计算机联锁RALI实训平台的研究与开发

陈业林 ，伍忠国，李锦鑫

（1.北京铁路局 运输处，北京 100860；2. 北京交通大学 微联科技公司，北京 100195）

计算机联锁RALI实训平台的研究与开发

陈业林1，伍忠国1，李锦鑫2

（1.北京铁路局 运输处，北京 100860；2. 北京交通大学 微联科技公司，北京 100195）

针对计算机联锁实操培训中培训场景与实际车站情况不一致的问题，基于系统集成理念，采用多线程处理、瘦客户机嵌入、软件移植等技术，设计开发计算机联锁RALI实训平台，使用与现场一致的真实车站联锁数据、站场站型、联锁闭塞、人机界面、操作方式和岗位设置等，实现了模拟正常与非正常作业的所有场景及验证进路需求的功能，为铁路运输安全和提高行车专业干部职工的业务素质提供了技术保障。

计算机联锁；实训平台；系统结构；功能设计

随着计算机联锁设备陆续投入使用，北京铁路局管内目前已开通了300多个计算机联锁车站（车场），涉及26个车务站段，开通计算机联锁的车站占60%以上。

由于没有建立统一的培训系统，计算机联锁开通使用以来，始终未能很好解决作业人员实际操作培训针对性不强、学用不一致的问题。实际操作培训中存在的问题已经反应到运输生产中，尤其对年龄比较大作业人员，有一点差异就不知所措，在实际作业中遇到非常情况时，有的车站值班员、信号员不能正确操作，一旦错误操作了按钮，又不知道如何处置，近年来北京铁路局的天津西、北京南、官厅西等站均在计算机联锁改造开通过渡期发生过因车务人员操作设备不熟练造成耽误列车事故。计算机联锁实际操作培训存在的问题已经成为车务系统行车安全的重大隐患。

另外，有个别车站采购与实际车站计算机联锁设备相同设备作为实际操作培训系统使用，这样解决了部分操作针对性和学用一致性问题，仍有两个问题无法解决：

（1）由于价格昂贵无法普遍推广使用；

（2）单纯的车站联锁设备作为培训系统无法与区间设备实际连接，部分操作练习不能实现。

为彻底解决因计算机联锁培训系统针对性不强、学用不一致问题，降低计算机联锁操作培训系统成本，消除作业人员因培训不到位造成的安全隐患，加强站段实训基地建设、满足一线职工培训要求，研发了与操作人员所在车站计算机联锁完全一致的实际操作培训平台，即计算机联锁RALI实训平台。

1 实训平台设计要求和技术方法

1.1 实训平台的设计要求

（1）真实站场操作（Reality，R）：实训平台与真实车站的站型完全一致，与真实车站的信号、联锁和闭塞方式完全一致，与真实车站的作业方式和岗位设置完全一致。

（2）超前培训演练（Advance，A）：在计算机联锁改造进行前，通过实训平台，提前对联锁关系进行反复检验，提前发现并弥补软件设计存在的缺陷，车务人员提前进行本站计算机联锁岗位适应性培训演练，防止联锁开通时仓促上岗，因使用设备不熟悉造成事故。

（3）本地多站安装（Local，L）：实训平台上可安装多个车站的实训系统，通过简单设置就可实现单双信号员车站之间的转换功能，当职工改职、调岗或者新站开通时，可在原工作地点进行新站场的实操训练，提前熟悉和适应新设备以及操作流程。

（4）独立安全运行（Independent，I）：实训平台独立于正在使用中的车站联锁设备，新职人员“学、练、用”无需按照传统的“师带徒”培训方式跟班作业，消除因在岗位上练习操作设备造成的安全隐患。

1.2 实训平台采用的技术方法

（1）该平台通过使用真实车站数据及真实软件平台移植的方式，实现了包括站型、人机界面显示、操作方式、联锁关系均与现场的一致。该系统各站软件均采用现场软件移植后实现，通过增加对仿真车和各种故障的设置，达到培训学员操作的目的。

