基于地鐵行車調(diào)度仿真實訓(xùn)項目開發(fā)的思考

何飛+季金震+姜軍+張曉鶯

摘 要 本文以現(xiàn)有地鐵行車調(diào)度綜合演練系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為提高設(shè)備利用率，培養(yǎng)學(xué)生行車組織、運營調(diào)度等方面的核心能力，在設(shè)備功能的充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上對實訓(xùn)項目進行了整合設(shè)計研究，從實訓(xùn)項目設(shè)計理念、具體實訓(xùn)項目開發(fā)及教學(xué)方法等形成完整的體系，為國內(nèi)其他院校軌道交通運營管理相關(guān)專業(yè)的實訓(xùn)項目開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞 地鐵 行車調(diào)度 仿真實訓(xùn) 項目開發(fā)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.031

Abstract Based on the existing subway traffic dispatching integrated exercise system， this paper has carried on the integrated design research to the training project on the basis of the full function of the equipment function in order to improve the utilization rate of the equipment， train the students' traffic organization and operation scheduling and so on. From the training project design concept， the specific training project development and teaching methods to form a complete system for other domestic institutions of rail transit operations management related professional training project development reference.

Keywords subway； traffic scheduling； simulation training； project development

城市軌道交通運營管理專業(yè)在成立之后學(xué)校投入近千萬元經(jīng)費加強實訓(xùn)室建設(shè)， 已經(jīng)形成了由地鐵模擬駕駛實訓(xùn)設(shè)備、自動檢售票實訓(xùn)系統(tǒng)、地鐵行車調(diào)度綜合演練系統(tǒng)、車控室模擬控制、多功能綜合模擬演練軟件實訓(xùn)室為核心的實訓(xùn)體系，可以滿足課內(nèi)、綜合實訓(xùn)的要求，本文正是針對其中地鐵行車調(diào)度綜合演練系統(tǒng)進行的實訓(xùn)項目開發(fā)設(shè)計。

1 地鐵行車調(diào)度仿真實訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計要求

地鐵行車調(diào)度綜合演練系統(tǒng)采用內(nèi)部局域網(wǎng)星形結(jié)構(gòu)，通信介質(zhì)為雙絞線。以應(yīng)用服務(wù)器為中心，服務(wù)器分布式體系結(jié)構(gòu)，具備與真實地鐵、城軌控制系統(tǒng)功能相一致的OCC 控制中心硬件架構(gòu)體系。系統(tǒng)中各車站配備1 臺車站計算機連鎖控制設(shè)備，1 個車輛段配備1 臺車輛段計算機連鎖控制設(shè)備。OCC控制中心配備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器1臺、機車遠(yuǎn)程控制終端電腦1臺（安裝機車控制系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程操控列車）。安裝ATS 系統(tǒng)、ATP/ATO子系統(tǒng)、C_LOW系統(tǒng)的中心控制計算機各3 臺（完成運營調(diào)度、 運行圖編制與調(diào)整、命令下發(fā)、故障設(shè)置等功能）。調(diào)度監(jiān)控計算機1 臺（操控大屏幕顯示系統(tǒng)）。

1.1 綜合顯示大屏

綜合顯示大屏采用高分辨率窄邊大屏幕顯示陣列墻、支架和分屏器組成，用于模擬顯示線路上的所有列車、軌道區(qū)段、道岔、信號機、車站等的實時狀態(tài)，顯示的內(nèi)容和符號定義與真實系統(tǒng)完全一致。大屏顯示內(nèi)容的排列方式、視屏信號源可以隨時在線修改，可以根據(jù)實際教學(xué)應(yīng)用需要，調(diào)整每一塊屏幕的顯示內(nèi)容。例如可以將綜合監(jiān)控、視屏監(jiān)控等其他信號投入大屏內(nèi)，與信號系統(tǒng)一同顯示。

