铁路局调度仿真培训系统的建立与实施

卢万胜 上海铁路局调度所

随着近年来中国铁路的高速发展，我国的铁路现代化进程迈上了一个新的台阶。在调度集中条件下，列车调度员承担了更多的责任与风险。如何提高列车调度员的整体业务素质成为当前形势下亟待解决的一个重要课题。然而，调度集中条件下的设备正常运行时无需也不允许人为的干预，这就要求我们开发新的手段，利用仿真设备来模拟真实的工作环境以实现对列车调度员的培训、考核和评估。

1 系统要求

作为模拟真实工作环境的调度仿真培训系统，在总体上应具有能够完全模拟真实环境下的列车正常运行以及非正常情况应急处置，支持真实案例的再现和分析，同时，加入计算机辅助考核和评估功能。为了实现这些功能，对于调度仿真培训系统提出以下要求：

1.1 能够模拟调度日常工作的基本功能

系统在软件界面和操作方式上应与实际调度台完全一致，能完全模拟调度日常工作的基本功能，包括列车运行计划调整和下达、调度命令下达、临时限速设置、车站控制模式转换、自动排路控制、站场按钮操作等所有CTC系统功能。除此之外，系统可提供操作步骤提示，并具有培训教师介入操作的功能。

1.2 能够模拟列车运行和故障场景

系统可模拟列车运行的移动红光带，并可自动进行车次号追踪。根据下达的三、四小时阶段计划或者定制的模拟场景，自动生成虚拟的列车，按规定设置的速度等级、方向运行。能模拟显示C0(1)、C2、C3等多种条件下的各种行车设备信息的联动输出，并可进行各种故障的设置。同时还应具备根据需要对演练进度进行调节的功能。

1.3 支持多种模拟场景

为了满足调度员培训以及技术比武的要求，系统应支持多调度台集成演练和调度台独立演练方式。在多调度台集成演练方式下，系统应为其提供同一模拟环境，演练多个调度台管辖不同的区段并实现邻台协作的联合演练；在调度台独立演练方式下，系统应能提供完全独立的多个模拟环境，各调度台进行独立演练，保证互相不受影响。

1.4 支持真实场景再现

为了满足特定环境下培训和演练的效果，系统应支持从实际CTC系统中截取真实的场景环境，纳入到培训系统的场景库中，可根据需要调取到系统中作为仿真场景运行。

1.5 具备培训和评估功能

为了配合调度员的日常培训和资格考试，系统应具备理论和实作的学习、培训和评估功能，具备自动生成理论、实作考试试卷，并对调度员的学习、实作进行分析，生成评估结果。

2 系统功能

为了防止对运输生产的影响，调度仿真培训系统应单独组网，与现有的生产系统完全隔离。因此，该系统除了包含CTC系统之外，还应建立虚拟服务器模拟自律机及外部接口系统的功能。总结该系统应具备的功能如下：

2.1 CTC系统基本功能

系统采用既有CTC系统应用软件，主要界面显示包括监控终端、运行图操作终端、站场操作终端、调度命令管理系统等，支持CTC系统的所有操作。该系统需集成车务终端功能，通过实际操作或者系统模拟的方式完成车站值班员的操作，实现阶段计划及调度命令签收、车站控制模式转换、车站进路及信号设备操作、站间透明等相关功能。

2.2 自律机仿真

系统采用虚拟机技术，将多个车站的虚拟自律机集中运行于一台服务器，并且各自的运算、接口相互独立，互不干扰。自律机仿真采用现有的自律机软件，实现自动排路、人工排路等自律机的所有功能，并支持与外部接口模拟系统的接口功能。

2.3 外部接口系统模拟

系统配备完整的与CTC系统接口的外部系统模拟仿真软件，模拟联锁系统、列控系统、RBC系统、无线车次号与无线调度命令传输系统、车载CIR等实际设备的功能。系统采用虚拟机技术在同一台计算机模拟运行多个设备，并采取与实际运用一致的标准协议和标准通信方式向CTC系统提供接口数据。

