接发列车网络模拟演练系统研究与开发

朱 杰 上海铁路局徐州车务段

1 系统设计原则

1.1 安全性原则

接发列车网络模拟演练系统的研制与开发，是基于既有运行计算机联锁设备系统不能随便用来进行培训和考核，而通过对实际计算机联锁设备系统进行模拟，在不影响现场生产的基础上对相关人员进行培训和考核，但计算机联锁系统是高安全性设备，因此，设计接发列车网络模拟演练系统也要以安全性作为基本原则，具体体现在故障导向安全上。在设计软件时，凡是不安全的代码都按照最安全的方式执行，凡不确定性因素都按照不安全因素处理，避免出现错误显示和误导。

1.2 可靠性原则

设计接发列车网络模拟演练系统程序时，考虑各种情况并进行容错处理，避免出现错误时程序崩溃或出现错误结果。因此，需要在设计程序时对每种情况都进行考虑并处理，无法预料的结果也需要进行默认操作处理。

1.3 前瞻性原则

设计接发列车网络模拟演练系统程序时，要充分考虑铁路技术发展带来的应用变化，确保能在较长时间内满足业务发展需求。同时，为了保证系统的安全、可靠性，平台采用的所有技术均应是目前成熟的技术，硬件系统、操作系统、数据库以及关键设备等均应采用国际知名厂家的成熟产品，并预留各种接口，在需要进行扩展功能时能通过对程序或数据库进行简单修改，达到功能扩展目的。

1.4 易维护性和方便性原则

考虑到接发列车网络模拟演练系统程序操作人员较多，操作人员对本系统熟悉程度不一，本设计充分考虑现场操作人员实际情况，通过直观的界面、简便的操作，少量的维护，将整个系统对应用和后台维护人员的依赖降到最低。

2 系统特点

接发列车网络模拟演练系统是在利用计算机技术和远程网络技术，模拟一个全面的列车运行环境，能模拟监督列车运行，实现区段站间统一调度，同时能在列车运行过程中，实时随机设置故障，以提高车站值班员的应急处置能力，更好地理解和掌握新设备技术性能。系统功能特点主要包括：全程调度、远程控制、记录回放、个性化车站、可靠性训练五个方面。

2.1 全程模拟

系统包括当前徐州车务段所有车站的调度区段，可全程模拟、监视列车运行情况，同时观察多车站值班员操作规范及与邻站的配合情况，实现区段统一调度功能。

2.2 远程控制

系统可远程连接各个车站子系统，做到车站联锁和区间闭塞相结合，本地操作和远程控制相结合，达到远程教学目的。

2.3 记录回放

系统可对网络操作演练过程全程记录，包括屏幕录像和语音记录，可进行回放检查、确认和分析。

2.4 个性化车站

车务段所属40个车站联锁设备单独进行设计，与现场车站设备的型号和操作方式一致，包括卡斯柯CIS-I型计算机联锁系统、北京交大EI32-JD型计算机联锁系统、铁科TR9型计算机联锁系统、铁科TYJL-II型计算机联锁系统，使车站值班员演练时有针对性、亲切感，更容易理解和掌握设备性能。

2.5 可靠性训练

该系统除对新设备技能要求外，加强了人的应变能力及可靠性研究。该系统可仿真实现计算机联锁的所有功能，可进行实际列车、调车运行状态和情景发生的模拟，正常运行的模拟及设备故障发生情况的模拟等，为车务人员提供了真实、形象的培训教学环境。

3 系统的构成

（1）系统结构（见图 1）。

（2）本系统分为学员机和教练机，学员机分散于各个地方车站，教练机根据实际使用情况，可以在地方车站或车务段（控制中心）。当学员进行练习时，学员可以同时启动学员机和教练机，这样学员就可以自己在教练机上设置故障、在学员机上处理故障；当进行培训或考核时，学员在地方车站（或统一教室内）开启学员机，教师在车务段（控制中心）开启教练机，教师设置故障，学员处理故障。同时，车务段（控制中心）内设置大屏幕，将学员操作显示在大屏幕上，让更多的学员或领导观摩。

图 1系统结构图

（3）系统软件分区段模拟各个车站实际情况，列车可以按某速度由A站出发，经过B站，C站……N站，分别由A站、B站、C站等相应车站值班员进行接发列车作业操纵，在车务段远程控制中心，可分别看到相应情况，同时在列车运行过程中，可由车务段控制中心的教练机上设置各种不同的故障，包括车站计算机联锁及区间闭塞设备故障，车站值班员按照《技规》、《行规》、《站细》等规定进行非常情况下的作业方式处理。车务段控制中心的管理人员可通过学员机观看现场车站值班员操纵作业情况，并根据现场状态，对操作进行评判。

