高鐵計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

蘇曼

摘要：高速鐵路計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)包括車站連接模擬器、車站模擬器和區(qū)段模擬器。聯(lián)合站模擬器應(yīng)具有人機(jī)界面顯示功能、連接控制和培訓(xùn)研究功能;車站模擬器應(yīng)具有車站設(shè)備模擬、耦合和列車運(yùn)行模擬功能;區(qū)段模擬器具有模擬區(qū)段駕駛、模擬區(qū)段照明、模擬區(qū)段代碼發(fā)送等功能。車站組合模擬器、車站模擬器和區(qū)段模擬器之間的以太網(wǎng)通信。本文在充分了解系統(tǒng)總體要求和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了高速列車組合控制功能和區(qū)段模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。閉塞控制功能包括：一般鎖閉功能、特殊高速鐵路鎖閉功能、模擬互聯(lián)處理功能、鎖閉功能與培訓(xùn)功能的交互以及外部通信接口。這些功能包括特殊高速鐵路連接功能、交叉口保護(hù)功能、燈開關(guān)打開和關(guān)閉功能、輸入通訊器的黃色顯示、發(fā)車控制功能、一次性路徑鎖定功能和限制功能。

關(guān)鍵詞：高鐵計(jì)算機(jī);連鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng);聯(lián)鎖軟件;研究

引言

計(jì)算機(jī)連鎖是在傳統(tǒng)繼電聯(lián)鎖控制系統(tǒng)（6502集成電氣裝置系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上開發(fā)的。它與集中式電氣裝置6502電路的區(qū)別在于，阻塞軟件的邏輯用于替換選擇組和部分執(zhí)行組的電路，并保持6502中相應(yīng)外部設(shè)備（廣播機(jī)、軌道電路）的傳輸電路。與計(jì)算機(jī)化齒輪箱相比，齒輪箱系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：體積小、可靠性高、易于開發(fā)、故障診斷少、維護(hù)少、易于設(shè)計(jì)和實(shí)施、易于操作和添加新功能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在實(shí)際和工程應(yīng)用中不斷取代傳輸，即鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前，隨著高速列車的動(dòng)態(tài)發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、技術(shù)應(yīng)用和運(yùn)行模式都在不斷演變。計(jì)算機(jī)連接控制系統(tǒng)已逐漸與車站信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)生變化，車站信號(hào)控制系統(tǒng)獨(dú)立確保交通安全，與其他系統(tǒng)交互，共同承擔(dān)確保交通安全的任務(wù)。計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)正朝著高安全性、高可靠性、電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。

一、計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)的基本功能

（1） 操作命令處理功能：應(yīng)評(píng)估操作員在人機(jī)界面上發(fā)出的操作命令的有效性，將合法命令傳輸至相關(guān)操作處理程序，評(píng)估非法命令的操作錯(cuò)誤命令，并記錄操作命令。

（2） 閉塞控制：完成連接的基本控制功能，包括路由處理、信號(hào)處理、頻率處理等。

（3） 執(zhí)行控制：收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息，作為鎖定邏輯的條件;根據(jù)計(jì)算出的設(shè)備操作信息生成控制命令，并通過IO接口層操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

（4） 其他功能：除服務(wù)區(qū)的基本功能外，系統(tǒng)還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況具備功能，主要包括非進(jìn)路調(diào)車、平面調(diào)車、與其他系統(tǒng)互聯(lián)等。在提供傳統(tǒng)邏輯連接控制功能和正常運(yùn)行軌道的地面設(shè)備控制功能的基礎(chǔ)上，連接到高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還具有以下特定的傳動(dòng)功能：（接收限制）、發(fā)車控制功能、，照明控制、手動(dòng)解鎖延遲時(shí)間驗(yàn)證、控制臺(tái)上列車廣播員的顯示、18號(hào)及以上控制開關(guān)的操作、綜合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)之間的交互、，在無電纜連接的車站中，具有輸入和輸出通訊器的控制功能。

二、外部聯(lián)鎖系統(tǒng)接口

組合式高速鐵路計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有集中配電系統(tǒng)接口（CTC）、列車控制中心（TCC）、無線閉塞中心（RBC）、集中鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CSM）和相鄰車站計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)的能力。在真正的高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)的人機(jī)接口模塊可通過串行通信接口連接到CTC，以便進(jìn)行雙邊信息交換;鎖閉系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制模塊應(yīng)通過列車接口模塊連接至安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并連接至車站控制中心（TCC）、無線鎖閉中心（RBC）和相鄰車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng);軌道信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)（CSM）通過電子計(jì)算機(jī)維護(hù)機(jī)連接至鎖閉系統(tǒng)。在列車控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用開放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)可以采用由基于TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)組成的安全通信網(wǎng)絡(luò)。在CTCS-3列車控制系統(tǒng)中，可通過雙冗余配置在高速鐵路沿線的車站、傳輸站和控制中心之間建立安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。CCS列車控制接口模塊可通過該安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全連接至CCC列車控制中心和RBC無線CCS-3控制中心，交流高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全信息，并配合完成CTCS-3列車控制系統(tǒng)的功能。

