地鐵OCC行車調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬列車群模塊設(shè)計(jì)論

杜東先

摘要：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，急需一大批具有專業(yè)素養(yǎng)的體系運(yùn)營人員。由于傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式所消耗的成本造價較高且效率極低，無法滿足實(shí)際的人才需求。在此基礎(chǔ)上，本文主要就OCC行車調(diào)度仿真培訓(xùn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析，首先介紹了有關(guān)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的功能組成，緊接著對虛擬列車群模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。最后，將該模塊應(yīng)用到實(shí)際的行車調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中。希望通過本次討論，能夠推進(jìn)OCC的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：行車調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；虛擬列車群模塊設(shè)計(jì)；分析

1.地鐵OCC行車調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

該系統(tǒng)是一種基于真實(shí)調(diào)度系統(tǒng)為藍(lán)本的虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。借助計(jì)算機(jī)的功能性操作系統(tǒng)對于各項(xiàng)地鐵行車真實(shí)技術(shù)進(jìn)行有效的調(diào)度和操作，從而生成集中的課程訓(xùn)練展現(xiàn)給學(xué)員。進(jìn)行該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最終目的，在于當(dāng)學(xué)員進(jìn)行自主化學(xué)習(xí)后進(jìn)行最后的成績考核和培訓(xùn)。地鐵OCC行車調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要由以下幾個結(jié)構(gòu)組成，如圖1所示：

1.1調(diào)度教員系統(tǒng)

調(diào)度培訓(xùn)系統(tǒng)主要受眾面和教學(xué)責(zé)任是對各個學(xué)員進(jìn)行科學(xué)化的仿真模擬訓(xùn)練，并進(jìn)行一定的過程監(jiān)督作用。其中，教員在整個訓(xùn)練的過程中扮演著領(lǐng)導(dǎo)者和指導(dǎo)者的重要角色。在進(jìn)行仿真模擬的前期，教員要根據(jù)實(shí)際情況對管理的學(xué)員進(jìn)行信息化的普查以及相應(yīng)的課程信息管理。當(dāng)學(xué)員在學(xué)習(xí)時，教員需要對整個訓(xùn)練實(shí)施科學(xué)化的管理措施，以保證每個學(xué)員在完成培訓(xùn)之后能夠成績達(dá)到預(yù)測的專業(yè)水平。

1.2調(diào)度學(xué)員系統(tǒng)

學(xué)員系統(tǒng)顧名思義其作用對象為進(jìn)行培訓(xùn)受理的行調(diào)學(xué)員。該系統(tǒng)是作為學(xué)員進(jìn)行調(diào)度知識學(xué)習(xí)的實(shí)際操作平臺，能夠?yàn)閷W(xué)員在使用的過程中提供真實(shí)的虛擬化人機(jī)交互環(huán)境。學(xué)員可以借助該平臺進(jìn)行相關(guān)的操作，并檢測出成績。學(xué)員軟件系統(tǒng)主要由顯示界面和實(shí)際操作界面兩個模塊所組成。第一個模塊是可以通過數(shù)字化媒體界面來進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的顯示和更新；第二個模塊則是對調(diào)度的學(xué)員進(jìn)行相關(guān)命令操作的指令，并在實(shí)際的運(yùn)行過程中進(jìn)行學(xué)員信息的采集和處理。

1.3數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)

用于運(yùn)算的服務(wù)器是整個仿真模擬系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算系統(tǒng)，能夠在OCC調(diào)度以及調(diào)度服務(wù)的運(yùn)行基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真的數(shù)字化計(jì)算，是整個OCC列車調(diào)度培訓(xùn)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。在該系統(tǒng)的作用下能夠?qū)⒘熊囋谶\(yùn)行途徑中相關(guān)的力學(xué)參數(shù)、速度參數(shù)、位移參數(shù)進(jìn)行線上的科學(xué)計(jì)算，從而將運(yùn)行的線路進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.虛擬列車群模塊化設(shè)計(jì)

2.1虛擬化操作人員數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)

