鐵路局調度仿真培訓系統的建立與實施

盧萬勝 上海鐵路局調度所

隨著近年來中國鐵路的高速發展，我國的鐵路現代化進程邁上了一個新的臺階。在調度集中條件下，列車調度員承擔了更多的責任與風險。如何提高列車調度員的整體業務素質成為當前形勢下亟待解決的一個重要課題。然而，調度集中條件下的設備正常運行時無需也不允許人為的干預，這就要求我們開發新的手段，利用仿真設備來模擬真實的工作環境以實現對列車調度員的培訓、考核和評估。

1 系統要求

作為模擬真實工作環境的調度仿真培訓系統，在總體上應具有能夠完全模擬真實環境下的列車正常運行以及非正常情況應急處置，支持真實案例的再現和分析，同時，加入計算機輔助考核和評估功能。為了實現這些功能，對于調度仿真培訓系統提出以下要求：

1.1 能夠模擬調度日常工作的基本功能

系統在軟件界面和操作方式上應與實際調度臺完全一致，能完全模擬調度日常工作的基本功能，包括列車運行計劃調整和下達、調度命令下達、臨時限速設置、車站控制模式轉換、自動排路控制、站場按鈕操作等所有CTC系統功能。除此之外，系統可提供操作步驟提示，并具有培訓教師介入操作的功能。

1.2 能夠模擬列車運行和故障場景

系統可模擬列車運行的移動紅光帶，并可自動進行車次號追蹤。根據下達的三、四小時階段計劃或者定制的模擬場景，自動生成虛擬的列車，按規定設置的速度等級、方向運行。能模擬顯示C0(1)、C2、C3等多種條件下的各種行車設備信息的聯動輸出，并可進行各種故障的設置。同時還應具備根據需要對演練進度進行調節的功能。

1.3 支持多種模擬場景

為了滿足調度員培訓以及技術比武的要求，系統應支持多調度臺集成演練和調度臺獨立演練方式。在多調度臺集成演練方式下，系統應為其提供同一模擬環境，演練多個調度臺管轄不同的區段并實現鄰臺協作的聯合演練；在調度臺獨立演練方式下，系統應能提供完全獨立的多個模擬環境，各調度臺進行獨立演練，保證互相不受影響。

1.4 支持真實場景再現

為了滿足特定環境下培訓和演練的效果，系統應支持從實際CTC系統中截取真實的場景環境，納入到培訓系統的場景庫中，可根據需要調取到系統中作為仿真場景運行。

1.5 具備培訓和評估功能

為了配合調度員的日常培訓和資格考試，系統應具備理論和實作的學習、培訓和評估功能，具備自動生成理論、實作考試試卷，并對調度員的學習、實作進行分析，生成評估結果。

2 系統功能

為了防止對運輸生產的影響，調度仿真培訓系統應單獨組網，與現有的生產系統完全隔離。因此，該系統除了包含CTC系統之外，還應建立虛擬服務器模擬自律機及外部接口系統的功能。總結該系統應具備的功能如下：

2.1 CTC系統基本功能

系統采用既有CTC系統應用軟件，主要界面顯示包括監控終端、運行圖操作終端、站場操作終端、調度命令管理系統等，支持CTC系統的所有操作。該系統需集成車務終端功能，通過實際操作或者系統模擬的方式完成車站值班員的操作，實現階段計劃及調度命令簽收、車站控制模式轉換、車站進路及信號設備操作、站間透明等相關功能。

2.2 自律機仿真

系統采用虛擬機技術，將多個車站的虛擬自律機集中運行于一臺服務器，并且各自的運算、接口相互獨立，互不干擾。自律機仿真采用現有的自律機軟件，實現自動排路、人工排路等自律機的所有功能，并支持與外部接口模擬系統的接口功能。

2.3 外部接口系統模擬

系統配備完整的與CTC系統接口的外部系統模擬仿真軟件，模擬聯鎖系統、列控系統、RBC系統、無線車次號與無線調度命令傳輸系統、車載CIR等實際設備的功能。系統采用虛擬機技術在同一臺計算機模擬運行多個設備，并采取與實際運用一致的標準協議和標準通信方式向CTC系統提供接口數據。

