城軌綜合監控培訓管理系統多線合設方案探討

■ 盧凌云

城軌綜合監控培訓管理系統多線合設方案探討

■ 盧凌云

針對當前城市中的大規模軌道交通系統，分析同一軟件平臺上不同線路共用培訓系統的可能性，提出了2種共用方案。詳細闡述2種方案的系統結構和切換步驟，并探討其實施的影響因素。

綜合監控系統；培訓系統；共用；切換；城市軌道交通

在當今的大城市和特大城市中，軌道交通系統的規模越來越大，如北京的地鐵線路（含在建）已超過20條，在集中的地鐵控制中心，為每條線路設置了一套培訓系統，占用了大量的空間和設備，也給系統維護帶來了大量工作。鑒于培訓系統有需要時才使用，如果能夠將幾條線路的培訓系統合一，將更加有效地利用有限的控制中心空間，提高硬件設備的利用率。

1 概述

綜合監控培訓管理系統（TMS）（簡稱培訓系統）模擬綜合監控系統（ISCS）的功能，通常為單服務器，沒有冗余。培訓系統在與綜合監控系統全線網絡斷開的環境下工作，并預留接入主干網的條件。培訓系統具有對操作人員、運行維護人員進行上崗培訓的功能，使工作人員掌握綜合監控系統的運行管理、操作，以及日常維護、故障排除等業務。

培訓系統的基本功能通常包括：數據仿真、模擬操作、場景管理、場景仿真、實時狀態顯示等。其中數據和場景等操作為獨立網絡環境下實現，實時狀態顯示則需要在接入綜合監控主干網的前提下實現。

考慮不同的綜合監控軟件平臺間的兼容問題，在此僅探討相同軟件平臺共用的可能性。對于同一軟件平臺，部署在同一網絡乃至同一硬件節點上，其各項功能不受兼容性的影響。

以2條線路共用培訓系統為例，在滿足基本培訓要求的基礎上，設計2個培訓工作站共用的方案。在這2個方案中，培訓系統均可根據相應培訓線路的實際運行參數進行設置。

2 合用培訓服務器的方案（方案1）

多條線路培訓系統的服務器可以共用1臺。按照培訓服務器共用1臺的方案，培訓系統內的所有設備都為共用。以2條線路共用為例，系統拓撲連接見圖1。

圖1 方案1拓撲連接示意圖

2.1 服務器

服務器設置1臺，2條線路共用。其上安裝商業數據庫和綜合監控系統培訓軟件，包括綜合監控平臺運行模塊、綜合監控系統平臺培訓模塊、實時系統數據傳輸模塊等。培訓服務器承擔培訓數據處理、實時系統數據采集等功能。

根據線路1和線路2的實時系統在共用服務器上配置2套參數，分別用于線路1和線路2的培訓。共用服務器在同一時刻只能用于一條線路的培訓。

共用培訓服務器同時連接線路1和線路2的實時系統，以實現實時數據顯示錄制等功能。當服務器處于線路1培訓狀態時，它從線路1的實時系統采集數據用于需要的培訓，與線路2實時系統不通信；當服務器處于線路2培訓狀態時，它從線路2的實時系統采集數據用于需要的培訓，與線路1實時系統不通信。

2.2 工作站

培訓系統工作站按照需求設置教師機和學員機。所有工作站上安裝商業數據庫和綜合監控系統培訓軟件，包括綜合監控平臺運行模塊、綜合監控系統平臺培訓模塊等。其中教師機工作站上還安裝培訓管理軟件。培訓工作站承擔培訓人員操作、培訓界面顯示、培訓系統管理等功能。

在這些共用的培訓工作站上設置2套系統參數，分別對應2條線路的培訓環境，每臺工作站同一時刻只可設置一套系統參數，用于一條線路的培訓。根據需要，培訓環境切換工具可將工作站設置為需要進行培訓的線路環境。

2.3 仿真模擬器

培訓系統設置1臺仿真模擬器，和培訓工作站一樣，仿真服務器上也有2條線路的參數可供裝載，同一時間只能為一條線路進行仿真服務，由教師機上的培訓管理軟件進行切換。

2.4 切換過程

整個共用的培訓系統可處于3種狀態：線路1培訓、線路2培訓和無線路培訓。這個切換工作由培訓環境切換工具來完成。培訓環境切換工具通常安裝在教師機上。

在進行線路1的培訓時，包括學員機和教師機的所有工作站以及培訓服務器將配置為線路1培訓系統的數據參數和系統環境，從而生成跟線路1實時系統一致的培訓環境。

在進行線路2的培訓時，包括學員機和教師機的所有工作站以及培訓服務器將配置為線路2培訓系統的數據參數和系統環境，從而生成跟線路2實時系統一致的培訓環境。

如不進行培訓，可以切換成無線路培訓狀態，即退出培訓系統。

由于本方案的切換需要到服務器重新裝載參數以及配置環境，切換過程耗時較長。

2.5 系統操作步驟

（1）系統啟動。在前期硬件連線及參數配置的準備工作完成后，可以啟動培訓系統的服務器和工作站。系統啟動后進入準備狀態。教師機（管理機）上將自動運行培訓管理軟件。培訓管理界面設計見圖2。

