接發列車網絡模擬演練系統研究與開發

朱 杰 上海鐵路局徐州車務段

1 系統設計原則

1.1 安全性原則

接發列車網絡模擬演練系統的研制與開發，是基于既有運行計算機聯鎖設備系統不能隨便用來進行培訓和考核，而通過對實際計算機聯鎖設備系統進行模擬，在不影響現場生產的基礎上對相關人員進行培訓和考核，但計算機聯鎖系統是高安全性設備，因此，設計接發列車網絡模擬演練系統也要以安全性作為基本原則，具體體現在故障導向安全上。在設計軟件時，凡是不安全的代碼都按照最安全的方式執行，凡不確定性因素都按照不安全因素處理，避免出現錯誤顯示和誤導。

1.2 可靠性原則

設計接發列車網絡模擬演練系統程序時，考慮各種情況并進行容錯處理，避免出現錯誤時程序崩潰或出現錯誤結果。因此，需要在設計程序時對每種情況都進行考慮并處理，無法預料的結果也需要進行默認操作處理。

1.3 前瞻性原則

設計接發列車網絡模擬演練系統程序時，要充分考慮鐵路技術發展帶來的應用變化，確保能在較長時間內滿足業務發展需求。同時，為了保證系統的安全、可靠性，平臺采用的所有技術均應是目前成熟的技術，硬件系統、操作系統、數據庫以及關鍵設備等均應采用國際知名廠家的成熟產品，并預留各種接口，在需要進行擴展功能時能通過對程序或數據庫進行簡單修改，達到功能擴展目的。

1.4 易維護性和方便性原則

考慮到接發列車網絡模擬演練系統程序操作人員較多，操作人員對本系統熟悉程度不一，本設計充分考慮現場操作人員實際情況，通過直觀的界面、簡便的操作，少量的維護，將整個系統對應用和后臺維護人員的依賴降到最低。

2 系統特點

接發列車網絡模擬演練系統是在利用計算機技術和遠程網絡技術，模擬一個全面的列車運行環境，能模擬監督列車運行，實現區段站間統一調度，同時能在列車運行過程中，實時隨機設置故障，以提高車站值班員的應急處置能力，更好地理解和掌握新設備技術性能。系統功能特點主要包括：全程調度、遠程控制、記錄回放、個性化車站、可靠性訓練五個方面。

2.1 全程模擬

系統包括當前徐州車務段所有車站的調度區段，可全程模擬、監視列車運行情況，同時觀察多車站值班員操作規范及與鄰站的配合情況，實現區段統一調度功能。

2.2 遠程控制

系統可遠程連接各個車站子系統，做到車站聯鎖和區間閉塞相結合，本地操作和遠程控制相結合，達到遠程教學目的。

2.3 記錄回放

系統可對網絡操作演練過程全程記錄，包括屏幕錄像和語音記錄，可進行回放檢查、確認和分析。

2.4 個性化車站

車務段所屬40個車站聯鎖設備單獨進行設計，與現場車站設備的型號和操作方式一致，包括卡斯柯CIS-I型計算機聯鎖系統、北京交大EI32-JD型計算機聯鎖系統、鐵科TR9型計算機聯鎖系統、鐵科TYJL-II型計算機聯鎖系統，使車站值班員演練時有針對性、親切感，更容易理解和掌握設備性能。

2.5 可靠性訓練

該系統除對新設備技能要求外，加強了人的應變能力及可靠性研究。該系統可仿真實現計算機聯鎖的所有功能，可進行實際列車、調車運行狀態和情景發生的模擬，正常運行的模擬及設備故障發生情況的模擬等，為車務人員提供了真實、形象的培訓教學環境。

3 系統的構成

（1）系統結構（見圖 1）。

（2）本系統分為學員機和教練機，學員機分散于各個地方車站，教練機根據實際使用情況，可以在地方車站或車務段（控制中心）。當學員進行練習時，學員可以同時啟動學員機和教練機，這樣學員就可以自己在教練機上設置故障、在學員機上處理故障；當進行培訓或考核時，學員在地方車站（或統一教室內）開啟學員機，教師在車務段（控制中心）開啟教練機，教師設置故障，學員處理故障。同時，車務段（控制中心）內設置大屏幕，將學員操作顯示在大屏幕上，讓更多的學員或領導觀摩。

圖 1系統結構圖

（3）系統軟件分區段模擬各個車站實際情況，列車可以按某速度由A站出發，經過B站，C站……N站，分別由A站、B站、C站等相應車站值班員進行接發列車作業操縱，在車務段遠程控制中心，可分別看到相應情況，同時在列車運行過程中，可由車務段控制中心的教練機上設置各種不同的故障，包括車站計算機聯鎖及區間閉塞設備故障，車站值班員按照《技規》、《行規》、《站細》等規定進行非常情況下的作業方式處理。車務段控制中心的管理人員可通過學員機觀看現場車站值班員操縱作業情況，并根據現場狀態，對操作進行評判。