將虛擬列車模塊化系統(tǒng)中有關(guān)虛擬司機(jī)的相關(guān)功能性需求進(jìn)行系統(tǒng)的分析和總結(jié)為以下幾點(diǎn)：第一，對于信號系統(tǒng)模式的準(zhǔn)確化判斷功能。第二，對信號機(jī)械的顏色記憶。第三，能夠迅速的接受ATP的限速信息。第四，能夠接受進(jìn)行調(diào)度的操作命令。第五，對機(jī)械故障信息進(jìn)行收集和反饋。第六，能夠根據(jù)實(shí)際的車型采用不同的駕駛策略。為了進(jìn)一步有效的實(shí)現(xiàn)上述的相關(guān)功能需求，進(jìn)而設(shè)計(jì)出具有虛擬性的司機(jī)類。它需要對信號機(jī)的顏色進(jìn)行標(biāo)注和記錄，包括有：紅色標(biāo)記為數(shù)字1；綠色標(biāo)記為數(shù)字2；黃色標(biāo)記為數(shù)字4。此外，對于列車行駛的所產(chǎn)生的故障也需要進(jìn)行科學(xué)的記錄：將列車通信系統(tǒng)發(fā)生故障標(biāo)記為1；將列車設(shè)備發(fā)生故障標(biāo)記為2；將列車發(fā)生輕微報(bào)警標(biāo)記為3；列車故障修復(fù)標(biāo)記為4，才能使得信號系統(tǒng)的模式更加明確化。

2.1.1實(shí)現(xiàn)虛擬司機(jī)類的設(shè)計(jì)

進(jìn)行虛擬司機(jī)類的主要設(shè)計(jì)目的在于，能夠有效的解決車載顯示數(shù)據(jù)與信號顯示相互結(jié)合控制駕駛的地鐵所存在的不足。在原有的系統(tǒng)控制體系中，生成具有操控性能和牽引機(jī)制的制定手柄。因此，要實(shí)現(xiàn)虛擬化司機(jī)類的設(shè)計(jì)，需要在車載顯示屏上輸入有效的信息數(shù)據(jù)，其中主要包括地鐵行車的速度、加速度、位移、目標(biāo)點(diǎn)位以及ATP限速等相關(guān)參數(shù)化值。

3.虛擬列車群模塊在仿真系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)用

3.1仿真系統(tǒng)

將虛擬列車群模塊應(yīng)用到實(shí)際的仿真系統(tǒng)中，從而將各個子系統(tǒng)的功能進(jìn)行有效的整合，從側(cè)面驗(yàn)證了虛擬列車群的有效性。首先，將調(diào)度的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的界面啟動。當(dāng)教員啟動有效界面之后，等待學(xué)員在線上進(jìn)行客戶端的連接，從而進(jìn)行系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)相互。只有當(dāng)調(diào)度的客戶端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫完全連接以后，才能將現(xiàn)場的圖例進(jìn)行準(zhǔn)確的顯示。

3.2數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在進(jìn)行平臺運(yùn)用之前，教員可以根據(jù)實(shí)際情況對學(xué)員制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)課程。教員則根據(jù)課程的相關(guān)管理功能，生成實(shí)際的列車運(yùn)行圖。其中，應(yīng)當(dāng)注意的是該運(yùn)行圖的X軸所代表的是各個站臺，Y軸為有效的時間軸。由運(yùn)行圖的生成，可以形象客觀的將列車的實(shí)際運(yùn)行時間和發(fā)車起始時間。

3.3仿真結(jié)果顯示

在IATP模式下進(jìn)行地鐵的實(shí)際運(yùn)行顯示。模擬司機(jī)在信號指示的情況下進(jìn)行列車的有效調(diào)度。在軟件系統(tǒng)的操作下，生成相關(guān)的列車運(yùn)行數(shù)據(jù)，在此基數(shù)上進(jìn)行分析和對比，發(fā)現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的作用下列車運(yùn)行的時間與實(shí)際列車運(yùn)行的時間誤差值控制在5%范圍內(nèi)，由此可見該模擬系統(tǒng)的計(jì)算精確度極高。

結(jié)束語

由此可見，將虛擬列車群模塊廣泛應(yīng)用于地鐵調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，不僅能夠?qū)α熊嚨男羞M(jìn)路徑進(jìn)行模擬，還能夠很大程度上模擬出相關(guān)運(yùn)行故障。對于地鐵OCC仿真運(yùn)營培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用，進(jìn)一步推動了我國城市交通運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)營。

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（作者單位：青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司）