車站接發車仿真系統研究

王大魯

摘 要：針對我國鐵路調度指揮模式下應急值守人員、既有線CTC區段調度集中模式下的車站值班員的實際操作的機會較少的特點，本文通過可視化軟件開發工具Visual C++構建了一套接發車仿真系統，對系統的結構和設計模塊、創新點等方面進行探討。

關鍵詞：仿真系統；系統設計；模塊；實現功能

目前高鐵車務應急值守人員、CTC區段調度集中模式下的車站值班員不參與行車，發生設備故障等情況轉入非常站控模式時，需要單人單崗辦理高密度列車的接發車作業和應急處理工作，對車站車務人員的實際操作水平要求較高。雖然這些職工干部普遍經歷了崗前資格性培訓、崗中適應性培訓和日常天窗點內演練，但在實施的過程中還存在崗前資格性培訓時間緊，模擬設備與實際脫節。崗中適應性培訓資源有限，天窗演練范圍有限，廠家模擬培訓設備難以滿足需求等問題。

研制一套純軟件形式的系統，對車站車務人員、車站值班員進行培訓工作，使其打牢崗前資格培訓的基礎，提高崗中培訓的質量，增強日常培訓的適應性，以彌補現在培訓工作的不足，降低鐵路行車風險

1 系統總體結構

1.1 系統網絡架構 系統采用客戶端-服務器模式的主從網絡架構。這種網絡體系結構的可伸縮特性使得系統能夠靈活改變規模，滿足了不同層次用戶的需求。對于多站實訓用戶來說，需要作為教學授課設備，那么就采用一服務器多客戶端的典型布局。對于單站用戶來說一個服務器和一個客戶端構成的系統即可滿足要求。也可以把客戶端和服務器布署在一臺機器上構成最小規模系統（如圖1-1）。

1.2 系統軟件結構

車站接發車作業仿真系統為完成系統業務培訓需求，將本系統功能分布在教師機和學員機上。

學員機，需具備人機對話功能及站場模型構建功能，主要是通過各種與接發車作業相關的控制命令，形成各種進路操作命令。二是完成聯鎖功能，對人機對話部分形成的進路操作指令根據聯鎖邏輯運算結果和教師機的命令（設置站場設備的狀態與故障、鄰站申請改方等命令）進行處理。

教師機，可實時監控任何一臺學生機的操作過程，為全部或部分學生機設置信號機、道岔、軌道電路等站場設備的狀態與故障，模擬鄰站，發布行車作業命令。記錄所有學生機的操作過程并可回放，以便于技術考核及評比。系統功能模塊如圖1-2所示。

用戶管理模塊：在學員機上，用戶管理模塊記錄登陸用戶的身份、登陸時間、退出時間、模擬操作內容等信息，并能夠通過網絡傳給服務器（教師機）。在教師機上，用戶管理模塊除了能夠實現對于用戶信息的記錄、管理、查詢外，還可以針對用戶、或者針對故障進行指標統計分析。

狀態顯示模塊：主要指站場示意圖及信號設備狀態顯示功能模塊，站場示意圖及信號設備狀態顯示功能模塊采用與車站現場實際聯鎖系統完全一致的仿真界面，通過在系統底圖上刷新信號設備的方法實現站場設備實時狀態的模擬顯示。

人機對話模塊：將進路的建立和命令的執行、取消等信息傳入下一模塊并予以解析，同時接收信號機、道岔和軌道三者的狀態更新。人機對話的功能包括：操作信息處理、表示信息顯示、維護與管理信息處理。

聯鎖功能模塊：控制系統按照各項參數的設置來實現道岔、信號機、軌道區段、進路等的操作邏輯。以進路操作中人工解鎖子模塊設計為例。

當進行人工解鎖進路操作時，人工解鎖子模塊首先需確定待解鎖的進路是否存在，即確認進路之前的鎖閉狀態，在進路存在的情況下檢查接近區段是否空閑、信號是否曾開放和進路是否空閑，若上述條件均滿足，鼠標移動到“總人解”按鈕上，光標會變成小手狀，點擊鼠標左鍵，彈出密碼確認框，輸入確認密碼后“總人解”功能按鈕生效，開始10s延時。如圖1-3所示為人工解鎖子模塊流程。

模擬鄰站模塊：主要功能是在收到客戶端發來的鄰站配合請求后，根據收到的信息，生成帶有鄰站配合操作按鈕的鄰站模塊，來配合發出請求的客戶端車站的改方接發車操作。

運行圖導入模塊：通過文件提取的模式，將車站列車運行圖數據導入到系統中并轉化成控制模擬練習的流程信息加以利用。

網絡通信模塊：采用星型的拓撲結構配合轉發功能實現系統總線型的邏輯結構。

故障設置模塊：實現對指定客戶端（學員機）上的車站的選定信號設備進行故障狀態的設置。教師機上的網絡通信模塊的主要邏輯是收到發客戶端（學員機）發過來的命令就做出處理，而收到客戶端發給其他客戶端的命令就轉發并記錄。