4 系統功能

本系統操作通過左鍵點擊信號機辦理進路和右鍵點擊相應設備選擇對應菜單進行功能操作，這樣能統一故障設置功能。系統分基本功能，子系統功能和故障模擬功能。

4.1 基本功能

（1）辦理進路、取消進路；

（2）辦理道岔總定/總反；

（3）辦理道岔單鎖/單解；

（4）辦理道岔封閉/清封閉；

（5）辦理區段封閉/清封閉；

（6）辦理信號封閉/清封閉；

（7）辦理區間輔助；

（8）模擬列車區段運行；

（9）設置車次；

（10）設置列車速度。

4.2 子系統功能

（1）服務器記錄各個車站或控制中心登錄狀態；

（2）學員機和復視機同步顯示；

（3）教練機控制多個站場，并顯示其所有狀態。

4.3故障模擬部分功能

（1）道岔擠岔故障；

（2）道岔失去表示；

（3）區段占用；

（4）軌道電路故障；

（5）有車無表示；

（6）信號機燈絲斷絲；

（7）區間紅光帶或占用故障。

5 設計原理

5.1 界面設計

本系統學員機界面按照現場實際界面設計。教練機界面采用全新的操作方式，鼠標左右鍵結合，右鍵彈出菜單，左鍵選擇菜單、辦理進路等，操作直接在設備上點擊左右鍵操作，設備狀態直接顯示在設備上，這樣系統界面簡潔美觀，操作方便，在基本不改變行車人員現有的習慣認識的同時，能更生動的描述站場形態，讓行車人員能更快、更準的適應新系統的使用。

5.2 軟件結構（見圖2）

圖 2 系統軟件模塊結構圖

系統以聯鎖軟件模塊為基礎，聯鎖軟件模塊通過數據庫管理模塊讀取數據庫數據，并根據變化，通過數據庫管理模塊實時更新數據庫；同時聯鎖軟件模塊通過計算界面管理模塊送人的操作等信息，得到需要更新的界面數據或錯誤報警數據，返回到界面管理模塊或報警模塊，界面管理模塊和報警模塊收到數據信息，立即更新界面信息或發出報警；報警信息會通過數據庫管理模塊保存報警信息，同時發送到界面顯示報警信息。從系統功能來分，系統軟件可分為：接發列車控制模塊、聯鎖功能模塊、聯鎖信息數據庫管理模塊、通信模塊和語音模塊等幾大類，各個模塊相輔相成。

6 開發環境

6.1 運行環境

6.1.1 硬件

（1）服務器：要求操作系統為Windows系列，網絡能連通所有車站和控制中心；

（2）車站操作機：要求操作系統為Windows系列，網絡能連通服務器和教練機，屏幕分辨率為1280×1024；

（3）值班員操作機：要求操作系統為Windows系列，網絡能連通教練機，屏幕分辨率為1280×1024；

（4）教練機：要求操作系統為Windows系列，網絡能連通服務器和車站操作機，屏幕分辨率為1280×1024×N，N表示N個屏幕；

（5）大屏幕：可以為大屏幕顯示器或電視機，可以為多個組合，連接值班員操作機。

6.1.2 軟件

（1） 操作系統：Windows系列、Office2000以上；

（2）數據庫管理系統：Microsoft Access；

（3） 編程工具 ：Microsoft Visual Basic 6.0。

6.2 開發環境

（1）系統采用Microsoft Visual Basic 6.0開發工具，Microsoft Visual Basic 6.0是比較常用的面向對象的開發工具，在界面設計、處理上具有很強的優勢，該系統的界面控制占據較大的內容，使用Microsoft Visual Basic 6.0開發能更快、更方便完成系統。

（2）采用微軟的Microsoft Access數據庫，它于Microsoft Visual Basic 6.0兼容性好、速度快，適合本系統的中小型數據庫要求。

7 技術關鍵

7.1 各個對象的靈活運用

對車站行車的三大聯鎖設備，因其各自在相同的情況下顯示和動作都一樣，屬同一類實體，因此設置了三個ActiveX 控件：SignalNew、Switch、Section，分別對應信號燈、道岔、無岔區段和股道區段。將它們封裝起來，并向應用程序提供接口，以改變設備的狀態。利用此技術還可實現站場圖形的CAD，即站場圖可由此三類控件的實例拖放繪制，且各節點的靜態數據可在各控件的屬性頁里錄入，而無須象傳統的CAD那樣一筆一劃的畫站場圖。這樣可以很方便的配置不同站場圖的學員機，使學員機之間形成一個相互聯系、相互制約的有機整體。

7.2 數據庫技術

對于車站站場進路的各種聯鎖條件，預先錄入數據庫，在程序執行期間查詢數據庫，庫表有進路表、進路條件表、模擬進路表等。利用數據庫，可使編程簡化，減少布置站場圖時錄入的靜態數據。所有進路信息、站場信息都錄入數據庫內，相對信息量比較大，但是，這樣比較方便后期的調試、修改和維護。

7.3 軟件開發平臺和開發工具

微軟公司的Windows操作系統是當前最為流行的系統平臺，在此平臺上開發的應用系統，具有開發周期短、維護方便、界面友好、使用方便等特點。Windows平臺與微軟最新的NET開發包的有機結合，再加上Access數據庫的運用，使得系統更加穩定、界面友好、操作方便。

8 應用前景

接發列車網絡模擬演練系統是實行車站聯鎖、區間閉塞、多站聯動、遠程控制等多功能一體化的系統，可以提升車務站段行車人員技能，提高接發列車作業的質量，減輕行車人員的勞動強度，對增強技能、保證安全、提高效率起到保駕護航的作用。該系統的研究與開發在鐵路運輸生產中必將發揮積極的促進作用，有著十分廣闊的應用前景。