儀器、儀表和工具。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

（一）車載設(shè)備

實(shí)訓(xùn)環(huán)境采用真實(shí)的車載ATP/ATO實(shí)物設(shè)備。其中，車載ATP系統(tǒng)采用三取二結(jié)構(gòu)；ATO系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)；輸入輸出、通信信道均實(shí)現(xiàn)安全冗余。用于培訓(xùn)車載控制器的總體硬件結(jié)構(gòu)、各個(gè)板卡的功能及接插方式、替換維護(hù)方法等知識(shí)技能。

（二） 區(qū)域控制器

實(shí)訓(xùn)環(huán)境配置真實(shí)的區(qū)域控制器。采用二乘二取二結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)列車安全位置計(jì)算、移動(dòng)授權(quán)計(jì)算、列車登錄/注銷等核心控制功能。用于培訓(xùn)區(qū)域控制器硬件構(gòu)成、相關(guān)板卡功能及更換維護(hù)、典型故障處理等知識(shí)技能。

（三）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖

實(shí)訓(xùn)環(huán)境配置真實(shí)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。采用二乘二取二結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制功能。用于培訓(xùn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖硬件結(jié)構(gòu)、板卡功能、連接配線、故障處理、進(jìn)路操作等知識(shí)技能；

（四） 軌旁列控單元

實(shí)訓(xùn)環(huán)境中還配置了計(jì)軸器、應(yīng)答器、信號(hào)機(jī)等軌旁列控單元，可以針對(duì)具體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)。

（五）列車自動(dòng)監(jiān)督子系統(tǒng)

實(shí)訓(xùn)環(huán)境中的列車自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)是一個(gè)簡易的調(diào)度指揮與監(jiān)督系統(tǒng)，主要模擬列車運(yùn)行圖的執(zhí)行及行車指揮功能，與真實(shí)的車載控制器、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖和區(qū)域控制器配合，完成列車運(yùn)行控制功能。

實(shí)訓(xùn)環(huán)境以實(shí)際控制設(shè)備為設(shè)計(jì)依據(jù)，核心部件采用和現(xiàn)場一致的真實(shí)設(shè)備，配合部分硬件在環(huán)仿真設(shè)備的方式構(gòu)建，控制軟件功能與現(xiàn)場功能相同，系統(tǒng)操作界面與現(xiàn)場設(shè)備一致，將列控系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)原理、系統(tǒng)構(gòu)建方式和維護(hù)操作方法的教學(xué)培訓(xùn)融入到實(shí)訓(xùn)環(huán)境的實(shí)際使用操作中。該實(shí)訓(xùn)環(huán)境是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、提高人才競爭力的迫切需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 列控系統(tǒng)測試平臺(tái)通用接口適配器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 何麗華，徐中偉. 機(jī)電一體化. 2017（09）

[2] 城市軌道交通列車駕駛模式切換研究[J]. 崔亦博，焦怡博，孫旺，王壯鋒. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì). 2017（04）

[3] 列控系統(tǒng)系統(tǒng)仿真測試平臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 陳祥獻(xiàn)，王東，黃海. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2011（08）

作者簡介：張路（1986-12），籍貫：河南偃師，單位：北京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，學(xué)歷：研究生，職稱：助教，研究方向： 軌道交通控制。