模擬仿真技術在列車運行控制系統維護課程中的應用

黃斌

【摘 要】隨著高速鐵路的飛速發展，培養高素質的技能型人才是鐵路院校亟待解決的關鍵問題；以鐵道信號專業列車運行控制系統維護課程為例，把模擬仿真技術融入教育教學改革中，使師生共同體驗、操作、思考和探索；實踐證明，融入模擬仿真技術極大地調動了學生自主學習和探索的積極性、主動性、創造性，取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】高速鐵路 鐵道信號 列車運行控制系統 教學改革 模擬仿真技術

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）08C-0188-03

高等職業教育是我國高等教育不可或缺的組成部分，主要培養社會生產、維修維護、管理、服務等一線的高技能型人才。鐵路高職院校的鐵道通信信號專業是主要面向鐵路現場安裝、調試、維護、管理等崗位開設的專業，培養具有較強的鐵道信號設備安裝、調試、日常養護、設備故障處理及檢維修等崗位技術能力，符合鐵路信號一線崗位要求的高素質技能型人才，而列車運行控制系統維護是鐵道通信信號專業的核心課程。列車運行控制系統維護課程的教學質量直接關系到本專業人才培養的質量，是鐵路運輸、特別是高速鐵路的安全與可靠的根本保障。模擬仿真技術是利用簡單的設備或方法實現與真實設備功能一致的一種技術。結合鐵路現場設備，利用模擬仿真技術來演示、操作，使抽象的概念、原理變得直觀、清晰，打破理論教學的弊端。

一、課程介紹

列車運行控制系統維護課程是一門發展迅速、技術含量高，具有網絡化、綜合化、數字化、智能化的現代系統的技術課程。對學生未來從事鐵道通信信號設備維修、施工、設備器材檢修和制造等崗位工作具有重要意義。

課程主要講授機車信號、LKJ監控記錄裝置車載設備與地面設備、車站電碼化、CTCS-2級與CTCS-3級列控系統設備等內容。學完本課程，學生應具備機車信號、LKJ監控記錄裝置、列車運行控制系統列控中心及車載設備的養護與維修、應答器及軌旁電子單元的日常養護與維修、專用儀器設備使用、列車運行控制系統設別施工及安裝調試等基本的崗位技能，提高廣大信號工作人員的技術水平，以充分發揮現代化信號系統的作用。要達到良好的教與學的雙贏效果，對于鐵路專職任課教師來說，除了明確該專業與課程的培養目標及該課程的教學目的外，還要采用適合學生學習的教學方法，進行理論與實踐的緊密結合。

二、模擬仿真的應用

（一）機車信號演示平臺的應用

列車運行控制系統維護是專業性、理論性很強的一門課程，在了解鐵路列控設備基本構成的基礎上，才能夠深入理解其工作原理與工作過程。在講授機車信號的結構及工作原理時，如果只講理論，或是講完理論后到現場參觀，學習的效果是不理想的。筆者采用理論實踐一體進行講授，即邊講邊做，利用由自治區教學團隊自主設計和研制的機車信號演示平臺達到理實講授目的。

機車信號演示平臺結構如圖1所示，該平臺完全模擬鐵路現場機車信號系統，主要分兩個部分，第一部分為操作盤面，圖1的上半部分主要進行移頻發碼控制，故障設置等，另一部分為機車信號主機及電源系統，圖1的下半部分，主要是接收移頻后控制機車信號機點燈。因此該平臺可以進行機車信號系統的結構、簡單原理、工作狀態、正常顯示的講授與操作，還可以設置故障、根據故障現象檢修故障原因，做到機車信號的日常養護和定期維修內容、操作規程及作業程序講解與訓練等。

圖1 機車信號演示平臺結構圖

如進行側線接車時，此時模擬列車從0G至3G，機車信號機點燈情況變化為，在0G區段，接收到11.4Hz調制信號，機車信號機點一個綠燈；在1G區段接收到13.6Hz調制信號，機車信號機點一個半綠半黃的燈；在2G區段接收到14.7Hz調制信號，機車信號機點一個帶2的黃燈；在3G區段接收到18Hz調制信號，機車信號機點一個雙半黃燈。再如，通過手動調低1區段移頻信號，正線接車時，1區段內的移頻信號為13.6Hz所調制，模擬機車到達1G區段后，機車信號主機接收移頻信號應使機車信號機點半綠半黃的燈光，但由于調低了1G區段的移頻信息，機車信號主機無法可靠地接收該信息，此時機車信號機點白燈或者是半綠半黃與白燈交替點亮，從而對機車信號靈敏度有了更深的理解。

