轨道交通综合调度实验教学仿真平台构建探讨

彭其渊　黄　鉴　邓灼志

关键词：轨道交通；综合调度；分散自律调度集中系统；实验教学仿真平台

摘要：随着计算机等技术在交通运输领域的应用，要求交通运输专业人才必须掌握综合调度的技术。为了方便学生实际操作，西南交通大学建设了数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台。它以分散自律调度集中系统为核心，由调度中心系统、车站仿真系统和网络传输系统三部分构成。并以教学平台框架结构为基础。将教学、科研与社会服务集成为一体，构建了数字化轨道交通列车调度员、助理调度员、综合维修调度员、车站值班员等综合调度指挥系统的仿真平台。实践表明，数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台分散自律调度集中系统方便了学生的现场实际演练，提高了学生动手能力，具有完善的教学、科研功能和良好的社会效益，对于培养交通运输创新型、工程型专业人才具有重要作用。

中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：1009－4474(2009)02－0035－04

一、综合调度实验教学仿真平台建设的意义

综合调度是轨道交通日常管理和行车指挥的核心。但在日常生活中，运输生产过程由于受各种不确定因素的影响，列车运行及铁路运输生产活动经常偏离运输计划。为了使运输生产运行状态正常化，我们必须经常分析运输生产指标的完成情况，进行车流分布预测，并根据具体的运输工作条件，调整车辆分布及列车运行。通过制定日、班计划贯彻运输调整措施，预防或消除运输生产过程中可能或已经发生的一些问题，保证车流正常分布，运输设备使用经济合理，从而使铁路运输部门按时完成或超额完成运输生产任务。

由于综合调度在轨道交通中具有重要地位和作用，使得调度指挥专业技能成为交通运输专业特色人才实践动手能力的重要组成部分。因此，在竞争日益激烈的市场中，轨道交通企业需要高校培养具有调度指挥能力的人员，这就给交通运输专业特色人才培养提出了新的要求，即要求培养的特色人才能对综合调度各方面的内容及具体实施细节有全面、深刻的认识，而要实现这一目标，仅靠课堂教学是难以完成的。这是因为综合调度过程与生产实际联系紧密，只有通过日常调度指挥训练，才能增强学生对综合调度的认识，使学生掌握调度指挥的本领。然而，在现实中运输生产单位出于安全和作业效率的考虑，学生即使在现场实习也很难有机会参与调度指挥方面的实际操作。为了解决上述问题，我们认为构建数字化综合调度实验教学仿真平台将是一种较为理想的选择。因为，数字化综合调度实验教学仿真平台不仅成本较低，所占空间较小，更为重要的是可以方便地仿真综合调度的全部过程，能为学生提供一个实践综合调度指挥的场所；它不仅可以帮助学生理解和领悟综合调度的相关理论知识，还可以满足学生动手的需求，适应了交通运输专业特色人才培养的需要。

同时，随着信息技术的发展，计算机、网络、多媒体等技术在交通运输领域的应用也越来越广泛，它将逐渐改变传统的铁路运输生产模式。这就要求交通运输专业人才应适应科技的发展，熟练地掌握先进的科学技术，特别是在运输生产中处于核心地位的综合调度指挥系统的相关信息技术，在此基础上熟练操作调度指挥系统。而综合调度实验教学仿真平台的建设为学生掌握、应用这些信息化技术提供了有利条件。同时，也为交通运输专业实验教学条件的改善和教师科学研究提供了技术保障。

二、综合调度实验教学仿真平台的基本原理与框架结构

1实验教学仿真平台的基本原理

数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台是以国内外最先进的调度指挥系统——分散自律调度集中系统为核心，根据轨道交通调度指挥的基础理论，将轨道交通综合调度指挥系统模块化、数字化，并利用计算机技术、网络技术和多媒体等信息技术建立的。而车站设备、列车运行则采用虚拟仿真技术实现。综合调度实验教学平台主要集成了车站列车接发、调车作业、轨道交通综合调度指挥，其中包括行车调度指挥、综合维修调度指挥、车站作业统计分析等功能。通过综合调度实验教学仿真平台可以让学生参与对轨道运输的组织、协调与决策的模拟仿真实训。

