基于模擬仿真的高速鐵路調度指揮實訓系統

摘 要 隨著我國高速鐵路的快速發展，高速鐵路的安全問題日益受到關注，成熟可靠的高速鐵路調度指揮系統和高素質的調度指揮人員是保障高速鐵路運營安全的基礎，基于模擬仿真的高速鐵路調度指揮實訓系統為培養高素質的調度指揮人員提供了優良的實訓條件。

關鍵詞 仿真 調度指揮 實訓

中圖分類號：U238 文獻標識碼：A

高速鐵路調度指揮模擬仿真實訓系統是一個綜合性的演練培訓系統，主要用于行車調度、車站值班作業等相關工種人員的協同培訓與考核。

1 系統描述

1.1 具備完整的高速客運組織模塊

系統具備完整的高速客運組織模塊，通過調度集中指揮控制仿真系統、交互式學員演練系統、觀摩系統及教員工作站系統實現。

1.2 基于局域網技術構建

系統的所有功能模塊通過局域網聯成動態的、有機的整體，并全部處在教員的監控與管理之下，教員負責整個系統日常的維護、教學組織及考核工作。系統配備快速或高速以太網交換機，為系統提供網絡通信，網絡傳輸介質必須具備很強的抗干擾能力。

1.3 具備教學、演練、考核三大模塊

系統充分體現了教學、演練、考核等功能一體化設置。

1.3.1 教學功能

采用多媒體動畫形式進行呈現，具備交互式人機界面，可以方便地進行動畫的播放控制，如：快進、快退、暫停、聲音控制等。多媒體教學的內容包括：行車組織、調度指揮、應急處理等基礎知識。

1.3.2 演練功能

演練功能以任務形式存在，并可由教員提前設置演練任務，內容包括：列車類別、列車牽引重量、運行區段、列車故障發生位置及類型、臨時限速位置、非正常情況發生位置及類別、天氣變化的位置及類別等參數。在運行過程中還應可以由教員實時向學員發出列車故障、天氣、事故的設置。學員可進行正常情況下的模擬調度指揮、應急處理、非正常情況下行車模擬調度的相應操作與處理。

1.3.3 考核功能

具備完整的考核評價體系。學員的每一次訓練都作為一個訓練記錄保存在系統數據庫中，包括學員信息和訓練記錄數據，并按標準對操作過程做出評價，給出最終的得分。還能夠將操作記錄上報服務器，教員可對學員試卷進行進一步的審閱、評判、管理，最后由教員發布成績。

2 系統配置及實現功能

2.1 調度集中指揮控制仿真系統

調度集中指揮控制仿真系統分為調度中心子系統和車站指揮子系統，分為四個相互獨立的區域，包括一個調度中心系統和三個車站指揮系統。

2.1.1 主要配置

調度中心子系統配置行車調度臺仿真系統、助理調度臺仿真系統、綜合維修仿真系統、光電站場及打印設備等。車站指揮子系統配置車站自律機系統、車站值班員系統、車站信號員系統、光電站場及打印設備等。

2.1.2 實現功能

仿真應符合實際系統的工作原理、操作方式及操作習慣，操作界面和功能按鈕必須與實際系統相同；該模塊與模擬駕駛仿真系統組成了一個動態的、綜合性的仿真培訓系統，從而模擬行車調度、車站值班、司機三方在正常行車、突發事件及非正常行車情況下的實際工作情況，并在光電站場上直觀地顯示出來；功能設計和工作流程必須遵循鐵道部相關技術要求。

主要功能包括以下方面：基本圖制定、日班計劃制定、自動按圖排路、接車進路預告、車次跟蹤和實際運行圖繪制、中心列車運行實時監視、調度命令和行車憑證的下達、車站間透明顯示、車站行車日志的自動生成、限速命令下發、車站運用車報表的編輯與傳遞、甩掛車計劃下達和上報、列車速報的傳遞、統計報表生成、調車作業計劃的制定、調車作業單、調車進路的自動選擇、調車作業與列車作業的沖突處理、調車進路的排列等。