由此可見，通過平臺演示、分析、操作及模擬鐵路現場維護內容等，一方面讓學生真正理解了機車信號的工作過程與顯示意義，另一方面通過故障現象分析故障原因，更有利于學生掌握機車信號系統。

（二）多媒體動畫仿真的應用

多媒體具有圖、文、聲并茂且有視頻播放的特點，對列車運行控制系統維護課程的教學過程來說是特別寶貴的特性與功能。利用多媒體動畫仿真教學不但能夠提高學生的學習興趣，還可以形象地表示出相關知識點的原理與工作過程，有利于學生理解和掌握。

例如，在對CTCS-2級列控系統中地-車通信時，原理是：兩根鋼軌上有移頻信息，由于列車輪對短路，流過鋼軌的電流較大，裝在車頭下方、鋼軌上方的接收線圈通過電磁感應原理從鋼軌上感應到移頻信號，供列車使用；同時，兩根鋼軌中間裝有應答器，這些應答器平時處于休眠狀態，只有當機車底部的天線經過應答器上方時才工作。由此可見，地-車通信的原理或者說工作過程完全可以制作相應用動畫來體現，如圖2所示。

圖2 多媒體動畫仿真地-車通信

隨著高速鐵路的迅速發展，CTCS-3級列控系統應用越來越廣泛，充分理解CTCS-3級列控系統對學生學習CTCS-3級列控設備維護有重要意義。CTCS-3列控系統是一種基于無線通信的列控系統，地-車通信為雙向通信，如何實現地-車雙向通信呢？這時采用flash動畫來呈現CTCS-3級列控系統地-車雙向通信的原理，如圖3所示。這樣，學生就非常直觀地掌握了CTCS-3級列控系統地-車通信原理，同時也提高了學習積極性。

圖3 CTCS-3列控系統地-車通信動畫endprint

列車運行控制系統維護課程引用多媒體動畫仿真技術，有利于教師整合教學資源，提高了教學效益。

（三）高鐵列控沙盤的應用

高鐵列控沙盤模擬設計了鐵路現場移頻發送器、接收器及電氣絕緣節等關鍵技術，并且保證了關鍵參數與鐵路現場一致；模擬了高速列車運行自動控制，即可以根據軌面移頻信息調整機車自身速度，實現了多列車追蹤運行等，高鐵列控沙盤如圖4。

圖4 高鐵列控沙盤

在講解高鐵列控地面設備與車載設備配合工作時可借助自主研發的列控沙盤系統，使學生具備感性認識，提升課堂教學效果。例如，CTCS-2級列控系統列車的速度是如何自動控制的，從理論上知道，機車從地面軌道電路上接收連續的移頻信息，從應答器上接收點式的信息，從而經過車載安全計算機邏輯運算后生成速度控制曲線，列車安全按照該曲線行車。此時，利用沙盤人為控制某一區段發送HU碼，當列車運行至該區段時接收HU碼，觀察列車運行速度的變化，同時可以讓學生利用移頻表對各區段進行測試，與鐵路現場參數對照，這樣既增加了學生對理論的理解，又提升了學生學習的有效性。

再如，鐵路車站載頻配置情況，從理論教學可以知道，下行正線股道采用1700-2型配置，下行側線股道采用1700-1型與2300-1型交替配置，但與正線股道相臨的側線股道必為2300-1型配置。通過沙盤車站股道講解與測量，理實一體，對學生的學習有很大的推動。

隨著科學技術的進步，全國鐵路進入到高鐵時代，鐵道通信信號設備更趨于自動化、智能化，鐵路企業對信號設備維護和管理的技術人才在數量和質量上提出了更新、更高的要求。在列車運行控制系統維護的教學中融入模擬仿真技術，不僅充分發揮了教師的積極性、創造性，而且還極大地調動了學生探索的積極性、創造性，在課堂教學中取得了較好的效果。

【參考文獻】

[1]張國侯.高職列車運行控制系統維護課程項目化教學模式探討[J].職業時空，2011，7（12）

[2]張鐵增.列車運行控制系統[M].北京：中國鐵道出版社，2011

【基金項目】廣西壯族自治區教育廳科學技術研究項目（2013YB357）

【作者簡介】黃 斌（1983- ），男，碩士，柳州鐵道職業技術學院講師，研究方向：鐵路自動化，信號處理。

（責編 丁 夢）endprint

列車運行控制系統維護課程引用多媒體動畫仿真技術，有利于教師整合教學資源，提高了教學效益。

（三）高鐵列控沙盤的應用

高鐵列控沙盤模擬設計了鐵路現場移頻發送器、接收器及電氣絕緣節等關鍵技術，并且保證了關鍵參數與鐵路現場一致；模擬了高速列車運行自動控制，即可以根據軌面移頻信息調整機車自身速度，實現了多列車追蹤運行等，高鐵列控沙盤如圖4。

