高鐵車務仿真實訓系統設計與實現

摘要：為避免高鐵車站車務人員在突發狀況下，由于自身業務水平、決策能力和處置經驗等的限制，無法迅速、準確地處置突發事件，文章提出利用計算機信息技術模擬高鐵車站車務人員的真實工作環境，研究開發高鐵車務仿真培訓系統。文章研究了系統總體構架，設計了系統技術總體方案，完成了高鐵車務仿真實訓系統功能設計。最后設計實驗案例，通過本仿真系統進行仿真實訓，驗證了實訓系統的可行性。

關鍵詞：高鐵車務應急處置；實訓系統；仿真培訓

中圖分類號：TP273

文獻標志碼：A

0 引言

CTC是調度中心對管轄區段內的列車和調車作業進行指揮和管理，通過聯鎖、列控、區間閉塞等信號設備，實現集中控制的鐵路技術裝備^［1］。它具有分散自律和非常站控兩種不同的控制模式^［2］。在日常行車的絕大多數時間內，系統處于分散自律控制模式。對于車站值班員來說，日常工作只監不控，實操機會非常少。在需要轉為非常站控模式或分散自律控制模式時，可能會因為操作失誤，威脅行車安全，對人民的財產乃至生命帶來不可挽回的嚴重損失。而CTC為生產系統，不能用于日常的培訓考核。故需設計高鐵車務仿真實訓系統為培養技術好、素質高的調度指揮人員提供了良好的訓練條件，使其更好地為保障高速鐵路安全服務^［3］，這對高速鐵路行車安全有著非常重要的意義。

本文以DS6-K5B計算機聯鎖系統操控方式為基礎，研究開發了高鐵車務仿真實訓系統，通過車站行車電子地圖編輯系統繪制出標準的車站行車電子地圖，對各種故障項目的處理和仿真實訓進行研究。

1 系統總體架構

高鐵車務仿真實訓系統由教師機和學員機構成，采用客戶端/服務器網絡結構，教師機和學員機之間通過網絡進行通信，如圖1所示。

圖1 高鐵車務仿真實訓平臺總構架

教師機有以下模塊：用戶管理模塊、站場示意圖及信號設備狀態顯示功能模塊、故障設置模塊、網絡通信模塊、模擬行車控制模塊、運行圖指導練習模塊、鄰站模擬模塊、操作記錄模塊^［4］。

學員機有以下模塊：用戶管理模塊、站場示意圖及信號設備狀態顯示功能模塊、信號設備操作模塊、網絡通信模塊。

2 系統設計方案

2.1 系統建設目標

2.1.1 創新性

實訓系統設計了通用鄰站模型、提供信號設備的各種故障設置、支持通過設置列車的各種運行參數來模擬列車運行^［5］、可從全路列車運行圖編制系統中導入本站列車運行圖，方便了基于鄰站配合辦理行車手續的模擬。

2.1.2 實用性

系統構建了高速鐵路車務仿真實訓平臺，提供了與日常運行情況一致的模擬訓練場景，包括日常操作模擬和各種故障條件下的應急處置模擬。其系統仿真界面和操作方法與高鐵車站實際運用的計算機聯鎖系統一致，具有很強的實用性。

2.1.3 可推廣性

本實訓系統采用全參數化設計，結構合理，功能模塊獨立，配置靈活，便于推廣。

2.2 系統功能

該實訓系統由車站示意圖顯示、基本作業、故障設置、站間閉塞、模擬行車、運行圖指導模式等組成。系統的功能結構如圖2所示。

2.2.1 車站信號平面示意圖

車站信號平面示意圖模塊的功能主要是建立、維護股道、道岔、信號機、命令按鈕等聯鎖設備對象和維護聯鎖表。本系統通過設置通用對象屬性，使其滿足不同型號聯鎖系統，不僅降低了系統的邏輯復雜度，還實現了自動搜索進路功能。

2.2.2 基本作業

基本作業模塊主要包含兩部分：聯鎖表管理和聯鎖設備具體操作。

聯鎖表管理可以幫助建立、維護聯鎖表數據。聯鎖表數據在現場的計算機聯鎖系統中是接發列車操作進路的基礎，進路的狀態能夠根據行車的變換而自動修改。在仿真實訓系統中，這部分由現場設備實現的反饋功能需要模擬實現，聯鎖表模塊根據行車改變自身的狀態功能。

聯鎖設備具體操作包含：信號機操作、道岔操作、進路操作和其他控制命令操作。它的操作方法、對象、過程顯示設計都與設定的實際系統完全一致。

2.2.3 故障設置

仿真實訓系統可設置多種故障，如設置道岔故障、軌道故障、信號機故障等。故障設置的實現主要依托教師機對學員機設置各種類型故障，可單個設置，也可批量設置。教師機界面還可實時查看學員操作情況。

2.2.4 站間閉塞

站間閉塞功能的實現主要依托模擬鄰站模塊。系統通過設定通用鄰站模塊的方式實現辦理站間閉塞的模擬。根據學員機的設置來選擇本機、教師機或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。

2.2.5 模擬行車

系統可以通過教師機來實現模擬行車設置，該模塊盡可能將所有影響行車的因素都參數化，如列車長度占用軌道電路的數量，行車方向，初始位置，占用到發線號等。在把模擬行車參數落到實處的基礎上，充分利用系統內部的聯鎖數據制約關系，建立列車走行參數和信號設備之間的映射關系。

