車務行車作業綜合演練和考核系統研究

盛益軍 上海鐵路局嘉興車務段

車務行車作業綜合演練和考核系統研究

盛益軍 上海鐵路局嘉興車務段

從車務安全管理的角度出發，針對基層行車作業人員技能的薄弱環節，從設備操作、作業配合、規章掌握等方面對車務操作仿真演練技術進行了研究，提出完全切合車站實際需求的綜合型模擬仿真實現方案以及以此為基礎的演練和考核系統運用方法，系統實現車站行車作業全過程的設備操控、標準作業過程的模擬演練，具有良好的應用意義。

車務；綜合演練；過程仿真

1 引言

接發列車作業安全是車務安全的重點和關鍵，如何確保車站作業人員能及時正確辦理各項接發列車作業，是保證現場安全的重要因素。近年來，隨著鐵路的快速發展，路網日趨完善復雜，鐵路行車密度、行車速度不斷提高,尤其是車站銜接方向越來越多，同時各種制式的地面設備、車載設備等新設備和新技術不斷投入運用，這些情況對車站值班員、車站信號員等現場行車作業人員的作業技能和應急處置能力提出了更高的要求。因此，如何加強車站行車人員的教育培訓，切實提升作業人員的實作技能和技術業務水平，顯得尤為重要。

長期以來，車務職工的技能培訓基本是通過集中培訓、老師授課以及現場跟班學習等手段來實現，近年來技術手段的進步，各車務站段也陸續配備了很多類型的計算機聯鎖、CTC等實作演練仿真系統，這些系統大大提高了車務技能培訓的效果，但在使用過程中，也還存在一些不足，主要是：

（1）系統集成度不夠，實用性不強。各種仿真和培訓軟件一般都相對功能比較單一，難以滿足現場職工多元化培訓實作演練的需求，例如聯鎖仿真軟件只能進行特定聯鎖制式的操作演練功能、CTC仿真軟件只能進行特定CTC制式的操作演練功能。缺乏一個具備與車站實際情況一致的聯鎖、CTC操作演練功能的集成操作環境。

（2）系統實作演練功能還需要拓展。目前應用的仿真演練軟件一般是仿制既有信號設備人機交互界面，僅僅按照聯鎖關系、CTC自律規則對操作者進行約束和考核，但缺乏對于同樣重要的執行規章制度、作業流程和作業標準（包括非正常情況下的作業標準）等方面的演練和考核功能。

（3）系統軟件缺乏動態更新。目前應用的仿真演練軟件基本上是按照指定車站、指定時間的靜態站場數據開發的，隨著時間的變化，一些車站發生了站場改造、信號設備升級等情況，但培訓仿真軟件數據有時不能及時更新，造成與現場實際情況脫節，演練效果受到嚴重影響。

（4）系統結構相對落后。隨著移動互聯網、云計算等現代信息技術的發展，目前固定安裝在一個固定場所進行集中操練、培訓的方式已經略顯落后。尤其是車務段點多線長，集中式的培訓操練系統，適用性不強，利用率不高。

（5）對演練培訓的考核評價難度大。由于車務站段集中培訓難度大，日常往往采用在各中間站設置演練教室或練功房，由車站自行組織培訓和演練，對演練的真實情況和效果并不能完全掌握，很難對各站的實作演練的效果進行準確評價。

綜上所述，研究開發一套切合車務系統工作特點和實際需求、充分利用現代信息和網絡技術的車務行車作業綜合演練和考核評價系統（以下簡稱系統）是非常有必要的。

2 系統功能

本文研究的綜合演練系統主要功能包括聯鎖仿真、CTC/ TDCS仿真、列車運行仿真、作業過程和崗位協同仿真、場景管理、故障設置和非正常演練、自動評分考核、數據管理等八大部分。

2.1 聯鎖仿真

系統具備聯鎖系統仿真功能，基本聯鎖關系硬參照聯鎖系統技術條件，操作顯示界面應分別可仿真目前主流的6502電氣集中以及鐵科、通號、交大、卡斯柯等公司的計算機聯鎖設備制式。同時，還具備自動閉塞、半自動閉塞等區間設備仿真及站間聯系功能。