圖4 高鐵列控沙盤

在講解高鐵列控地面設備與車載設備配合工作時可借助自主研發的列控沙盤系統，使學生具備感性認識，提升課堂教學效果。例如，CTCS-2級列控系統列車的速度是如何自動控制的，從理論上知道，機車從地面軌道電路上接收連續的移頻信息，從應答器上接收點式的信息，從而經過車載安全計算機邏輯運算后生成速度控制曲線，列車安全按照該曲線行車。此時，利用沙盤人為控制某一區段發送HU碼，當列車運行至該區段時接收HU碼，觀察列車運行速度的變化，同時可以讓學生利用移頻表對各區段進行測試，與鐵路現場參數對照，這樣既增加了學生對理論的理解，又提升了學生學習的有效性。

再如，鐵路車站載頻配置情況，從理論教學可以知道，下行正線股道采用1700-2型配置，下行側線股道采用1700-1型與2300-1型交替配置，但與正線股道相臨的側線股道必為2300-1型配置。通過沙盤車站股道講解與測量，理實一體，對學生的學習有很大的推動。

隨著科學技術的進步，全國鐵路進入到高鐵時代，鐵道通信信號設備更趨于自動化、智能化，鐵路企業對信號設備維護和管理的技術人才在數量和質量上提出了更新、更高的要求。在列車運行控制系統維護的教學中融入模擬仿真技術，不僅充分發揮了教師的積極性、創造性，而且還極大地調動了學生探索的積極性、創造性，在課堂教學中取得了較好的效果。

【參考文獻】

[1]張國侯.高職列車運行控制系統維護課程項目化教學模式探討[J].職業時空，2011，7（12）

[2]張鐵增.列車運行控制系統[M].北京：中國鐵道出版社，2011

【基金項目】廣西壯族自治區教育廳科學技術研究項目（2013YB357）

【作者簡介】黃 斌（1983- ），男，碩士，柳州鐵道職業技術學院講師，研究方向：鐵路自動化，信號處理。

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列車運行控制系統維護課程引用多媒體動畫仿真技術，有利于教師整合教學資源，提高了教學效益。

（三）高鐵列控沙盤的應用

高鐵列控沙盤模擬設計了鐵路現場移頻發送器、接收器及電氣絕緣節等關鍵技術，并且保證了關鍵參數與鐵路現場一致；模擬了高速列車運行自動控制，即可以根據軌面移頻信息調整機車自身速度，實現了多列車追蹤運行等，高鐵列控沙盤如圖4。

圖4 高鐵列控沙盤

在講解高鐵列控地面設備與車載設備配合工作時可借助自主研發的列控沙盤系統，使學生具備感性認識，提升課堂教學效果。例如，CTCS-2級列控系統列車的速度是如何自動控制的，從理論上知道，機車從地面軌道電路上接收連續的移頻信息，從應答器上接收點式的信息，從而經過車載安全計算機邏輯運算后生成速度控制曲線，列車安全按照該曲線行車。此時，利用沙盤人為控制某一區段發送HU碼，當列車運行至該區段時接收HU碼，觀察列車運行速度的變化，同時可以讓學生利用移頻表對各區段進行測試，與鐵路現場參數對照，這樣既增加了學生對理論的理解，又提升了學生學習的有效性。

再如，鐵路車站載頻配置情況，從理論教學可以知道，下行正線股道采用1700-2型配置，下行側線股道采用1700-1型與2300-1型交替配置，但與正線股道相臨的側線股道必為2300-1型配置。通過沙盤車站股道講解與測量，理實一體，對學生的學習有很大的推動。

隨著科學技術的進步，全國鐵路進入到高鐵時代，鐵道通信信號設備更趨于自動化、智能化，鐵路企業對信號設備維護和管理的技術人才在數量和質量上提出了更新、更高的要求。在列車運行控制系統維護的教學中融入模擬仿真技術，不僅充分發揮了教師的積極性、創造性，而且還極大地調動了學生探索的積極性、創造性，在課堂教學中取得了較好的效果。

【參考文獻】

[1]張國侯.高職列車運行控制系統維護課程項目化教學模式探討[J].職業時空，2011，7（12）

[2]張鐵增.列車運行控制系統[M].北京：中國鐵道出版社，2011

【基金項目】廣西壯族自治區教育廳科學技術研究項目（2013YB357）

【作者簡介】黃 斌（1983- ），男，碩士，柳州鐵道職業技術學院講師，研究方向：鐵路自動化，信號處理。

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