2.2 交互式學員演練系統

交互式學員演練終端屬于部分功能的調度指揮控制仿真系統，由調度指揮學員演練終端臺和視景顯示設備組成，布置在一個獨立的區域內并將觀摩系統包括在內。

交互式學員演練終端應能夠在教員控制臺監控下聯網使用，又可作為獨立的訓練系統使用。學員在上全功能模擬仿真系統之前，通過網絡化的交互式學員演練終端系統先進行基本操作、應急情況處理、非正常行車調度的學習、演練，待學員熟悉了演練終端臺的設備、儀表、顯示設備等基本信息、掌握了列車調度指揮基本操作流程后，再上全功能模擬仿真系統進行更深入的提高訓練。

2.2.1 主要配置

交互式學員演練終端上的運行控制、顯示設備應與真實列車調度設備保持一致，設備布局有微弱變化，相對位置未改變。設備都具有可操作性，并須與實際列車調度的對應設備具有相同的功能與控制邏輯。學員可通過對這些設備的操縱來實現列車調度指揮的模擬控制。交互式學員演練終端配置鼠標和鍵盤，方便學員進行交互式學習及演練。

2.2.2 實現功能

交互式學員演練終端應具備完整的教學、演練、考核系統，并將三者進行合理的集成，形成相應的交互界面，以方便學員的對不同模塊選擇與學習。具備全功能模擬調度指揮仿真系統的正常行車、應急處理及非正常行車調度演練等全部功能。其中多媒體教學主要包含一次標準化作業、應急處理及非正常行車三項功能；實作演練主要包含正常模擬調度演練、非正常行車調度演練及應急處理演練三項功能；實作考核主要包含非正常行車駕駛及應急故障處理兩項功能。

2.3 觀摩系統

觀摩系統與交互式學員演練系統設置在一起，并通過教師的控制與切換進行觀摩學習。

2.3.1 主要配置

觀摩系統主要設備由投影機和單通道普通投影幕組成。

2.3.2 實現功能

觀摩系統能夠進行基礎知識的集中講授、學員自主學習輔導；難點、重點、誤操作及錯誤處理程序講解、操作演示；同時還能監視學員的實作表現，并在教員提示下認識并鑒別操作者可能出現的錯誤，加深對誤動作及錯誤處理程序的印象，從而達到避免在類似問題上重復相同錯誤的目的。

2.4 教員工作站系統

動車組仿真培訓中心項目由教員系統組織訓練，并對訓練過程進行監控。教員控制計算機通過網絡系統與各功能模塊相連。

2.4.1 主要配置

設有教員控制臺、系統服務器、教員計算機及監視器組等設備。

2.4.2 實現功能

教員應能夠通過教員控制臺完成對系統的維護、用戶管理、成績評判、成績管理、任務設置、故障設置、非正常行車設置、編制考核任務、通知學員考試、實時監控等功能。用戶管理功能塊可以增加、刪除、修改用戶，設置用戶信息、密碼等；任務設置功能塊預制設置任務類型、列車類型、載重、運行區段等信息；實時設置功能塊在學員訓練和考核過程中、教師機應能夠實時設置修改信號狀態、限速狀況、進路狀況等信息；編制考核任務功能塊能夠編制考試任務或試卷；通知學員考試功能塊由教師機下達考核命令，強制各學員計算機進入考核狀態，教師也可以結束學員的考核狀態；成績評判、成績管理功能塊在學員參加考核后，教師機可以自動進行評判；實時監控功能塊包含駕駛艙視頻監控、視景監控、監控HMI顯示屏信息顯示以及各操作元件、儀表、指示燈狀態監控等4個功能塊。

3 結語

高速鐵路調度指揮仿真實訓系統采用移動閉塞制式的信息傳遞與控制技術，既注重對工作原理的學習，又強調對操作技能的訓練，能夠與模擬駕駛仿真系統組成一個動態的、綜合性的仿真培訓系統，從而模擬行車調度、車站值班、司機三方在正常行車、突發事件及非正常行車情況下的實際工作情況，必將為培養高素質的調度指揮人員發揮應有作用。

基金項目：湖北省教育廳科學技術研究計劃重點項目 （D20106304）

參考文獻

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