（1）联锁系统的模拟仿真联锁系统模拟软件按照标准接口协议和自律机通信，响应自律机的控制指令，按照联锁规则产生信号设备状态变化，反馈给自律机。

（2）列控系统的模拟仿真

列控系统模拟软件按照标准接口协议和CTC系统通信，响应CTC系统发来的限速指令，并将限速状态反馈至CTC系统。在此软件的基础之上，系统能够完整地模拟临时限速调度命令的整个工作流程，包括拟令、下达、签收、执行以及临时限速状态的查询，并且能够在站场画面上显示临时限速光带。对于C2和C3区段，该模拟软件还应能模拟产生区间状态信息。

（3）RBC系统的模拟仿真

RBC系统模拟软件按照标准接口协议和CTC系统通信，自动按照列车模拟运行状态产生并向CTC系统发送列车运行状态、位置、速度和移动授权信息。

（4）无线车次号与无线调度命令传输系统、车载CIR的模拟仿真

无线车次号与无线调度命令传输系统、车载CIR模拟软件按照标准接口协议和CTC系统通信，接受并显示CTC系统的无线调度命令、进路预告等信息，按照列车模拟运行状态自动产生相关地点、时间的无线车次校核信息。

2.4 列车运行仿真

系统配备列车运行模拟软件，模拟调度区段内列车的动态运行情况，产生列车占用、出清显示以及信号开闭状态，驱动联锁系统、列控系统、RBC系统、无线车次号系统生成相关信息，在此基础之上实现车次号自动追踪、进路预告以及自动排路等功能。系统可根据基本图或者预定的场景，批量生成虚拟的动态列车。列车严格按照信号显示及相关设备要求运行，以模拟设定的速度前进，其加减速应符合列车牵引计算要求。

2.5 非正常情况仿真

通过配置文件或者教练台人工设置，系统在模拟环境中设置故障条件，并根据具体的故障条件模拟限制列车的运行状态和信号显示。需要模拟的故障涉及调度日常工作中常见的红光带、接触网故障、风雨灾害、封锁施工、机车车辆故障等等。具体的非正常处理建议操作方式如下：

（1）列车运行计划调整、调度命令下达、站场按钮控制等操作直接在模拟CTC系统软件中实现，系统自动判断操作结果并形成反馈；

（2）对于类似于电话通知、现场确认等人工操作，系统可在演练终端中设置人工作业模拟窗口，并根据列车调度员的操作形成自动反馈或者由教练机反馈；

在经过列车调度员的模拟处理或者满足相关的条件之后，因故障停止运行的列车可以按照指定的条件恢复模拟运行，必要时由教练台进行人工干预。

2.6 学习、考核和评估功能

系统提供理论学习功能，对各类规章制度、操作规范、技术标准、应急预案进行归纳和索引，并提供便捷的查询手段，分布向导式的学习指导或“一日一练”的方式。

系统具备题库生成和维护功能，由教练台进行题库的生成和维护。并根据教练台指定的难度参数及其他要求自动生成考试试卷，在参考人员作答完毕之后自动评卷给分。

系统可根据列车调度员实际演练所生成的操作记录、运行图、调度命令、行车日志等数据进行技能评估，结合考官的人为评价形成实作分数。

2.7 操作管理功能

系统设置教练台，在该终端对所有模拟调度台进行监控管理、演练相关条件及参数的设置，能够实现案例录入和场景管理，并具备演练数据的收集和分析功能。

3 系统结构

调度仿真培训系统配置一套CTC集成仿真环境、若干套虚拟仿真环境和综合信息处理服务器，根据需要配置一定数量的模拟调度台和车务终端。其主要设备包括：数据库服务器、CTC应用服务器、综合信息处理服务器、虚拟环境支撑服务器、调度台演练工作站、车站演练工作站、总控工作站、站场显示工作站。其功能原理见图1。

图1 功能原理图

4 结束语

作为新形势下开发出来的调度仿真培训系统能够适应当前铁路高速发展的需要，解决了列车调度员的培训难题，具有显著的效果。其特点如下：

（1）真实性。本系统采用全路统一的CTC软件和实际使用的配置和数据，与调度员的真实工作环境完全一致。

（2）可拓展性和易维护性。模拟系统中CTC软件升级可随实际系统的升级改造同步进行，更换相应软件或配置，无需开发、测试等步骤，方便后期功能扩展。

（3）完整性。整个系统集成了与调度直接有关的所有主要设备，包括联锁系统、列控系统、RBC系统、TSR系统等等。

（4）灵活性。由于系统的主体软件与现场的高度一致，可以实现与现场的无缝衔接，直接从现场导入典型案例。