铁路运输管控一体实验平台设计与研究

2013-09-08王顺利孙景冬王淑伟

实验技术与管理 2013年8期

王顺利，孙景冬，王淑伟

（1.西南交通大学峨眉校区交通运输系，四川峨眉 614202；2.西南交通大学峨眉校区电气工程系，四川峨眉 614202）

西南交通大学峨眉校区铁道运输、铁路信号、测控、计算机应用等专业是以培养铁路运输组织指挥、通信信号设计维护、计算机应用等人才为目标。随着高速铁路的快速发展，在目前使用新型的运输指挥及设备控制手段的情况下，原有的人才培养方案及理论、实践教学体系已不能满足新形势下人才培养的要求，而在职人员也缺乏相应的职业技能培训和鉴定平台。因此运用仿真技术构建现代铁路运输（接近真实的运输）工程环境，建立集教学、培训、职业技能鉴定和技术服务一体的多功能教育培训中心是铁路仿真教学领域开发建设的必然趋势之一。

1 铁路运输管控一体实验平台总体介绍

铁路运输管控一体实验平台是以现代铁路运输的技术设备特征和运用水平为蓝本，以运营管理和信联闭技术为主线，将相关学科有机整合，使学生对现代铁路运输的运行机理有较为直观的、本质的理解。利用该实验平台还可有效培养铁道运行专业学生的计划编制、调度指挥及有效运用技术设备等能力；针对铁路信号等相关专业的学生，培养其铁路信号设计、开发、检测、维修等能力［1］。

该实验平台以广深铁路广州至深圳区段为模拟对象。广深铁路全长147km，为一级铁路干线；广州东至深圳段均为四线，其中I、II线分别为上行和下行的、最高时速为200km的高速线路，目前仅供动车组列车行走；而III、IV线分别为上行和下行的最高时速为140km的普速线路，供普通客运和货运列车行走。实验平台系统框图如图1所示。其中包括：行车调度控制台负责对全线车流进行调度指挥，中间站设车站值班员及信号员负责对车站接发列车作业进行指挥，编组站为平湖南编组站。模拟平台采用SAM系统，设车站值班员、信号员、站调、区长、车号，负责对编组站作业进行模拟仿真；按比例建有平湖南编组站沙盘，沙盘上的车流作业及显示与编组站仿真平台同步运行，实现管控一体实验室的控制部分。由以上分析可知，管控一体实验平台有4个子系统：行调子系统、车站接发列车子系统、SAM编组站仿真子系统和沙盘控制及同步显示子系统。

图1 管控一体模拟系统框图

2 行调子系统

（1）仿真各列车调度指挥系统（TDCS）或CTC调度台列车运行图终端及调度命令终端所有功能和操作界面，接收日（班）计划系统信息及管辖区段内的各车站报点。综合考虑车站股道安排、运行时分、运行条件、正晚点及车辆移动等因素，对列车运行图编制情况进行智能评价。行调子系统系统框图如图2所示［2－3］。

图2 行调子系统结构图

（2）仿真CTC调度台调度控显终端所有功能和操作界面，调度员可通过该系统进行信号机、道岔、按钮及进路信息等任何操作，并可设置轨道电路红光带、道岔无表示等故障。行调台仿真界面如图3所示。

图3 行调台仿真界面图

（3）根据列车运行调整计划自动触发进路，模拟列车自动运行及车站报点。

（4）系统可设计各类非正常情况行车应急处置场景，制作视频演示标准作业流程，同步进行语音讲解；调度员可选择各类应急处置场景重复进行训练，操作完毕后系统自动评分，并逐项列出存在的问题；并可实现列车调度员、助理调度员、值班副主任、客运调度员和动车调度员等多岗位协同应急训练。

（5）系统设教练台，指导教师根据情况设置不同行调台操作场景，以适应多人、同时进行调度指挥训练。指导教师根据需要，在调度指挥训练时，设置非正常情况下行车场景，增加调度员应急指挥能力；调度员特定场景作业指挥完毕，系统对调度员的调度指挥的重要参数进行分析，并对整个调度指挥过程进行综合评价。

3 车站接发列车子系统

车站接发列车子系统包含仿真CTC调度台车站控显终端所有功能和操作界面，提供了车站仿真环境，系统界面如图4、图5所示，可实现如下功能：

（1）在仿真CTC调度模式下，实现车站控显终端的所有功能和操作界面。

（2）在仿真CTC调度模式下，实现车站值班员作业界面所有功能及操作界面。

（3）在车站控制模式下，可以设置各类设备故障，如进站信号机故障、轨道电路红光带、道岔挤岔、轨道电路故障不能解锁等，以提高车站人员非正常情况下接发列车能力。

图4 车站接发列车子系统车站值班员界面示意图

图5 车站接发列车子系统信号员界面示意图

4 SAM编组站仿真子系统

SAM编组站综合自动化系统是以编组站调度指挥与集中控制为核心的综合管理与控制系统，编组站子系统由如下构成：

（1）编组站技术作业表系统。编组站技术作业表是对车站的站场运用、现车变化与调机作业过程的动态反映，也是车站调度人员组织车流进行解体、编组、出发全过程的真实记载。该系统可实现对车流在站内作业流程的安排及对实现车流的按小时推算。

（2）车号员作业系统。主要完成到达确报处理，系统自动接收上级处理中心转发到本站的确报，并提供方便的确报处理手段，还能根据CPS信息自动核对现车，减轻车号员工作强度，提高信息准确性。

（3）区长及站调作业系统。根据站调的集中推算结果自动编制各分区的调车计划，站调考虑全局最优，区长调车考虑各场计划最优；区长控制调车方案的执行，计划的修改、下达、调整，检查计划的执行结果；区长能通过系统随时看到解体、编组、取送计划在现场实际的执行情况和执行时间，并根据系统的自动提示，在系统帮助下进行检查调整；现场实际作业信息可通过该系统及时反馈至作业计划编制与调度指挥系统，以自动铺划作业大表的实际线，站调中心的显示墙将实时显示编组站的真实现车分布和正在进行的作业。人工调车计划编制系统包括钩计划编制和钩计划管理。

（4）值班员系统。实现行车日志管理计算机化，接收和调整到发线使用计划，确认列车到发时刻和线路状态，对到发车流进行作业指挥。

5 沙盘控制及同步显示子系统

该系统为平湖南三级三场编组站按比例的可控沙盘模型，通过对编组站仿真子系统的数据采集，实现沙盘与模拟系统的同步显示。沙盘控制及同步显示子系统主要包括：与运输系统的通信接口，主要完成数据采集机控制系统与上位系统之间的数据通信；沙盘仿真设备通信总线系统负责将沙盘仿真设备串行连接，便于控制及数据采集；模型机车无线控制负责通过采用无线信号实现对模型机车的控制和信息反馈；信号机、轨道电路、道岔沙盘设备的仿真，负责对每个设备处理外观模型，并设计相关的驱动电路及命令解释程序等［4－5］。