4 系统功能

本系统操作通过左键点击信号机办理进路和右键点击相应设备选择对应菜单进行功能操作，这样能统一故障设置功能。系统分基本功能，子系统功能和故障模拟功能。

4.1 基本功能

（1）办理进路、取消进路；

（2）办理道岔总定/总反；

（3）办理道岔单锁/单解；

（4）办理道岔封闭/清封闭；

（5）办理区段封闭/清封闭；

（6）办理信号封闭/清封闭；

（7）办理区间辅助；

（8）模拟列车区段运行；

（9）设置车次；

（10）设置列车速度。

4.2 子系统功能

（1）服务器记录各个车站或控制中心登录状态；

（2）学员机和复视机同步显示；

（3）教练机控制多个站场，并显示其所有状态。

4.3故障模拟部分功能

（1）道岔挤岔故障；

（2）道岔失去表示；

（3）区段占用；

（4）轨道电路故障；

（5）有车无表示；

（6）信号机灯丝断丝；

（7）区间红光带或占用故障。

5 设计原理

5.1 界面设计

本系统学员机界面按照现场实际界面设计。教练机界面采用全新的操作方式，鼠标左右键结合，右键弹出菜单，左键选择菜单、办理进路等，操作直接在设备上点击左右键操作，设备状态直接显示在设备上，这样系统界面简洁美观，操作方便，在基本不改变行车人员现有的习惯认识的同时，能更生动的描述站场形态，让行车人员能更快、更准的适应新系统的使用。

5.2 软件结构（见图2）

图 2 系统软件模块结构图

系统以联锁软件模块为基础，联锁软件模块通过数据库管理模块读取数据库数据，并根据变化，通过数据库管理模块实时更新数据库；同时联锁软件模块通过计算界面管理模块送人的操作等信息，得到需要更新的界面数据或错误报警数据，返回到界面管理模块或报警模块，界面管理模块和报警模块收到数据信息，立即更新界面信息或发出报警；报警信息会通过数据库管理模块保存报警信息，同时发送到界面显示报警信息。从系统功能来分，系统软件可分为：接发列车控制模块、联锁功能模块、联锁信息数据库管理模块、通信模块和语音模块等几大类，各个模块相辅相成。

6 开发环境

6.1 运行环境

6.1.1 硬件

（1）服务器：要求操作系统为Windows系列，网络能连通所有车站和控制中心；

（2）车站操作机：要求操作系统为Windows系列，网络能连通服务器和教练机，屏幕分辨率为1280×1024；

（3）值班员操作机：要求操作系统为Windows系列，网络能连通教练机，屏幕分辨率为1280×1024；

（4）教练机：要求操作系统为Windows系列，网络能连通服务器和车站操作机，屏幕分辨率为1280×1024×N，N表示N个屏幕；

（5）大屏幕：可以为大屏幕显示器或电视机，可以为多个组合，连接值班员操作机。

6.1.2 软件

（1） 操作系统：Windows系列、Office2000以上；

（2）数据库管理系统：Microsoft Access；

（3） 编程工具 ：Microsoft Visual Basic 6.0。

6.2 开发环境

（1）系统采用Microsoft Visual Basic 6.0开发工具，Microsoft Visual Basic 6.0是比较常用的面向对象的开发工具，在界面设计、处理上具有很强的优势，该系统的界面控制占据较大的内容，使用Microsoft Visual Basic 6.0开发能更快、更方便完成系统。

（2）采用微软的Microsoft Access数据库，它于Microsoft Visual Basic 6.0兼容性好、速度快，适合本系统的中小型数据库要求。

7 技术关键

7.1 各个对象的灵活运用

对车站行车的三大联锁设备，因其各自在相同的情况下显示和动作都一样，属同一类实体，因此设置了三个ActiveX 控件：SignalNew、Switch、Section，分别对应信号灯、道岔、无岔区段和股道区段。将它们封装起来，并向应用程序提供接口，以改变设备的状态。利用此技术还可实现站场图形的CAD，即站场图可由此三类控件的实例拖放绘制，且各节点的静态数据可在各控件的属性页里录入，而无须象传统的CAD那样一笔一划的画站场图。这样可以很方便的配置不同站场图的学员机，使学员机之间形成一个相互联系、相互制约的有机整体。

7.2 数据库技术

对于车站站场进路的各种联锁条件，预先录入数据库，在程序执行期间查询数据库，库表有进路表、进路条件表、模拟进路表等。利用数据库，可使编程简化，减少布置站场图时录入的静态数据。所有进路信息、站场信息都录入数据库内，相对信息量比较大，但是，这样比较方便后期的调试、修改和维护。

7.3 软件开发平台和开发工具

微软公司的Windows操作系统是当前最为流行的系统平台，在此平台上开发的应用系统，具有开发周期短、维护方便、界面友好、使用方便等特点。Windows平台与微软最新的NET开发包的有机结合，再加上Access数据库的运用，使得系统更加稳定、界面友好、操作方便。

8 应用前景

接发列车网络模拟演练系统是实行车站联锁、区间闭塞、多站联动、远程控制等多功能一体化的系统，可以提升车务站段行车人员技能，提高接发列车作业的质量，减轻行车人员的劳动强度，对增强技能、保证安全、提高效率起到保驾护航的作用。该系统的研究与开发在铁路运输生产中必将发挥积极的促进作用，有着十分广阔的应用前景。