（2）该平台采用绿色技术实现不需安装即可运行的功能，通过数据包方式实现车站的任意扩展，方便使用人员的操作。

（3）该平台采用多进程方式，分为操作表示机软件、联锁机软件、驱动采集仿真模拟软件3部分实现，既可以通过进程间通信技术实现集成在单一主机运行的方式，也可以实现分布式运行方式。

2 实训平台结构及功能

为实现上述设计要求，实训平台包括硬件和软件两部分。

2.1 实训平台硬件

实训平台的硬件结构如图1所示。

图1 实训系统硬件结构图

实际的车站计算机联锁设备有单屏和双屏两种情况，由于双屏车站一般采用分咽喉由不同操作人员操作，因此为实现双屏车站功能，将学员机设置为双显示器及双鼠标配置。为了提高实训平台的集成度，定制了专用的机箱，将瘦客户机安装在主机内部，通过定制的交换机与主机通信，平台主机对外只提供输入输出设备接口。

学员控制端硬件采用Intel 双核处理器及以上处理器、 4 G及以上内存、120 G及以上固态硬盘、双屏输出显卡、100 M内置交换机、300 W及以上电源。

教师控制端硬件采用Intel ATOM 525及以上处理器、2 G及以上内存、120 G及以上固态硬盘、Intel GMA950及以上显卡、≤20 W 低功耗电源（无风扇）。

2.2 实训平台软件

系统软件的开发主要使用VisualStudio 2008，Net framework 3.5，Visual C++9.0等开发语言和相应的开发工具。实训平台的软件采用双层架构，分别为人机对话层及逻辑运算层，如图2所示。

2.2.1 人机对话层

图2 实训平台软件结构图

人机对话层由学员机模式下操作表示机软件和教师机模式下操作表示机软件组成。学员机模式下操作表示机的功能与现场操作机一致，仅允许行车业务办理操作及正常的站场显示，而且使用与实际车站完全相同的数据。该操作表示机软件主要由站场图模块、主功能模块和通信模块组成，其中：站场图模块负责车站（场）界面的显示及操作人员操作的捕捉，提供直观的车站真实现场环境，主功能模块负责数据处理完成操作机主要的逻辑功能，通信模块负责实现与操作机表示机软件、联锁机软件、驱采模拟仿真软件间信息的传递。教师机模式下操作表示机软件除了也具有上述3个主要功能模块外，还增加了负责处理驱采模拟仿真软件接口数据的仿真接口模块和负责仿真操作对话框处理的仿真操作显示模块，通过仿真操作显示模块能够设置各种故障（如道岔失去表示、轨道电路红光带等），达到培训学员的目的，另外还能实现闭塞结合办理行车的控制。

2.2.2 逻辑运行层

逻辑运行层由计算机联锁软件和驱采模拟仿真软件组成。

（1）计算机联锁软件主要包括联锁逻辑模块、系统中间件和通信模块。其中：联锁逻辑模块使用的是现场联锁软件中的模块，使用与现场完全相同的数据及联锁逻辑关系；系统中间件为与平台相关的在不同操作系统下运行的运行支持组件需要说明的是，现场联锁软件运行在专用的安全计算机平台下，而在实训系统中联锁软件运行在Windows平台下；通信模块负责实现与其他软件的通信。

（2）驱采模拟仿真软件负责对联锁驱动输入的处理，并根据当前状态将设备采集状态回传计算机联锁软件。该软件主要包括采集处理模块、驱动处理模块、车列管理模块、外电路模拟模块、通信模块。其中：采集模块负责模拟继电器采集状态，可以根据教师设置的故障状态或外电路模拟模块的判断来改变相应继电器的采集状态；驱动处理模块可以根据联锁的输入驱动及当前状态来模拟驱动相应继电器并改变其对应的采集状态；车列管理模块可以处理教师下发的车列控制信息，并且根据进路状态来模拟车列的运行；外电路模拟模块可以模拟自动闭塞和半自动闭塞电路的动作并修改对应继电器的采集状态；通信模块负责实现与其他软件的通信。