（2）選擇線路培訓。具有管理權限的用戶登錄培訓管理軟件后，可以選擇一條線路進行培訓。選擇啟動該線路培訓后，系統將用一段較長時間配置環境和裝載線路參數，管理軟件將提示該線路培訓準備完成，各培訓工作站可投入培訓使用。

（3）切換培訓線路。當其中一條線路培訓完成后，可以選擇切換至另外的線路培訓。該操作同樣通過培訓管理軟件進行。具有權限的用戶登錄管理軟件，選擇“退出/切換線路”功能，則培訓系統將退出正在進行的培訓，回到“選擇線路培訓”狀態。在該狀態中，管理員可以選擇另外的線路啟動培訓。系統將清空上一次培訓的線路參數重新裝載，同時配置環境。該過程耗時較長，并需要重新啟動系統。

（4）退出培訓。不進行培訓時，可通過培訓管理軟件退出培訓系統，選擇“退出/切換線路”功能。退出培訓后，可關閉工作站及服務器。

3 分別設置培訓服務器的方案（方案2）

鑒于服務器的重要性及其對穩定性的高要求，建議針對各條線路分別設置培訓服務器。

圖2 方案1培訓管理界面設計

在本方案中，將在培訓系統中針對各條線路配置獨立的系統參數和數據源，分別根據現場實際的數據參數進行配置，并且保持數據源的持續運行，以滿足不同線路的培訓要求。同樣以2條線路共用為例，系統拓撲連接見圖3。

3.1 服務器

服務器設置2臺，分別用于2條線路。其上安裝商業數據庫和綜合監控系統培訓軟件，包括綜合監控平臺運行模塊、綜合監控系統平臺培訓模塊、實時系統數據傳輸模塊等。培訓服務器承擔培訓數據處理、實時系統數據采集等功能。

線路1培訓服務器配置和線路1實時系統一樣的數據參數，在任何時刻，線路1培訓服務器只執行線路1的培訓任務，不參與線路2的培訓任務。同樣，線路2培訓服務器只執行線路2的培訓任務，不參與線路1的培訓任務。

同時2臺培訓服務器和相應的實時系統相連接，服務器一直持續運行，對實時數據錄制功能沒有任何影響。

2條線路的培訓服務器分別獨立運行，互不通信干擾。

3.2 工作站

培訓系統工作站按照需求設置教師機和學員機。所有工作站上安裝商業數據庫和綜合監控系統培訓軟件，包括綜合監控平臺運行模塊、綜合監控系統平臺培訓模塊等。其中教師機工作站上還安裝培訓管理軟件。培訓工作站承擔培訓人員操作、培訓界面顯示、培訓系統管理等功能。

在這些共用的培訓工作站上設置2套系統參數，分別對應2條線路的培訓環境，每臺工作站同一時刻只可設置一套系統參數，用于一條線路的培訓。根據需要，培訓環境切換工具可將工作站設置為需要進行培訓的線路環境。

3.3 仿真模擬器

培訓系統設置2臺仿真模擬器，分別對應2條培訓線路，在2臺仿真模擬器上分別配置2條線路的實際參數和模擬環境，以達到可以同時進行2條線路培訓的目的。

圖3 方案2拓撲連接示意圖

圖4 線路1培訓示意圖

3.4 切換過程

整個共用的培訓系統可處于4種狀態：線路1培訓、線路2培訓、雙線同時培訓和無線路培訓。這個切換工作由培訓環境切換工具來完成。

在進行線路1的培訓時，包括學員機和教師機的所有工作站將設置為線路1培訓系統的IP地址，同時也裝載線路1的數據參數和系統環境，從而跟線路1培訓服務器組成線路1培訓系統。線路2培訓服務器被排除在系統之外（見圖4）。

在進行線路2的培訓時，包括學員機和教師機的所有工作站將設置為線路2培訓系統的IP地址，同時也裝載線路2的數據參數和系統環境，從而跟線路2培訓服務器組成線路2培訓系統。線路1培訓服務器被排除在系統之外（見圖5）。

在本方案中，通過各機器的狀態切換，還能實現線路1和線路2同時進行培訓（見圖6）。2臺學員機工作站切換為線路1培訓狀態，裝載線路1的數據參數和系統環境，則這2臺工作站和線路1培訓服務器組成一個小型線路1培訓系統；另外2臺學員機（教師機）切換為線路2培訓狀態，裝載線路2的數據參數和系統環境，則這2臺工作站和線路2培訓服務器組成一個小型線路2培訓系統。從而實現2條線路的培訓系統同時運行，可同時進行2條線路的培訓工作。

圖5 線路2培訓示意圖

圖6 2條線路同時培訓示意圖

如不進行培訓，可以切換成無線路培訓狀態，即退出培訓系統。

本方案中的切換不涉及到任何服務器的操作，相比方案一，切換過程較為快捷。

3.5 系統操作步驟

（1）系統啟動。在前期硬件連線及參數配置的準備工作完成后，可以啟動培訓系統的服務器和工作站。系統啟動后進入準備狀態。所有工作站系統啟動后，將顯示2個供選擇的登錄用戶，如：“線路1培訓用戶”、“線路2培訓用戶”，用于選擇進行哪條線路的培訓。同時，為了方便2條線路同時進行培訓，任何一臺工作站都具備成為教師機的條件，根據需要可以運行培訓管理工具以進行教師機的操作。本方案培訓管理界面設計見圖7。