2.2.6 運行圖模擬演練

運行圖模擬演練模塊可以導入車站時刻數據，轉化車站時刻表數據為提示信息和設備控制命令，實現運行圖數據指導模式演練。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，來指導車務應急值守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。

3 實驗案例

本系統支持在用戶指定的配合對象（本站客戶端、服務器、其他站客戶端）上生成一個模擬鄰站，以實現系統完成站間閉塞模擬的功能。以下將以區間故障或“雙接”情況下輔助辦理改方操作模擬為例，分析高速鐵路車務仿真實訓系統的基本實驗流程（見圖3）。

圖3 基本實驗操作流程

3.1 實驗流程

區間故障或方向電路因故出現相鄰的兩站同為接車站的“雙接”現象（即它們均點亮紅色接車箭頭）時，必須采用輔助辦理方式才能改變運行方向。此時，兩站值班員通過電話共同確認區間無車，雙方都未辦理發車進路、紅色箭頭點亮因設備發生故障所致，均按規定手續登記破鉛封，共同進行輔助辦理，并由需要改成發車站一方的車站值班員優先辦理。辦理發車進路，開放出站信號，表明發車站一次輔助辦理結束。

階段一：打開教師機和學員機，連接成功后在學員機依次點擊【非常站控】和【上電解鎖】按鈕，輸入密碼“888”，點擊確認。

階段二：首先，點擊客戶端“設置”菜單的“鄰站設置”選項，彈出鄰站設置對話框。在要模擬鄰站的IP地址欄，填入指定配合對象的IP地址，可以是本機、服務器或其他客戶端機器的IP地址^［4］。其次，點擊【操作】菜單，選擇【請求配合改方】菜單項，選擇鄰站，在鄰站中設置對應鄰站的IP地址，主機會收到配合請求命令。接受請求后，自動彈出模擬鄰站對話框^［4］，由模擬鄰站改為發車方，先按下總輔助按鈕，再

按下發輔助按鈕。再次，在模擬鄰站的發輔助延時內，本站端點擊總輔助按鈕，點擊接輔助按鈕，改方成功，本站的區間方向箭頭變為黃色接車方向，允許建立反向接車進路，禁止建立正向發車進路。而模擬鄰站的區間箭頭同時變為綠色發車箭頭，變為發車方^［4］。點擊【排列發車進路】按鈕，模擬鄰站的綠色發車箭頭變為紅色發車箭頭。最后，辦理發車進路，開放出站信號，至此發車站一次輔助辦理結束。輔助改方辦理完畢后，雙方站均需抬起總輔助按鈕。

3.2 實驗結果

基于通用鄰站模塊實現站間閉塞的高速鐵路車務仿真實訓系統成功辦理改方的界面，如圖4所示。本實驗開展了區間故障或“雙接”情況下，輔助辦理改方的操作實驗，實驗結果表明高速鐵路車務仿真實訓系統在需要多站協同配合的情況下仍具有可行性。

4 結語

高鐵車務仿真實訓系統是一套集模擬、實訓、管理和考核功能為一體的高速鐵路車務應急值守人員仿真實訓系統，不僅可以模擬正常情況下的接發列車作業，還可以模擬非正常情況，設置多種故障，進行相應的應急處置。應用實訓系統可鍛煉接發車人員在非正常情況下的指揮技巧、匯報、聯系、采取必要措施等處置能力，促進應急值守人員業務技術素質提升，保證鐵路運輸安全暢通有序。

參考文獻

［1］黃勝杭.調度集中中心站集控方案在浦梅鐵路的應用［J］.鐵道通信信號，2022（5）：87-91.

［2］黃永紅.CTC系統調度安全風險研究及防控對策［J］.鐵道運營技術，2020（4）：21-22.

［3］胡華彬.高速鐵路列車調度指揮仿真實訓系統研究［J］.中小企業管理與科技，2015（4）：275-276.

［4］趙亞鵬.高速鐵路車站信號仿真培訓系統研究與設計［D］.成都：西南交通大學，2015.

［5］王大魯.車站接發車仿真系統研究［J］.中小企業管理與科技，2016（2）：250-251.

（編輯 姚 鑫）

Design and implementation of high-speed railway train operation simulation training system

Zhong Yuhua¹， Li Bing¹， Dai Yuxin¹， Peng Jia²， Cheng Jinru³

（1.School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University School， Chengdu 611756， China;

2.School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University School， Chengdu 611756， China;

3.School of Mechanical Engineering， Southwest Jiaotong University School， Chengdu 611756， China）

Abstract： In order to avoid the limitation of their own business level， decision-making ability and handling experience， the train personnel of high-speed railway station can not deal with emergencies quickly and accurately. In this paper，computer information technology is used to simulate the real working environment of train personnel in high-speed railway station， and the simulation training system of high-speed railway train is developed.In this paper， the overall framework of the system is studied， the overall technical scheme of the system is designed， and the functional design of the high-speed train simulation training system is completed. Finally， the experimental case is designed， and the simulation training is carried out through the simulation system， which verifies the feasibility of the training system.

Key words： emergency handling of high-speed rail services; training system; simulation training