無線鎖定中心（RBC）和計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)（CBI）可以執(zhí)行雙向信息傳輸。傳輸層采用TCP協(xié)議，安全層采用rssp-i協(xié)議。列車控制中心（TCC）和計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)（CBI）可以執(zhí)行雙向信息傳輸。傳輸層采用UDP協(xié)議，安全層采用rssp-i協(xié)議。在高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，CTC、CBI和CTC協(xié)同工作.主要工作流程如下：CTC系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)路配置命令，鎖閉系統(tǒng)向列控系統(tǒng)地面設(shè)備發(fā)送排列的路徑信息。（MA）根據(jù)路線信息、列車位置、限速信息和線路參數(shù)計(jì)算。車載列車控制系統(tǒng)設(shè)備有權(quán)駕駛（MA）可以注意到，高速綜合控制指揮系統(tǒng)不再是一個(gè)孤立的車站信號(hào)控制指揮系統(tǒng)，而是與列車控制系統(tǒng)和CTC系統(tǒng)集成，共同完成與列車運(yùn)行安全和交通管理有關(guān)的任務(wù)。

三、高速鐵路計(jì)算機(jī)模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的一般要求

高鐵計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是基于實(shí)際計(jì)算機(jī)設(shè)備，具有訓(xùn)練功能的計(jì)算機(jī)連接模擬系統(tǒng)。模擬訓(xùn)練系統(tǒng)不同于實(shí)際的計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)，其特點(diǎn)特別包括：

（1） 系統(tǒng)高度模擬：包括兩層含義：一是可以模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括一個(gè)車站區(qū)段，使系統(tǒng)在邏輯箱上能夠得到運(yùn)行時(shí)控制裝置的輸入設(shè)備狀態(tài)和輸出性能參數(shù);其次，系統(tǒng)的外觀和運(yùn)行模式必須與地面的實(shí)際設(shè)備嚴(yán)格一致。

（2） 綜合功能范圍：系統(tǒng)應(yīng)首先包括大多數(shù)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備的實(shí)際操作模式和操作，然后根據(jù)不同用戶的培訓(xùn)和教學(xué)需求，集成完整的培訓(xùn)功能系統(tǒng)。

（3） 培訓(xùn)功能的直觀性：培訓(xùn)材料以文本的形式直觀地顯示在人機(jī)界面上，并附有示例，以顯示界面或演示動(dòng)作示例，“手冊(cè)”用于解釋信號(hào)普及的專業(yè)知識(shí)，操作培訓(xùn)、問題解決培訓(xùn)和連接測(cè)試方法。

（5） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活性：首先，系統(tǒng)集成度好，將一些與實(shí)際計(jì)算機(jī)系統(tǒng)培訓(xùn)無關(guān)的功能或接口轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)化的仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu);其次，該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要輕松地進(jìn)行擴(kuò)展。

四、聯(lián)鎖仿真軟件功能需求分析

基于以上對(duì)系統(tǒng)總體要求的分析，本文件從以下幾個(gè)方面提出了閉塞功能的要求：一般閉塞功能、高速鐵路專用計(jì)算機(jī)功能、模擬互聯(lián)處理功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能，閉塞功能與培訓(xùn)模塊之間的交互以及組合的外部接口功能。

（1）一般閉塞功能

聯(lián)鎖模擬器已完成控制功能，其連接可執(zhí)行列車接收和發(fā)車功能、頻率動(dòng)作、故障模擬等。

（2） 基本操作功能

基本操作包括單頻激活、區(qū)段解鎖、鉛封按鈕操作、頻率鎖定、頻率鎖定、廣播員關(guān)閉、接發(fā)列車操作、列車交叉口操作、操縱操縱、半自動(dòng)64D界面和區(qū)段修改。

（3）進(jìn)路處理功能

進(jìn)路處理主要包括進(jìn)路、閉塞、信號(hào)開放和進(jìn)路解鎖。具體信息包括沿路線行駛、中途操縱、沿斜坡后退和繼續(xù)處理。

（4） 控件的輸出

操作命令激活后，必須發(fā)出控制命令，以控制模擬裝置的操作或改變狀態(tài)。

（5）設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)應(yīng)連續(xù)提供

模擬器傳輸?shù)脑O(shè)備狀態(tài)信息，作為執(zhí)行閉環(huán)控制的鎖定邏輯操作的基礎(chǔ)。

結(jié)語

計(jì)算連鎖是車站信號(hào)控制的主要設(shè)備，是保證行車安全、提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵設(shè)備。在高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)連接到集中配電系統(tǒng)（CTC）和軌道交通控制系統(tǒng)（CTC），這充分發(fā)揮了其在通信和連接控制系統(tǒng)方面的優(yōu)勢(shì)。本文在分析實(shí)際計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，為培養(yǎng)新一代鐵路技術(shù)人員，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高速列車模擬器中車站速度模擬器的部分耦合功能和區(qū)段模擬器。

參考文獻(xiàn)

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