1.2 大屏接口工作站

大屏接口工作站采用專業(yè)級圖形工作站設(shè)備，包含專業(yè)級多屏顯卡、高端處理器，保證大屏顯示流暢不卡頓。專業(yè)的大屏矩陣控制軟件為教學(xué)提供了靈活的屏幕顯示內(nèi)容配置接口。

1.3 中央ATS服務(wù)器

用于模擬中央ATS系統(tǒng)處理服務(wù)器的列車車次號管理、列車自動監(jiān)視和追蹤處理、列車自動進路設(shè)置、列車自動調(diào)整、向各HMI提供列車狀態(tài)等信息、歷史數(shù)據(jù)（報警時間、系統(tǒng)日志、運行圖、回放數(shù)據(jù)）記錄、與ATS系統(tǒng)外部接口的數(shù)據(jù)處理等功能。

1.4 調(diào)度員工作站HMI

HMI可以讓學(xué)生實際操作ATS人機界面，實現(xiàn)站場和列車數(shù)據(jù)的顯示，完成人工進路設(shè)置、部分或全部信號機自排全開/自排全關(guān)、追蹤全開/追蹤全關(guān)、單獨操作或鎖閉軌旁信號設(shè)備、車次號操作、控制權(quán)的交接、設(shè)置緊急停車、扣車、跳停指令、聯(lián)鎖相關(guān)的道岔單操、道岔單鎖、關(guān)閉信號、重新開放信號、封鎖（單個或全區(qū)）信號、區(qū)段封鎖等功能。學(xué)生也可分析和處理工作站上出現(xiàn)的相關(guān)事件信息和故障報警信息。

1.5 中央操作員工作站CLOW

CLOW是放置在中央的本地操作員工作站，可模擬在中央ATS系統(tǒng)故障情況下在調(diào)度中心實現(xiàn)對正線聯(lián)鎖的指令下發(fā)、用戶權(quán)限管理、控制權(quán)管理、軌旁設(shè)備狀態(tài)顯示等功能。

1.6 培訓(xùn)模擬器

培訓(xùn)模擬器可模擬一定數(shù)量的點式或CBTC列車線路運行，模擬運行相關(guān)故障設(shè)置，并能根據(jù)排列出的進路自動控制多列車自動駕駛，可模擬產(chǎn)生道岔失表、四開、信號機斷絲等信號系統(tǒng)常見故障。

1.7 調(diào)度中心報表打印機

調(diào)度中心的報表打印機可生成列車運行的各種數(shù)據(jù)報表，能生成學(xué)生模擬和操作記錄。

1.8 通信接口服務(wù)器FEP

為了模擬真實城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，系統(tǒng)采用通信接口服務(wù)器，設(shè)備將調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)和車站級軌旁網(wǎng)絡(luò)隔離開，F(xiàn)EP起著報文轉(zhuǎn)發(fā)，通信打包解包、協(xié)議匹配等接口功能。endprint

