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车站接发车仿真系统研究

王大鲁

摘 要：针对我国铁路调度指挥模式下应急值守人员、既有线CTC区段调度集中模式下的车站值班员的实际操作的机会较少的特点，本文通过可视化软件开发工具Visual C++构建了一套接发车仿真系统，对系统的结构和设计模块、创新点等方面进行探讨。
关键词：仿真系统；系统设计；模块；实现功能
目前高铁车务应急值守人员、CTC区段调度集中模式下的车站值班员不参与行车，发生设备故障等情况转入非常站控模式时，需要单人单岗办理高密度列车的接发车作业和应急处理工作，对车站车务人员的实际操作水平要求较高。虽然这些职工干部普遍经历了岗前资格性培训、岗中适应性培训和日常天窗点内演练，但在实施的过程中还存在岗前资格性培训时间紧，模拟设备与实际脱节。岗中适应性培训资源有限，天窗演练范围有限，厂家模拟培训设备难以满足需求等问题。
研制一套纯软件形式的系统，对车站车务人员、车站值班员进行培训工作，使其打牢岗前资格培训的基础，提高岗中培训的质量，增强日常培训的适应性，以弥补现在培训工作的不足，降低铁路行车风险
1 系统总体结构
1.1 系统网络架构 系统采用客户端-服务器模式的主从网络架构。这种网络体系结构的可伸缩特性使得系统能够灵活改变规模，满足了不同层次用户的需求。对于多站实训用户来说，需要作为教学授课设备，那么就采用一服务器多客户端的典型布局。对于单站用户来说一个服务器和一个客户端构成的系统即可满足要求。也可以把客户端和服务器布署在一台机器上构成最小规模系统（如图1-1）。
1.2 系统软件结构
车站接发车作业仿真系统为完成系统业务培训需求，将本系统功能分布在教师机和学员机上。
学员机，需具备人机对话功能及站场模型构建功能，主要是通过各种与接发车作业相关的控制命令，形成各种进路操作命令。二是完成联锁功能，对人机对话部分形成的进路操作指令根据联锁逻辑运算结果和教师机的命令（设置站场设备的状态与故障、邻站申请改方等命令）进行处理。
教师机，可实时监控任何一台学生机的操作过程，为全部或部分学生机设置信号机、道岔、轨道电路等站场设备的状态与故障，模拟邻站，发布行车作业命令。记录所有学生机的操作过程并可回放，以便于技术考核及评比。系统功能模块如图1-2所示。
用户管理模块：在学员机上，用户管理模块记录登陆用户的身份、登陆时间、退出时间、模拟操作内容等信息，并能够通过网络传给服务器（教师机）。在教师机上，用户管理模块除了能够实现对于用户信息的记录、管理、查询外，还可以针对用户、或者针对故障进行指标统计分析。
状态显示模块：主要指站场示意图及信号设备状态显示功能模块，站场示意图及信号设备状态显示功能模块采用与车站现场实际联锁系统完全一致的仿真界面，通过在系统底图上刷新信号设备的方法实现站场设备实时状态的模拟显示。
人机对话模块：将进路的建立和命令的执行、取消等信息传入下一模块并予以解析，同时接收信号机、道岔和轨道三者的状态更新。人机对话的功能包括：操作信息处理、表示信息显示、维护与管理信息处理。
联锁功能模块：控制系统按照各项参数的设置来实现道岔、信号机、轨道区段、进路等的操作逻辑。以进路操作中人工解锁子模块设计为例。
当进行人工解锁进路操作时，人工解锁子模块首先需确定待解锁的进路是否存在，即确认进路之前的锁闭状态，在进路存在的情况下检查接近区段是否空闲、信号是否曾开放和进路是否空闲，若上述条件均满足，鼠标移动到“总人解”按钮上，光标会变成小手状，点击鼠标左键，弹出密码确认框，输入确认密码后“总人解”功能按钮生效，开始10s延时。如图1-3所示为人工解锁子模块流程。
模拟邻站模块：主要功能是在收到客户端发来的邻站配合请求后，根据收到的信息，生成带有邻站配合操作按钮的邻站模块，来配合发出请求的客户端车站的改方接发车操作。
运行图导入模块：通过文件提取的模式，将车站列车运行图数据导入到系统中并转化成控制模拟练习的流程信息加以利用。
网络通信模块：采用星型的拓扑结构配合转发功能实现系统总线型的逻辑结构。
故障设置模块：实现对指定客户端（学员机）上的车站的选定信号设备进行故障状态的设置。教师机上的网络通信模块的主要逻辑是收到发客户端（学员机）发过来的命令就做出处理，而收到客户端发给其他客户端的命令就转发并记录。
2 系统界面设计与实现功能
2.1 系统界面设计技术实现方案