2.2 CTC/TDCS仿真

系統配備CTC/TDCS模擬功能，基本功能參照CTC技術條件，操作顯示界面仿真主流CTC廠家，在車站層面包括行車日志、人工報點、階段計劃和調度命令簽收、CTC進路序列、CTC控制臺等功能；另外，還應該具備調度臺仿真功能，包括列車運行計劃編制（運行圖）和調度命令編制等，并具備類似調度中心的區段畫面顯示功能，直觀顯示全部車站的演練情況。CTC/TDCS仿真應該和聯鎖仿真完全聯動，實現信息同步顯示和CTC模式轉換。

2.3 列車運行仿真

系統應具備列車及調車運行仿真功能，可按照指定的列車（調車）速度、列車（調車車列）長度模擬列車運行，按照聯鎖仿真指示的信號顯示和進路順序占壓軌道電路，同時，可以響應對司機的指令包括交付調度命令、行車憑證以及指示開車、停車等。另外，系統也具備常見的機車換掛、區間救援等相對復雜情況的仿真功能。

2.4 作業過程和崗位協同仿真

系統能實現車務行車作業全過程演練，除了車站值班員（信號員）對聯鎖、CTC/TDCS設備的操控外，另外還包括與相關崗位的聯系以及外勤助理（扳道員、引導員）等崗位的室外作業。系統應能提供相應的仿真手段，比如“指派勝任人員確認道岔位置”、“通知電務人員處理”等，并且能按照管理人員設定的標準作業程序對作業過程進行檢查和考核。

2.5 場景管理

系統可以通過制作并預存場景配置文件的方法為學員提供一個演練環境，場景配置應該包括列車計劃、線路占用狀態、設備故障狀態、特殊行車條件（調度命令）、作業流程考核條件等。在學員演練時，可以調入某一場景，則相關的狀態、條件、列車自動出現、生效。

場景一般是典型故障或者特殊情況的作業環境，站段專業部門可以針對本單位的實際情況，及時總結本系統發生的設備故障和應急處置情況制作故障場景，或者在列車運行圖調整、新線接入、施工等情況變化時制作相應演練場景。

2.6 故障設置和非正常演練

管理人員可以在場景中設置故障條件，場景中設置的故障條件可在指定的時間和地點自動出現；或者在演練過程中，通過教師機監控界面動態為學員設置故障條件?？梢栽O置的故障至少應包括：（1）信號設備故障：區間、站內紅光帶、列車占用丟失、信號機故障（燈絲斷絲）、道岔故障、區間方向電路故障等；（2）施工封鎖或者災害故障：斷軌、坍塌或者落物、風雨災害；（3）其他設備故障接觸網停電、機車車輛故障等。

故障設置后，學員必須按規定的流程進行處置后，列車才能繼續模擬運行。

2.7 自動評分和考核

系統應可以完整、準確記錄學員的所有操作行為，根據系統設定標準作業程序的要求，可以識別學員違反聯鎖關系、違背CTC自律規則、違反作業標準的操作等，并進行自動扣分處理。同時，也可按照管理人員設定的流程作業要求對學員的操作順序和作業環節進行檢查，并自動統計得分。在演練時，系統自動進行全過程攝像和錄音，由管理人員后期進行分析和評價。

2.8 數據管理

系統實現對車站作業的完全仿真，系統須納入與實際一致的站場布局、信號設備數據、《站細》數據等，并且具備數據動態管理功能，當現場設備情況發生變化時，可以方便地進行數據修改和升級，確保仿真演練環境與實際完全一致。

3 系統結構

3.1 系統構成

綜合演練系統是一個網絡化計算機系統，包括服務器、教師機終端、學員終端以及網絡設備組成(參見圖1)。

圖1 系統網絡結構

演練服務器是系統的數據和邏輯處理核心，具體功能包括（1）數據存儲：基礎配置數據、演練過程數據；（2）業務邏輯：聯鎖和CTC仿真后臺服務、列車運行模擬、場景管理和故障自動觸發等；（3）數據交換：各終端之間實時信息交換等。

教師機終端是為管理人員提供演練和考核過程中的操作監控、場景控制以及作為調度員配合下達行車作業計劃等。

學員機終端是為參加演練的學員提供相應崗位或者車站的操作終端，操作界面和實際情況一致，一般包括計算機聯鎖終端和CTC終端兩個界面，并且可以按照場景要求進行模式轉換。