综合调度实验教学仿真平台设置与铁路运输生产现场保持高度一致，以达到对现场运输生产的高质量模拟和仿真。该系统采用了先进的计算机通讯技术、网络通信技术和现代控制技术，利用智能化分散自律设计原则，将同一调度区段内、同一联锁控制范围内所有车站(车场、线路所)的信号、联锁、闭塞设备纳入控制范围，通过计算机网络完成调度计划和调度命令的下达，由车站自律机按照调度计划进行自律执行，并由相应的外围设备采集铁路沿线的各种实时信息，再传送到调度集中的中央服务器，实现了列车跟踪、监督报警、运行图自动绘制、列车编组信息管理、调车作业管理、综合维修管理、列／调车进路人工和计划自动选排、分散自律控制等功能。系统具有较高的智能性，能够自动生成调度计划并依据计划自动选择适当的进路，控制相应的联锁设备动作。它能在列车运行调整计划的基础上，自动解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突，实现列车和调车作业的统一控制。

2实验教学仿真平台的框架结构

数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台由综合调度中心系统、车站仿真系统和网络传输系统三部分构成(见图1)。

(1)综合调度中心系统

综合调度中心系统主要由数据库服务器、调度集中服务器、通信前置服务器、大屏显示系统、行车调度员工作站、助理调度员工作站、综合维修工作站以及局域网等设备组成。其主要功能包括：①实时监控管辖范围内列车运行状态，制定、调整和下达列车阶段计划，查阅实际运行图，下达调度命令以及与相邻区段列车调度员交换信息；②编制、调整无人值守车站的调车作业计划以及领导调车工作，根据阶段计划和调度员的口头指令进行车站调车进路的排列；③具有直接遥控车站进路和其他信号设备的按钮操作界面；④掌握线路运营情况，仿真生产和运输指挥过程；⑤具有站场和运行图显示功能，辅助计划调度完成日班计划的生成和下达。

(2)车站仿真系统

车站仿真系统主要设备包括车站自律机、车务终端、综合维修终端、电务维护终端等。其中，车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，其主要功能包括：①接收存储调度中心的列车运行计划、调车作业计划等，并自动按计划进行进路排列，驱动联锁系统执行；②接收调度中心和本地值班员(信号员)的直接控制操作指令，经检查确认无冲突后驱动联锁系统执行；③确认进路的完整性和信号的正确性，并能对不正常情况进行处理；④能对列车及调车作业进行跟踪；⑤接收邻站的实际和计划运行图，接收调度中心和本站值班员的人工干预，调整进路及内部处理流程；⑥能对列车车次进行跟踪显示处理，可形成本站的自动报点信息。车站仿真系统不仅在纵向上能与调度中心有信息的交互，而且在横向上能与相邻车站有信息的交互。

(3)网络传输系统

网络传输系统为综合调度中心与各调度台的信息交换、车站与车站的信息交换，以及调度中心与车站之间的信息交换提供通道。因此，在实验教学仿真平台中一般采用局域网来实现。

三、综合调度实验教学仿真平台的设置

根据数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台的基本原理和框架结构，实验教学仿真平台分为综合调度指挥中心和基层车站两级调度指挥层。调度指挥中心设置列车调度员仿真平台、助理调度员仿真平台、综合维修调度员仿真平台；车站仿真系统主要设置车站值班员仿真平台及车务终端等。

