车务行车作业综合演练和考核系统研究

盛益军 上海铁路局嘉兴车务段

车务行车作业综合演练和考核系统研究

盛益军 上海铁路局嘉兴车务段

从车务安全管理的角度出发，针对基层行车作业人员技能的薄弱环节，从设备操作、作业配合、规章掌握等方面对车务操作仿真演练技术进行了研究，提出完全切合车站实际需求的综合型模拟仿真实现方案以及以此为基础的演练和考核系统运用方法，系统实现车站行车作业全过程的设备操控、标准作业过程的模拟演练，具有良好的应用意义。

车务；综合演练；过程仿真

1 引言

接发列车作业安全是车务安全的重点和关键，如何确保车站作业人员能及时正确办理各项接发列车作业，是保证现场安全的重要因素。近年来，随着铁路的快速发展，路网日趋完善复杂，铁路行车密度、行车速度不断提高,尤其是车站衔接方向越来越多，同时各种制式的地面设备、车载设备等新设备和新技术不断投入运用，这些情况对车站值班员、车站信号员等现场行车作业人员的作业技能和应急处置能力提出了更高的要求。因此，如何加强车站行车人员的教育培训，切实提升作业人员的实作技能和技术业务水平，显得尤为重要。

长期以来，车务职工的技能培训基本是通过集中培训、老师授课以及现场跟班学习等手段来实现，近年来技术手段的进步，各车务站段也陆续配备了很多类型的计算机联锁、CTC等实作演练仿真系统，这些系统大大提高了车务技能培训的效果，但在使用过程中，也还存在一些不足，主要是：

（1）系统集成度不够，实用性不强。各种仿真和培训软件一般都相对功能比较单一，难以满足现场职工多元化培训实作演练的需求，例如联锁仿真软件只能进行特定联锁制式的操作演练功能、CTC仿真软件只能进行特定CTC制式的操作演练功能。缺乏一个具备与车站实际情况一致的联锁、CTC操作演练功能的集成操作环境。

（2）系统实作演练功能还需要拓展。目前应用的仿真演练软件一般是仿制既有信号设备人机交互界面，仅仅按照联锁关系、CTC自律规则对操作者进行约束和考核，但缺乏对于同样重要的执行规章制度、作业流程和作业标准（包括非正常情况下的作业标准）等方面的演练和考核功能。

（3）系统软件缺乏动态更新。目前应用的仿真演练软件基本上是按照指定车站、指定时间的静态站场数据开发的，随着时间的变化，一些车站发生了站场改造、信号设备升级等情况，但培训仿真软件数据有时不能及时更新，造成与现场实际情况脱节，演练效果受到严重影响。

（4）系统结构相对落后。随着移动互联网、云计算等现代信息技术的发展，目前固定安装在一个固定场所进行集中操练、培训的方式已经略显落后。尤其是车务段点多线长，集中式的培训操练系统，适用性不强，利用率不高。

（5）对演练培训的考核评价难度大。由于车务站段集中培训难度大，日常往往采用在各中间站设置演练教室或练功房，由车站自行组织培训和演练，对演练的真实情况和效果并不能完全掌握，很难对各站的实作演练的效果进行准确评价。

综上所述，研究开发一套切合车务系统工作特点和实际需求、充分利用现代信息和网络技术的车务行车作业综合演练和考核评价系统（以下简称系统）是非常有必要的。

2 系统功能

本文研究的综合演练系统主要功能包括联锁仿真、CTC/ TDCS仿真、列车运行仿真、作业过程和岗位协同仿真、场景管理、故障设置和非正常演练、自动评分考核、数据管理等八大部分。

2.1 联锁仿真

系统具备联锁系统仿真功能，基本联锁关系硬参照联锁系统技术条件，操作显示界面应分别可仿真目前主流的6502电气集中以及铁科、通号、交大、卡斯柯等公司的计算机联锁设备制式。同时，还具备自动闭塞、半自动闭塞等区间设备仿真及站间联系功能。