2 地鐵行車調(diào)度仿真實訓(xùn)項目開發(fā)理念

地鐵行車調(diào)度仿真實訓(xùn)的具體實訓(xùn)項目的設(shè)計應(yīng)結(jié)合實訓(xùn)系統(tǒng)特點，并應(yīng)該為培養(yǎng)軌道交通行車調(diào)度管理方面的高技能人才服務(wù)，使其熟練掌握專門知識和技術(shù)、具備精湛的操作技能、在地鐵行車調(diào)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮作用、能夠解決地鐵行車調(diào)度操作難題。基于工作過程，實訓(xùn)項目設(shè)計應(yīng)能體現(xiàn)地鐵行車調(diào)度實際工作崗位的工作過程，根據(jù)軌道交通運營管理專業(yè)面向的行車調(diào)度員、車站值班員等崗位對行車組織的核心能力要求，通過分析行車調(diào)度員工作過程從而對實訓(xùn)項目進行模塊化設(shè)計。學(xué)生通過實訓(xùn)要能完整地體驗地鐵行車調(diào)度崗位的工作內(nèi)容和程序，從而與地鐵行車調(diào)度課程實現(xiàn)理實結(jié)合。在地鐵運營中崗位之間是互相配合的，實訓(xùn)項目開發(fā)設(shè)計要強調(diào)地鐵行車調(diào)度員和車站值班員及列車司機等相關(guān)崗位的團隊配合。因此，在實訓(xùn)項目中要能培養(yǎng)學(xué)生團隊配合能力，任務(wù)設(shè)計是要能體現(xiàn)不同崗位之間的聯(lián)動協(xié)作。根據(jù)行車調(diào)度員能力要求，對具體崗位能力進行分解，在實訓(xùn)項目設(shè)計時體現(xiàn)基礎(chǔ)知識技能和核心知識技能的層次差別，在先后順序上要先易后難，從知識儲備、能力升級到實戰(zhàn)演練、事故處理進行全面設(shè)計。

3 地鐵行車調(diào)度仿真實訓(xùn)項目設(shè)計

崗位工作任務(wù)與環(huán)節(jié)分析根據(jù)企業(yè)崗位、工作任務(wù)與工作環(huán)節(jié)來確定實訓(xùn)項目，要體現(xiàn)具體崗位的工作知識、能力、素質(zhì)。具體崗位為調(diào)度員、車站值班員。 具體工作任務(wù)是行車計劃編制（工作環(huán)節(jié)分為運行圖編制、班計劃；車輛段調(diào)車、列車編組）、行車調(diào)度（工作環(huán)節(jié)分為熟悉調(diào)度中心組織機構(gòu)、職責(zé)崗位；會根據(jù)行車過程的狀況靈活調(diào)度，保障行車秩序）、非正常情況下的行車組織與調(diào)度（工作環(huán)節(jié)分為ATC 設(shè)備故障時的行車組織、聯(lián)鎖設(shè)備故障時的行車組織）根據(jù)所需的知識和能力目標(biāo)來設(shè)計基本實訓(xùn)項目，通過對列車調(diào)度員和車站值班員的典型工作任務(wù)分析，確定所需的各種能力，結(jié)合地鐵行車調(diào)度綜合演練系統(tǒng)的功能模塊，以此來確定系統(tǒng)可開展的實訓(xùn)項目及對應(yīng)工作任務(wù)。

將實訓(xùn)項目設(shè)計分為基本實訓(xùn)項目和綜合實訓(xùn)項目，體現(xiàn)實訓(xùn)能力層次分級的要求。基本實訓(xùn)項目和對應(yīng)工作任務(wù)如下：（1）信聯(lián)閉、道岔、進路的基本操作。 了解信號、聯(lián)鎖、閉塞、道岔、進路的基本操作，熟悉系統(tǒng)開機啟動程序。（2）時刻表與運行圖編制。會編輯系統(tǒng)時刻表，理解運行圖的調(diào)整與編制。（3）正常和非正常情況下的排列進路與接發(fā)列車。掌握排列列車進路，接發(fā)列車的程序和操作。（4）ATC自動控制模式下的列車調(diào)度和車站控制下的調(diào)度。掌握列車調(diào)度的操作程序，尤其是車站控制模式下的操作。（5）車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)操作，列車出入段調(diào)車作業(yè)。掌握車輛段列車出入段操作程序及聯(lián)鎖的含義。