（1）聯鎖系統的模擬仿真聯鎖系統模擬軟件按照標準接口協議和自律機通信，響應自律機的控制指令，按照聯鎖規則產生信號設備狀態變化，反饋給自律機。

（2）列控系統的模擬仿真

列控系統模擬軟件按照標準接口協議和CTC系統通信，響應CTC系統發來的限速指令，并將限速狀態反饋至CTC系統。在此軟件的基礎之上，系統能夠完整地模擬臨時限速調度命令的整個工作流程，包括擬令、下達、簽收、執行以及臨時限速狀態的查詢，并且能夠在站場畫面上顯示臨時限速光帶。對于C2和C3區段，該模擬軟件還應能模擬產生區間狀態信息。

（3）RBC系統的模擬仿真

RBC系統模擬軟件按照標準接口協議和CTC系統通信，自動按照列車模擬運行狀態產生并向CTC系統發送列車運行狀態、位置、速度和移動授權信息。

（4）無線車次號與無線調度命令傳輸系統、車載CIR的模擬仿真

無線車次號與無線調度命令傳輸系統、車載CIR模擬軟件按照標準接口協議和CTC系統通信，接受并顯示CTC系統的無線調度命令、進路預告等信息，按照列車模擬運行狀態自動產生相關地點、時間的無線車次校核信息。

2.4 列車運行仿真

系統配備列車運行模擬軟件，模擬調度區段內列車的動態運行情況，產生列車占用、出清顯示以及信號開閉狀態，驅動聯鎖系統、列控系統、RBC系統、無線車次號系統生成相關信息，在此基礎之上實現車次號自動追蹤、進路預告以及自動排路等功能。系統可根據基本圖或者預定的場景，批量生成虛擬的動態列車。列車嚴格按照信號顯示及相關設備要求運行，以模擬設定的速度前進，其加減速應符合列車牽引計算要求。

2.5 非正常情況仿真

通過配置文件或者教練臺人工設置，系統在模擬環境中設置故障條件，并根據具體的故障條件模擬限制列車的運行狀態和信號顯示。需要模擬的故障涉及調度日常工作中常見的紅光帶、接觸網故障、風雨災害、封鎖施工、機車車輛故障等等。具體的非正常處理建議操作方式如下：

（1）列車運行計劃調整、調度命令下達、站場按鈕控制等操作直接在模擬CTC系統軟件中實現，系統自動判斷操作結果并形成反饋；

（2）對于類似于電話通知、現場確認等人工操作，系統可在演練終端中設置人工作業模擬窗口，并根據列車調度員的操作形成自動反饋或者由教練機反饋；

在經過列車調度員的模擬處理或者滿足相關的條件之后，因故障停止運行的列車可以按照指定的條件恢復模擬運行，必要時由教練臺進行人工干預。

2.6 學習、考核和評估功能

系統提供理論學習功能，對各類規章制度、操作規范、技術標準、應急預案進行歸納和索引，并提供便捷的查詢手段，分布向導式的學習指導或“一日一練”的方式。

系統具備題庫生成和維護功能，由教練臺進行題庫的生成和維護。并根據教練臺指定的難度參數及其他要求自動生成考試試卷，在參考人員作答完畢之后自動評卷給分。

系統可根據列車調度員實際演練所生成的操作記錄、運行圖、調度命令、行車日志等數據進行技能評估，結合考官的人為評價形成實作分數。

2.7 操作管理功能

系統設置教練臺，在該終端對所有模擬調度臺進行監控管理、演練相關條件及參數的設置，能夠實現案例錄入和場景管理，并具備演練數據的收集和分析功能。

3 系統結構

調度仿真培訓系統配置一套CTC集成仿真環境、若干套虛擬仿真環境和綜合信息處理服務器，根據需要配置一定數量的模擬調度臺和車務終端。其主要設備包括：數據庫服務器、CTC應用服務器、綜合信息處理服務器、虛擬環境支撐服務器、調度臺演練工作站、車站演練工作站、總控工作站、站場顯示工作站。其功能原理見圖1。

圖1 功能原理圖

4 結束語

作為新形勢下開發出來的調度仿真培訓系統能夠適應當前鐵路高速發展的需要，解決了列車調度員的培訓難題，具有顯著的效果。其特點如下：

（1）真實性。本系統采用全路統一的CTC軟件和實際使用的配置和數據，與調度員的真實工作環境完全一致。

（2）可拓展性和易維護性。模擬系統中CTC軟件升級可隨實際系統的升級改造同步進行，更換相應軟件或配置，無需開發、測試等步驟，方便后期功能擴展。

（3）完整性。整個系統集成了與調度直接有關的所有主要設備，包括聯鎖系統、列控系統、RBC系統、TSR系統等等。

（4）靈活性。由于系統的主體軟件與現場的高度一致，可以實現與現場的無縫銜接，直接從現場導入典型案例。