一个软件系统的所有人机交互过程都是从系统界面开始的，所以设计一个布局合理、功能清晰的形象生动的界面对于开发软件系统来说是很有必要的，也是衡量开发应用系统的一个十分重要的指标。
MapX是一个基于ActiveX（OCX）技术开发的可编程控件，使用它来操纵MapInfo地图格式数据，实现了大多数MapInfo的功能。在VC开发环境中，只需要在设计阶段将MapX控件放入窗体中，并对其进行编程，设置属性或调用方法或相应事件，即可实现数据可视化、地理查询等丰富的地图系统功能。
借鉴MapX这种应用方式的优点，将车站电子地图图形绘制、显示、状态控制等封装成一个OCX控件，将功能暴露成接口供调用，该OCX控件可轻松放置在对话框、视图等位置，进行简单的接口调用即能实现指定车站图形的显示。开发成OCX控件的方式，具有以下几个优点：①程序实现相对较独立，可定义控件自身的事件、方法和属性，比如设置背景色、网格密度等；②将OCX控件可以很容易的放置到运行图程序中来，比如嵌入视图、嵌入对话框，通过简单的接口调用，完成相应的工作。
因此，程序采用Visual C++平台开发，采用单文档（SDI）多视图程序结构框架。在视图中嵌入OCX控件。通过调用OCX提供的相关接口，实现数据读入，图形显示，图形操作等功能。
2.2 系统实现功能 系统提供与车站现场计算机连锁系统完全一致的仿真界面，而且采用完全一致的操作方式。相比目前使用标准站型或者通用站型的计算机联锁系统来说，优势是不言而喻的。本系统还可实现对信号设备的操作和对进路的控制。信号设备基本操作包括对道岔、信号机、股道的操作，本站信号设备故障操作，如道岔的总定总反、信号机的钮封钮解等；进路的控制主要体现在本站在完成接发车作业操作时的排列进路、取消进路、建立引导进路、解锁引导进路等。同时系统简单直观地实现了邻站配合下的区间闭塞办理模拟功能。系统通过设定通用邻站模块的方式实现了接发列车时办理闭塞的流程：根据学员机的设置来选择本机、教师机或者其他学员机来担任邻站的角色，配合学员机与邻站之间的区间在有车占用和无车占用情况下的改方、接辅助、发辅助等闭塞办理操作。而担任邻站角色的对象（教师机或者其他学员机）不需要设置或者存储任何邻站的信息，使得需要邻站配合的操作可以方便、直观地模拟实现，且操作简单，和现场操作一致。系统实现与全路列车运行图编制系统的连接，可以从全路列车运行图编制系统中导入本站的列车运行图数据，来指导车务人员系统地进行与日常运行情况完全一致的模拟训练活动，提高模拟演练的效率。系统提供考核功能，不仅将针对车务的职教工作的形式由书面变成了具体的操作，而且记录、指标统计功能更是让职教工作的内容更具有针对性，使得职教工作的水平得到提升。
3 系统特点
本系统与现有的其它计算机联锁培训仿真系统相比，主要有以下几个特点：①系统通过设定通用邻站模块的方式实现了接发列车时办理闭塞的流程：根据学员机的设置来选择本机、教师机或者其他学员机来担任邻站的角色，配合学员机与邻站之间的区间在有车占用和无车占用情况下的改方、接辅助、发辅助等闭塞办理操作。而担任邻站角色的对象（教师机或者其他学员机）不需要设置或者存储任何邻站的信息，使得需要邻站配合的操作可以方便、直观地模拟实现，且操作简单，和现场操作一致。②系统不仅提供信号设备的各种故障设置功能，而且还支持通过设置列车的各种运行参数来模拟列车走行。这样学员就可以根据设置，在系统设备发生各种故障或者非故障的情况下，对应不同的列车走行情况，进行相应的设备控制操作。不仅使得故障模拟更接近站场实际情况，而且便于学员进行有针对性的实训操作。③系统实现与全路列车运行图编制系统的连接，可以从全路列车运行图编制系统中导入本站的列车运行图，提高模拟演练的效率。
4 结束语
系统具有造价低、适应不同站型、不同型号的计算机联锁系统等特点。本文讨论了其系统设计的部分内容、实现的功能，在系统关键问题处理部分体现了系统的特色，提供了系统构建的思路。系统完成后，极大地改善了车务作业人员培训状况，能够保证车站作业人员日常培训和岗前培训质量及效果，提高车站作业人员操作技能和非正常应急处理水平，有效消除由于误操作带来的行车事故隐患。
参考文献
[1]祝建平.铁路列车运行图编制与管理工作的思考[J].铁道运输与经济.2009，31（2）：19-21.
[2]吕红霞.全国铁路列车运行图系统数据量分析及其内存管理研究[J].铁道运输与经济.2002，24（5）：43-44.

-全文完-