基于團隊合作和任務(wù)驅(qū)動的綜合實訓(xùn)項目為在實訓(xùn)中加強團隊合作意識，增強學(xué)生對各崗位工作的協(xié)調(diào)和配合，基于任務(wù)驅(qū)動的實訓(xùn)設(shè)計理念，在基本實訓(xùn)項目完成后，進一步提高要求，設(shè)計一些綜合實訓(xùn)項目，學(xué)生以小組為單位，在設(shè)備上模擬實際中的相關(guān)崗位，同時結(jié)合比賽的形式進行考核，這樣既增強了學(xué)生實訓(xùn)練習(xí)的積極性，又能在比賽中培養(yǎng)能力。綜合實訓(xùn)項目及對應(yīng)工作任務(wù)如下：（1）運行時刻表與運行圖編制比賽。以小組為單位，在給定的數(shù)據(jù)和資料情況下，通過合理計算和運用列車安排時刻表和運行圖，考核標(biāo)準(zhǔn)：合理性、快速性。（2）人工接發(fā)列車比賽。設(shè)定某些軌道路段故障，要求小組以人工閉塞方式接發(fā)列車，組織車輛運行，考核標(biāo)準(zhǔn)：時間。（3）行車調(diào)度模擬比賽。小組根據(jù)外在條件的變化，如客流、車輛等變化，及時通過行車調(diào)度措施，調(diào)整列車運行，保證地鐵正常運營，考核標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)確性和合理。（4）車輛段調(diào)車作業(yè)比賽。根據(jù)調(diào)車作業(yè)要求，各小組合理分工，在最短的時間內(nèi)完成列車在車輛段內(nèi)的調(diào)車、移動作業(yè)，考核標(biāo)準(zhǔn)：完成時間長短。

4 項目化實訓(xùn)教學(xué)建議

有計劃地進行基本實訓(xùn)項目的實訓(xùn)，使得學(xué)生能在學(xué)完理論后馬上進行實踐，做到理實一體，同時在學(xué)完課程后安排整周綜合實訓(xùn)，開展綜合實訓(xùn)項目，在實訓(xùn)老師的指導(dǎo)監(jiān)督下完成行車調(diào)度工作任務(wù)和考核。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+概念的提出，數(shù)字化校園建設(shè)的完成，以及微課、MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂等一系列新的教學(xué)理念的誕生，信息化教學(xué)改革已經(jīng)成為建設(shè)現(xiàn)代職業(yè)教育體系中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。基于此，本課程借助仿真實訓(xùn)室、地鐵行車調(diào)度優(yōu)質(zhì)核心課程資源共享網(wǎng)站和藍(lán)墨云班課三大教學(xué)平臺，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，實現(xiàn)學(xué)習(xí)的互動化、多元化、個性化、鞏固化的交叉統(tǒng)一，輕松突破傳統(tǒng)教學(xué)的弊端。

分別從課前、課中、課后三個方面具體進行教學(xué)實施過程。設(shè)計思路是借助信息化手段，采用將運行時刻表與運行圖基本認(rèn)識等基本知識信息傳遞放在課前，最難的知識吸收內(nèi)化及技能操作放在課中的翻轉(zhuǎn)課堂模式，例如地鐵列車時刻表與運行圖編制計算與調(diào)整列車運行時刻等，使學(xué)生在執(zhí)行任務(wù)前做好充分的知識準(zhǔn)備，通過師生的共同探究、合作，突破鐵列車時刻表與運行圖編制教學(xué)等的重、難點，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。無論是課前自主學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控，學(xué)習(xí)效果的檢驗，還是課堂考勤，借助云班課均可輕松實現(xiàn)；無論是課前的答疑討論，還是課中的課堂問答，借助云班課都可以大大提高互動效率；無論是經(jīng)驗值的排行榜，還是小組投票功能，云班課平臺使教學(xué)考評變得公開透明，易統(tǒng)計。

基金項目：江蘇省教育科學(xué)院研究院現(xiàn)代教育技術(shù)研究所基金項目：基于網(wǎng)絡(luò)平臺的虛擬實驗教學(xué)研究-以《城市公共交通調(diào)度管理》課程為例（項目編號：2015-R-44537）；江蘇省高校哲社基金項目：“互聯(lián)網(wǎng)+”時代公交出行信息服務(wù)能效提升策略研究（項目編號：2016SJD630038）階段研究成果

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