（2）選擇單條線路培訓。所有的工作站都以同一條線路的登錄用戶登錄，即實現該條線路的單線路培訓。選擇啟動該線路單線培訓后，所有的工作站上將針對該線路配置環境和裝載線路參數，從而使所有工作站和該線路的服務器以及仿真模擬器連接組成單條線路的培訓系統。教師可以選擇任1臺工作站運行管理軟件進行教師機操作。管理軟件將提示該線路培訓準備完成，各培訓工作站可投入培訓使用。

圖7 方案2培訓管理界面設計

（3）單條線路培訓之間的切換。單條線路培訓之間可以相互切換。當一條線路培訓完成后，各工作站上的操作員可以選擇“退出/切換線路”功能，則培訓系統將退出正在進行的培訓，回到“選擇線路培訓”狀態。所有工作站上再選擇另一條線路的登錄用戶登錄，則培訓系統切換至另外一條線路的單線路培訓。切換之后，每臺工作站都將配置為新切換線路的環境和參數。

（4）單線培訓切換至雙線路培訓。在單線路培訓時，可以分離其中的若干臺工作站用于另外一條線路的培訓。只需在要分離的工作站上退出當前正在進行的培訓，回到“選擇線路培訓”狀態，然后選擇另一條線路的登錄用戶登錄，待環境參數加載完畢后，這些分離工作站則和另外一條線路的服務器和仿真模擬器組合成為另一個小型培訓系統，2個小型培訓系統之間互不干擾。

在新組建的小型培訓系統中，可以選擇任1臺工作站作為教師機，運行管理軟件進行教師機操作。管理軟件將提示該線路培訓準備完成，新組成的小型培訓系統可投入培訓使用。

（5）雙線路培訓切換單線培訓。和單線路切換雙線路的操作方式相同，只需要將其中一條線路培訓的工作站退出正在進行的培訓，登錄另一條線路的培訓用戶，則這些工作站將和正在進行的另一條線路培訓系統組成一個單線路培訓系統。

表1 兩種方案的對比

（6）退出培訓。不進行培訓時，任何一臺工作站可以退出培訓，選擇“退出/切換線路”功能即可注銷當前培訓用戶，退出當前的培訓。

4 方案實施的影響因素

通過對上述兩種方案進行對比（見表1），可以看出：兩種方案都可以實現多線共用培訓系統的功能。在硬件開銷上，共用培訓服務器的方案開銷更少，但其同一時間內只能承當一條線路的培訓功能，各線之間切換時間受硬件條件所限也較長；相比較而言，分別設置培訓服務器的方案硬件開銷更多，但因為服務器分別運行，該方案除能單一承擔一條線路的的培訓功能外，還可分割為2個小系統同時承擔2條線路的培訓功能，各線之間的切換也更為便捷。

除上述對比要素外，綜合監控培訓系統方案實施還需考慮的因素有：

（1）培訓對象的專業領域和知識熟練度。培訓對象的專業領域決定了培訓系統的側重范圍。如對供電調度員的培訓，應該側重于遙控、程控、電力應急調度等調度方面的操作。而對設備維護員的培訓，則應側重于系統狀態的查看和判斷、設備接管等系統維護方面的操作。知識熟練度決定了培訓的起點，也是兩套實施方案都需要考慮的問題。

（2）局域網絡環境的連通。由于培訓系統實施涉及到與綜合監控實時系統的連接，所以局域網環境關系到方案的選擇。有些城市并不允許培訓系統接入實時系統，而有些城市只允許單網接入。而對于共用培訓服務器的方案，2條線的實時系統接入同一臺服務器，在網絡安全隔離上可能需要對應的措施。

（3）2條線路培訓業務的特殊要求。對于綜合監控系統培訓的業務，個別線路有特殊的要求，如歷史數據導入和回放等，這些特殊要求需要在方案實施時考慮，通常選擇相同功能要求或包含功能要求的線路進行合并。

5 結束語

培訓系統作為現代軌道交通綜合監控系統的輔助系統，其作用日益突顯。在大城市集中式調度的控制中心，多線合用培訓系統是一個高效節能的發展方向。具體在實施過程中，可根據用戶的實際需求和條件，綜合考慮空間、硬件以及各線路培訓的頻繁度和重疊性，合理設置共用線路分組和選擇培訓系統的共用方案。

[1] 夏濤，李雯．軌道交通變電仿真培訓系統的構建[J]．計算機光盤軟件與應用，2012(7)：22-23．

[2] 何江華．計算機仿真導論[M]．北京：科學出版社，2001．

盧凌云：天津凱發電氣股份有限公司，高級工程師，天津，300392

責任編輯 盧敏

U29；U231

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1672-061X（2015）04-0089-05