1列车调度员仿真平台

列车运行是运输生产活动的重要环节。列车调度员负责指挥一个区段内与列车运行有关的生产活动，对列车运行进行指挥调整是其主要的职能，助理调度员和综合维修调度员均受列车调度员指挥。学生通过列车调度员仿真平台可以监控列车运行状况，负责组织和完成列车在车站到开、会让、通过等行车作业；同时，让学生学会合理地使用车站正线、到发线、调车线，实现日班计划。在列车运行紊乱的情况下，学生可通过仿真平台调整列车运行计划，控制列车、调车进路，尽可能使晚点列车恢复正常运行秩序。另外，学生还可以通过仿真平台向助理调度员下达中间站列车摘挂计划，同时指挥综合维修调度员及时、正确地发布调度命令。

2助理调度员仿真平台

助理调度员在列车调度员的领导下，根据列车调度员下达的列车运行计划，随时监控管辖各站列车进路和调车进路的排列情况。必要时助理调度员可以直接操纵车站信号、联锁、闭塞设备。学生可通过助理调度员仿真平台组织指挥调度工作，并根据日班计划、列车编组、车站站存车、装卸车进度等信息，及时编制调车作业计划，然后确认、修改列车编组顺序表、车站站存车等信息，并及时向车站仿真系统传送调车作业计划和列车摘挂计划。

3综合维修调度员仿真平台

综合维修调度员在列车调度员的领导下，加强与施工调度员、电力调度员的联系，按照月度施工方案和“天窗修”计划，及时编写施工、检修等调度命令。学生通过综合维修调度员仿真平台可以根据需要编写并下达施工、检修等调度命令，同时协助助理调度员监控管辖各站列车进路和调车进路的排列情况；遇到需要人工排列的进路时，应与助理调度员执行“二人确认制度”。

4车站值班员仿真平台

车站接发列车的工作，一般由车站值班员统一指挥。在调度集中模式下，综合调度中心是调度指挥的核心，行车调度员仿真平台是指挥行车的主要平台，助理调度员通过助理调度员仿真平台、综合维修调度员通过综合维修调度员仿真平台接收相关命令，并辅助行车调度员完成相应的行车、调车作业。因此，学生通过车站值班员仿真平台可以监控列车的运行。

当调度集中设备出现故障、发生危及行车安全的情况或设备需要维修时，调度指挥脱离分散自律系统控制转为车站传统控制模式，综合调度中心不再办理列车在站的行车作业。此时，学生可通过车站值班员仿真平台办理列车在站到开、会让、通过等行车作业，学会正确合理地使用车站正线、到发线，实现列车运行计划。

四、综合调度实验教学仿真平台效果分析

数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台自建成以来，已经为我校2003级、2004级和2005级的交通运输专业本科生260余人开设了“铁路行车仿真实验”课程。课程围绕该平台开设了8个实验，包括：电气集中条件下的接发列车实验、微机联锁条件下的接发列车实验、CTC设备原理实验、列车运行调整实验、CTC情况下调车作业计划的编制、调度命令的编发实验、车站技术设备运用及作业流程实验和阶段计划编制实验。学生通过开展基于数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台的相关实验，不仅掌握了综合调度指挥的基本原理，熟悉了分散自律调度集中指挥系统，而且在实际操作的过程中大大提高了他们的实践动手能力，这对培养学生的创新能力起到了一定的作用。另外，在学生外出进行现场生产实习之前，我们就先利用实验教学仿真平台进行演练，也解决了学生在现场实习时只能观看不能动手的难题，为学生日后走上工作岗位打下了一个良好的基础。

我校数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台不仅为交通运输专业本科生提供实验课教学，还为我国大批铁路相关工作人员、客运专线运营调度人员提供了实训平台，发挥了其强大的社会服务功能。同时，数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台还具有科研功能，为交通运输专业的研究生和教师深入科学研究、进一步开发轨道交通综合调度指挥系统提供了良好的研究条件。因此，数字化轨道交通综合调度实验教学仿真平台已经成为集教学、科研和社会服务于一体的多用专业平台。

(责任编辑舒莉霞)