另外，为了调度和协调操作表示机软件、计算机联锁软件及驱采模拟仿真软件的统筹运行，实现教师机和学员机协同配合，还开发了系统外壳软件。

2.3 教师机及学员机功能

2.3.1 教师机功能

（1）站场图模块：为教师提供站场表示，直观反应本站真实的现场环境，教师机软件的站场图模块与学员机完全相同。

（2）主功能模块：在学员培训时，教师同样能够进行操作的各种功能，保证与现场相关内容的一致，教师机软件的主功能模块与学员机完全相同。

（3）通信模块：完成本系统内操作机表示机软件、联锁机软件和驱采模拟仿真软件间信息的传递，最终实现培训学员的操作能够完整、正确地实施。

（4）仿真接口模块：与驱采模拟仿真软件之间的接口模块。

（5）仿真操作显示模块：全仿真实训系统的核心就是教师机能够设置各种故障，达到培训学员的目的，本模块完成各种设置，如道岔失去表示，轨道电路红光带，还能实现闭塞结合办理行车的控制。

2.3.2 学员机功能

（1）站场图模块：为学员提供站场表示，直观反应本站真实的现场环境，达到学员在本系统下培训就能熟练掌握现场操作方式。

（2）主功能模块：学员在培训时，能够完成进行操作的各种功能，保证与现场相关内容的一致。

（3）通信模块：完成本系统内操作机表示机软件、联锁机软件和驱采模拟仿真软件间信息的传递。

3 关键技术

（1）多线程处理技术。利用Windows的多任务处理能力，用一台主机实现了原本由3台微机才能实现的操作表示机、联锁机和驱动采集仿真模拟机的逻辑功能，大幅节约了硬件成本，同时支持3个鼠标和2个键盘同时独立输入功能。

（2）瘦客户机嵌入技术。为了提高系统运行的稳定性、可靠性、安全性以及现场安装的便捷性，将瘦客户机等嵌入到了一台控制主机上，成为了一个整体，使设备的整体性能大幅提升。

4 结束语

计算机联锁RALI实训平台于2012年10月开始研发，2013年5月完成。该平台采用多线程处理、瘦客户机嵌入和软件移植等技术，使用与现场一致的真实车站数据、站场站型、联锁闭塞、人机界面、操作方式和岗位设置等，具备模拟正常与非正常作业的所有场景及验证进路需求的功能，达到了设计要求，于2013年11月25日通过了北京铁路局科委组织的技术评审，截止2013年底，北京铁路局有90个车站推广使用。

[1] 冯丽萍，张 喜，耿志军. 铁路微机联锁技术多媒体教学软件系统的研究[J]. 铁路计算机应用，2005，14（8）：52-54.

[2] 卢启衡，冯晓红，常锦昕. 通用微机联锁信号培训系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2008，17（2）：47-50.

[3] 吕永宏，刘红燕. 计算机联锁模拟培训系统[J]. 铁道通信信号，2007，43（12）：21-22.

[4] 程 梁，徐洪泽，岳 强. 计算机联锁电务培训系统研制[J]. 铁道通信信号，2007，43（9）：13，15.

[5] 雷锡绒，王维奇. 地铁信号仿真培训系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2009，18（8）：52-54.

责任编辑 杨利明

Research and development of RALI Training Platform of Computer Interlocking

CHEN Yelin1, WU Zhongguo1, LI Jinxin2
(1.Department of Transportation, Beijing Railway Administration, Beijing 100860, China;2. Microunion Tech. Co., Beijing Jiaotong University, Beijing 100195, China）

According to the problem that Computer Interlocking Training was inconsistent with the actual operation situation of railway station, based on the concept of systems integration and multi-threaded processing, thin client embedded, software porting technology, the paper designed and developed the RALI Training Platform of Computer Interlocking which used consistent data from the actual operation situation of railway station, railway yard and station type, interlocked block, man-machine interface, operation mode,job setting and so on, implemented a simulation of normal and non-normal operations for all scenarios and demands of the veri fi cation of approach. It was provided technical support for railway transportation safety and the professional quality of workers.

computer interlocking; Training Platform; system architecture; functional design

U284.3∶TP39

A

1005-8451（2014）05-0011-04

2013-12-19

北京铁路局科研开发计划项目（编号：2013补充计划1）。

陈业林 ，高级工程师；伍忠国，工程师。