2 系統界面設計與實現功能

2.1 系統界面設計技術實現方案

一個軟件系統的所有人機交互過程都是從系統界面開始的，所以設計一個布局合理、功能清晰的形象生動的界面對于開發軟件系統來說是很有必要的，也是衡量開發應用系統的一個十分重要的指標。

MapX是一個基于ActiveX（OCX）技術開發的可編程控件，使用它來操縱MapInfo地圖格式數據，實現了大多數MapInfo的功能。在VC開發環境中，只需要在設計階段將MapX控件放入窗體中，并對其進行編程，設置屬性或調用方法或相應事件，即可實現數據可視化、地理查詢等豐富的地圖系統功能。

借鑒MapX這種應用方式的優點，將車站電子地圖圖形繪制、顯示、狀態控制等封裝成一個OCX控件，將功能暴露成接口供調用，該OCX控件可輕松放置在對話框、視圖等位置，進行簡單的接口調用即能實現指定車站圖形的顯示。開發成OCX控件的方式，具有以下幾個優點：①程序實現相對較獨立，可定義控件自身的事件、方法和屬性，比如設置背景色、網格密度等；②將OCX控件可以很容易的放置到運行圖程序中來，比如嵌入視圖、嵌入對話框，通過簡單的接口調用，完成相應的工作。

因此，程序采用Visual C++平臺開發，采用單文檔（SDI）多視圖程序結構框架。在視圖中嵌入OCX控件。通過調用OCX提供的相關接口，實現數據讀入，圖形顯示，圖形操作等功能。

2.2 系統實現功能 系統提供與車站現場計算機連鎖系統完全一致的仿真界面，而且采用完全一致的操作方式。相比目前使用標準站型或者通用站型的計算機聯鎖系統來說，優勢是不言而喻的。本系統還可實現對信號設備的操作和對進路的控制。信號設備基本操作包括對道岔、信號機、股道的操作，本站信號設備故障操作，如道岔的總定總反、信號機的鈕封鈕解等；進路的控制主要體現在本站在完成接發車作業操作時的排列進路、取消進路、建立引導進路、解鎖引導進路等。同時系統簡單直觀地實現了鄰站配合下的區間閉塞辦理模擬功能。系統通過設定通用鄰站模塊的方式實現了接發列車時辦理閉塞的流程：根據學員機的設置來選擇本機、教師機或者其他學員機來擔任鄰站的角色，配合學員機與鄰站之間的區間在有車占用和無車占用情況下的改方、接輔助、發輔助等閉塞辦理操作。而擔任鄰站角色的對象（教師機或者其他學員機）不需要設置或者存儲任何鄰站的信息，使得需要鄰站配合的操作可以方便、直觀地模擬實現，且操作簡單，和現場操作一致。系統實現與全路列車運行圖編制系統的連接，可以從全路列車運行圖編制系統中導入本站的列車運行圖數據，來指導車務人員系統地進行與日常運行情況完全一致的模擬訓練活動，提高模擬演練的效率。系統提供考核功能，不僅將針對車務的職教工作的形式由書面變成了具體的操作，而且記錄、指標統計功能更是讓職教工作的內容更具有針對性，使得職教工作的水平得到提升。

3 系統特點

本系統與現有的其它計算機聯鎖培訓仿真系統相比，主要有以下幾個特點：①系統通過設定通用鄰站模塊的方式實現了接發列車時辦理閉塞的流程：根據學員機的設置來選擇本機、教師機或者其他學員機來擔任鄰站的角色，配合學員機與鄰站之間的區間在有車占用和無車占用情況下的改方、接輔助、發輔助等閉塞辦理操作。而擔任鄰站角色的對象（教師機或者其他學員機）不需要設置或者存儲任何鄰站的信息，使得需要鄰站配合的操作可以方便、直觀地模擬實現，且操作簡單，和現場操作一致。②系統不僅提供信號設備的各種故障設置功能，而且還支持通過設置列車的各種運行參數來模擬列車走行。這樣學員就可以根據設置，在系統設備發生各種故障或者非故障的情況下，對應不同的列車走行情況，進行相應的設備控制操作。不僅使得故障模擬更接近站場實際情況，而且便于學員進行有針對性的實訓操作。③系統實現與全路列車運行圖編制系統的連接，可以從全路列車運行圖編制系統中導入本站的列車運行圖，提高模擬演練的效率。

4 結束語

系統具有造價低、適應不同站型、不同型號的計算機聯鎖系統等特點。本文討論了其系統設計的部分內容、實現的功能，在系統關鍵問題處理部分體現了系統的特色，提供了系統構建的思路。系統完成后，極大地改善了車務作業人員培訓狀況，能夠保證車站作業人員日常培訓和崗前培訓質量及效果，提高車站作業人員操作技能和非正常應急處理水平，有效消除由于誤操作帶來的行車事故隱患。

參考文獻

[1]祝建平.鐵路列車運行圖編制與管理工作的思考[J].鐵道運輸與經濟.2009，31（2）：19-21.

[2]呂紅霞.全國鐵路列車運行圖系統數據量分析及其內存管理研究[J].鐵道運輸與經濟.2002，24（5）：43-44.