系統采用的網絡方式可以根據情況采用：（1）局域網，適用于集中式的培訓基地或者培訓教室；（2）鐵路辦公網，適用于在站段集中控制下，所轄車站分別配置學員終端，同時接入實現分布式在線演練和考核；（3）互聯網，適用于員工自助學習，或者在不具備辦公網的線路采用。

3.2 系統邏輯結構

系統軟件類似Client/Server架構，主要業務邏輯和數據處理由后臺服務軟件模塊負責，操作界面仿真則由前臺終端軟件模塊負責。參見圖2。

圖2 軟件邏輯結構圖

其中教師控制模塊包括場景控制操作界面、演練監視界面、調度臺仿真界面等，功能是為演練考核的管理者提供監控手段。

學員操作模塊包括聯鎖控制臺、CTC控制臺界面、調度電話仿真界面，功能是為學員提供和實際工作一致的作業條件。

后臺服務模塊包括：（1）線路及設備基礎數據維護模塊，功能是管理站場線路、信號、規章等基礎數據，并向其他模塊提供數據分發；（2）現場信號仿真模塊，功能是通過軟件邏輯實現軌道占用/出清/鎖閉、道岔定/反位、信號機燈光顯示等基礎仿真功能；(3)聯鎖邏輯仿真模塊，功能是按照計算機聯鎖技術條件實現信號、道岔、軌道電路之前的聯鎖關系，并執行聯鎖操作界面模塊和CTC自律仿真模塊發來的按鈕指令；（4）CTC自律仿真模塊，功能是按照CTC技術條件實現的控制模式轉化、進路序列生成、自動排路、自律規則檢查等，執行CTC操作界面模塊的操作指令和以及按照下發的階段計劃生成進路序列，并按照場景要求進行自動觸發；（5）列車運行仿真模塊，功能是模擬列車運行；（6）其他崗位應答仿真模塊，功能是仿真響應學員對調度電話的操作，自當按照場景設定給予回應；（7）場景條件設置模塊，功能是按照場景數據規定的地點、時機產生設備故障條件、列車運行條件，或者自動設置相應的列車運行計劃、調度命令等;（8）作業流程檢查和考核模塊，功能是記錄學員的各種界面操作，針對操作的正確性、順序、及時性，按指定的考核參數進行評分。

4 系統運用方式

4.1 標準站同場景比武模式

本模式是多組人同時使用同一個場景、同一個車站，由一個教師機控制，在完全相同的條件下進行演練。這種模式一般用于車務站段定期舉行的技能競賽，在本模式運行時，不同組人既可以在同一場所（段培訓基地）也可以分別位于不同場所，但通過網絡互聯。如圖3所示。

圖3 標準站同場景比武模式圖

4.2 并行演練模式

本模式是多組人分別按照不同場景進行獨立演練，這種模式一般用于各車間/車站自行組織演練或者考核，用于車站

職工熟悉自己相關車站設備和作業方法。如圖4所示。

圖4 并行演練模式圖

4.3 多站聯合演練模式

本模式是多組人在同一個場景下，分別演練各自車站，并且信息互聯互通，形成一個虛擬鐵路網，列車運行可以跨越不同車站全局運行。這種方式可以有效演練車站之間的行車作業配合技能、區間設備故障時的處理方法等。如圖5所示。

圖5 多站聯合演練模式圖

5 系統應用

本文介紹的車務綜合演練和考核系統通過較低成本的軟件模擬方法提供了聯鎖及CTC設備操作仿真、作業流程仿真、非正常作業場景等全方位演練和考核整體解決方案。目前,該系統已經在上海鐵路局嘉興車務段進行試點應用，試用效果良好。一方面，車站職工通過同當前站場設備的實際情況相吻合的“實景式”演練，實現“所練即所用”，可以切實提高作業人員的執標水平和應急處理置能力，確保現實作業安全。另一方面，該系統通過技術手段自動實現對演練培訓的過程監控和打分考評，提高崗位職工的培訓演練的效果，也大大減少了職教等管理部門的工作量。同時，系統開發充分考慮了原先使用的仿真演練系統的設備和功能銜接，可以減少相關設備的重復投資。總的來說，該系統具有很好的實用性和經濟性，非常值得應用和推廣。

責任編輯：萬寶安

來稿日期：2017-02-21