2.2 CTC/TDCS仿真

系统配备CTC/TDCS模拟功能，基本功能参照CTC技术条件，操作显示界面仿真主流CTC厂家，在车站层面包括行车日志、人工报点、阶段计划和调度命令签收、CTC进路序列、CTC控制台等功能；另外，还应该具备调度台仿真功能，包括列车运行计划编制（运行图）和调度命令编制等，并具备类似调度中心的区段画面显示功能，直观显示全部车站的演练情况。CTC/TDCS仿真应该和联锁仿真完全联动，实现信息同步显示和CTC模式转换。

2.3 列车运行仿真

系统应具备列车及调车运行仿真功能，可按照指定的列车（调车）速度、列车（调车车列）长度模拟列车运行，按照联锁仿真指示的信号显示和进路顺序占压轨道电路，同时，可以响应对司机的指令包括交付调度命令、行车凭证以及指示开车、停车等。另外，系统也具备常见的机车换挂、区间救援等相对复杂情况的仿真功能。

2.4 作业过程和岗位协同仿真

系统能实现车务行车作业全过程演练，除了车站值班员（信号员）对联锁、CTC/TDCS设备的操控外，另外还包括与相关岗位的联系以及外勤助理（扳道员、引导员）等岗位的室外作业。系统应能提供相应的仿真手段，比如“指派胜任人员确认道岔位置”、“通知电务人员处理”等，并且能按照管理人员设定的标准作业程序对作业过程进行检查和考核。

2.5 场景管理

系统可以通过制作并预存场景配置文件的方法为学员提供一个演练环境，场景配置应该包括列车计划、线路占用状态、设备故障状态、特殊行车条件（调度命令）、作业流程考核条件等。在学员演练时，可以调入某一场景，则相关的状态、条件、列车自动出现、生效。

场景一般是典型故障或者特殊情况的作业环境，站段专业部门可以针对本单位的实际情况，及时总结本系统发生的设备故障和应急处置情况制作故障场景，或者在列车运行图调整、新线接入、施工等情况变化时制作相应演练场景。

2.6 故障设置和非正常演练

管理人员可以在场景中设置故障条件，场景中设置的故障条件可在指定的时间和地点自动出现；或者在演练过程中，通过教师机监控界面动态为学员设置故障条件。可以设置的故障至少应包括：（1）信号设备故障：区间、站内红光带、列车占用丢失、信号机故障（灯丝断丝）、道岔故障、区间方向电路故障等；（2）施工封锁或者灾害故障：断轨、坍塌或者落物、风雨灾害；（3）其他设备故障接触网停电、机车车辆故障等。

故障设置后，学员必须按规定的流程进行处置后，列车才能继续模拟运行。

2.7 自动评分和考核

系统应可以完整、准确记录学员的所有操作行为，根据系统设定标准作业程序的要求，可以识别学员违反联锁关系、违背CTC自律规则、违反作业标准的操作等，并进行自动扣分处理。同时，也可按照管理人员设定的流程作业要求对学员的操作顺序和作业环节进行检查，并自动统计得分。在演练时，系统自动进行全过程摄像和录音，由管理人员后期进行分析和评价。

2.8 数据管理

系统实现对车站作业的完全仿真，系统须纳入与实际一致的站场布局、信号设备数据、《站细》数据等，并且具备数据动态管理功能，当现场设备情况发生变化时，可以方便地进行数据修改和升级，确保仿真演练环境与实际完全一致。

3 系统结构

3.1 系统构成

综合演练系统是一个网络化计算机系统，包括服务器、教师机终端、学员终端以及网络设备组成(参见图1)。

图1 系统网络结构

演练服务器是系统的数据和逻辑处理核心，具体功能包括（1）数据存储：基础配置数据、演练过程数据；（2）业务逻辑：联锁和CTC仿真后台服务、列车运行模拟、场景管理和故障自动触发等；（3）数据交换：各终端之间实时信息交换等。

教师机终端是为管理人员提供演练和考核过程中的操作监控、场景控制以及作为调度员配合下达行车作业计划等。

学员机终端是为参加演练的学员提供相应岗位或者车站的操作终端，操作界面和实际情况一致，一般包括计算机联锁终端和CTC终端两个界面，并且可以按照场景要求进行模式转换。

