計算機聯鎖仿真培訓軟件優化設計

姚文韜 曠文珍

計算機聯鎖是實現車站運行指揮，安全防護功能的控制系統，是重要的車站信號設備。在高速鐵路蓬勃發展的今天，計算機聯鎖系統在新的應用環境中新增了一些功能，相應的其仿真培訓軟件也需要增加新的內容，以滿足培訓工作的需要。

現有計算機聯鎖仿真系統大多只仿真上位機和聯鎖機的功能，缺乏對執表機和現場設備的模擬仿真，缺乏針對性的培訓功能；而且大多為一個站或者多個站的單獨仿真，缺乏對兩站之間的區間信號聯鎖關系的仿真，站與站之間缺乏聯動。在新的技術條件下，計算機聯鎖仿真系統應具備與列控系統、無線閉塞中心的數據交互和操作聯動。現從以下幾個方面闡述在現有計算機聯鎖仿真軟件的基礎上，針對新的要求和實用功能所做的優化設計。

1 區間模擬軟件設計優化

根據需求，區間分為3種制式：自動閉塞區間、CTCS－2區間、CTCS－3區間。區間仿真軟件將連接相鄰2個計算機聯鎖車站，實現區間模擬行車的功能。車站根據區間狀態實現接發車作業，與現場計算機聯鎖系統運行十分相似。在計算機聯鎖仿真的基礎上仿真列控系統、CTC、RBC時，區間模擬軟件預留與這些系統的通信接口，實現系統之間的數據交互，操作聯動，真正實現高鐵計算機聯鎖系統培訓的目的。

區間模擬軟件運行總體流程如圖1所示。基于Windows占先式多任務的機制，區間模擬軟件程序依靠事件驅動來執行相關的操作。軟件總體流程是在軟件啟動后，從配置文件讀取配置數據，根據配置數據初始化顯示界面，之后開始主流程。主流程為按事件觸發方式工作，不同的功能模塊由不同的事件觸發執行，事件觸發分定周期和隨機2種方式。定周期觸發的事件包括數據通信發送和接收數據、顯示圖形更新、數據存儲等；隨機觸發的事件包括鼠標操作處理，以及對其他中斷事件的響應。

圖1 區間模擬軟件流程圖

區間模擬軟件由通用的應用軟件程序和配置數據二部分組成，如圖2所示。通用的應用軟件程序是標準化的，針對不同制式的區間采用不同的配置數據來生成特定的區間布置圖。配置數據是根據區間信號平面布置圖，通過輔助工具生成配置數據，再手工修改以及核對后完成，軟件運行讀取這些數據顯示區間平面，設備狀態。

圖2 數據與程序關系圖

軟件功能模塊主要劃分為：顯示界面模塊、通信模塊、邏輯運算模塊。

1．1 顯示界面

區間模擬軟件采用圖像化顯示界面，與計算機聯鎖系統顯示界面相匹配，支持多頻顯示，長度大的區間顯示更具靈話性。界面顯示采用GDI開發，雙緩存技術保證重繪時畫面不會閃爍。這樣既提高了繪圖響應速度，也使畫面顯示更加穩定。

顯示模塊還承擔操作輸入和操作命令記錄的功能。操作輸入是指培訓人員通過鍵盤和鼠標等形成信息輸入，計算機根據信息輸入執行相應的功能，如顯示信號機名稱、顯示區段名稱等等。

1．2 通信模塊

區間模擬軟件實時與相鄰二車站通信，采用UDP通信協議。當收到車站發出的發車信號，并接收到模擬列車行駛至出站口時，模擬列車由1LQ開始模擬行駛至適當位置。當區間有車需要進站時，根據進站口的列車信號行車，信號允許則將模擬列車 “送入”站內。發送數據流程和接收數據流程如圖3、圖4所示。

圖3 發送數據流程圖

圖4 接收數據流程圖

在CTCS－2級列控系統中，列控中心接收軌道電路占用信息并發送給計算機聯鎖系統。而CTCS－3級列控系統的軌道占用信息由軌道電路采集。區間軌道電路將軌道占用信息傳送到區間中繼列控中心，再由區間中繼列控中心傳送到車站列控中心。車站列控中心將區間軌道占用信息發送給聯鎖。車站軌道電路將車站軌道占用信息發送給車站聯鎖。聯鎖匯總區間和車站軌道電路占用信息傳送到無線閉塞中心。因此，在區間模擬軟件中，設計預留與列控中心的通信接口，設計傳送信息為閉塞分區空閑情況、區間中的列車編號以及列車位置。

1．3 邏輯運算

區間模擬軟件的邏輯運算模塊主要完成區間模擬行車、模擬發碼電路所需的必要邏輯運算，流程圖如圖5所示。

圖5 發碼邏輯運算流程圖

自動閉塞區間信號制式為三燈四顯示，邏輯運算模塊根據模擬行車的閉塞分區占用情況進行點燈和模擬發碼操作。發碼的基本碼序為：（以停車為例）L3－L2－L－LU－U－HU。

CTCS－2區間信號點燈、區間運行方向及閉塞控制由列控中心完成。CTCS－3區間發碼與CTCS－2相似。區間模擬軟件根據列控中心發送的信息完成點燈以及模擬發碼的操作。發碼的基本碼序為：（以停車為例）L5－L4－L3－L2－L－LU－U－HU。

2 監控機軟件優化設計

計算機聯鎖仿真培訓系統的監控機軟件增加設計了與其他系統的通信接口，如CTC、列控中心、RBC。通信接口的信息交換涵蓋了大部分實際應用中系統間交換的信息，如表1、表2、表3所示。

表1 監控機與CTC自律機交換信息表

根據 《CTCS－3級列控系統總體技術方案》以及相關要求，在模擬信號機點燈時，可以設置室外

點燈和室外不點燈二種模式。點燈模式要檢查燈絲繼電器是否斷絲及信號機開放條件。增加出站引導功能，設置在每架出站信號機處，在信號機開放引導信號時檢查區間狀態。室外不點燈時檢查1LQ狀態；點燈則檢查站間空閑。

表2 監控機與列控中心交換信息表

表3 監控機與RBC交換信息表

3 系統應用

整套培訓系統易于搭建，可運行在普通電腦或工控機上。操作顯示界面同現場計算機連鎖系統完全一致，同時通過局域網搭接系統也使擴展系統變得容易，允許在現有的三站三區間的基礎上擴展車站和區間的數目，來增加培訓操作機位。

此外，整個系統增加了與其他系統 （CTC、列控中心、RBC）的通信接口，以便將來作為其他系統的子系統直接接入。增加的區間仿真軟件也使得整個培訓系統實現操作互動。

4 結論

高鐵計算機聯鎖培訓系統結構層級清晰，功能完整。該系統主要用于教學培訓，也可用于電務工作人員的崗位培訓，可使培訓人員熟悉計算機聯鎖界面、熟悉操作規程和基本聯鎖知識。

［1］ 徐恒亮，李強．CAD二次開發在鐵路車站信號工程設計中應用的研究［J］．鐵路計算機應用，2011，（3）．

［2］ 中國鐵路總公司．CTCS－2級列車運行控制系統［M］．北京：中國鐵道出版社，2013，18－24．

［3］ 中國鐵路總公司．CTCS－3級列車運行控制系統［M］．北京：中國鐵道出版社，2013，15－16．

［4］ CTCS－3級列東系統總體技術方案．科技運函［2008］34號 V1．0［S］．2008．