系统采用的网络方式可以根据情况采用：（1）局域网，适用于集中式的培训基地或者培训教室；（2）铁路办公网，适用于在站段集中控制下，所辖车站分别配置学员终端，同时接入实现分布式在线演练和考核；（3）互联网，适用于员工自助学习，或者在不具备办公网的线路采用。

3.2 系统逻辑结构

系统软件类似Client/Server架构，主要业务逻辑和数据处理由后台服务软件模块负责，操作界面仿真则由前台终端软件模块负责。参见图2。

图2 软件逻辑结构图

其中教师控制模块包括场景控制操作界面、演练监视界面、调度台仿真界面等，功能是为演练考核的管理者提供监控手段。

学员操作模块包括联锁控制台、CTC控制台界面、调度电话仿真界面，功能是为学员提供和实际工作一致的作业条件。

后台服务模块包括：（1）线路及设备基础数据维护模块，功能是管理站场线路、信号、规章等基础数据，并向其他模块提供数据分发；（2）现场信号仿真模块，功能是通过软件逻辑实现轨道占用/出清/锁闭、道岔定/反位、信号机灯光显示等基础仿真功能；(3)联锁逻辑仿真模块，功能是按照计算机联锁技术条件实现信号、道岔、轨道电路之前的联锁关系，并执行联锁操作界面模块和CTC自律仿真模块发来的按钮指令；（4）CTC自律仿真模块，功能是按照CTC技术条件实现的控制模式转化、进路序列生成、自动排路、自律规则检查等，执行CTC操作界面模块的操作指令和以及按照下发的阶段计划生成进路序列，并按照场景要求进行自动触发；（5）列车运行仿真模块，功能是模拟列车运行；（6）其他岗位应答仿真模块，功能是仿真响应学员对调度电话的操作，自当按照场景设定给予回应；（7）场景条件设置模块，功能是按照场景数据规定的地点、时机产生设备故障条件、列车运行条件，或者自动设置相应的列车运行计划、调度命令等;（8）作业流程检查和考核模块，功能是记录学员的各种界面操作，针对操作的正确性、顺序、及时性，按指定的考核参数进行评分。

4 系统运用方式

4.1 标准站同场景比武模式

本模式是多组人同时使用同一个场景、同一个车站，由一个教师机控制，在完全相同的条件下进行演练。这种模式一般用于车务站段定期举行的技能竞赛，在本模式运行时，不同组人既可以在同一场所（段培训基地）也可以分别位于不同场所，但通过网络互联。如图3所示。

图3 标准站同场景比武模式图

4.2 并行演练模式

本模式是多组人分别按照不同场景进行独立演练，这种模式一般用于各车间/车站自行组织演练或者考核，用于车站

职工熟悉自己相关车站设备和作业方法。如图4所示。

图4 并行演练模式图

4.3 多站联合演练模式

本模式是多组人在同一个场景下，分别演练各自车站，并且信息互联互通，形成一个虚拟铁路网，列车运行可以跨越不同车站全局运行。这种方式可以有效演练车站之间的行车作业配合技能、区间设备故障时的处理方法等。如图5所示。

图5 多站联合演练模式图

5 系统应用

本文介绍的车务综合演练和考核系统通过较低成本的软件模拟方法提供了联锁及CTC设备操作仿真、作业流程仿真、非正常作业场景等全方位演练和考核整体解决方案。目前,该系统已经在上海铁路局嘉兴车务段进行试点应用，试用效果良好。一方面，车站职工通过同当前站场设备的实际情况相吻合的“实景式”演练，实现“所练即所用”，可以切实提高作业人员的执标水平和应急处理置能力，确保现实作业安全。另一方面，该系统通过技术手段自动实现对演练培训的过程监控和打分考评，提高岗位职工的培训演练的效果，也大大减少了职教等管理部门的工作量。同时，系统开发充分考虑了原先使用的仿真演练系统的设备和功能衔接，可以减少相关设备的重复投资。总的来说，该系统具有很好的实用性和经济性，非常值得应用和推广。

责任编辑：万宝安

来稿日期：2017-02-21