计算机联锁仿真培训软件优化设计

姚文韬 旷文珍

计算机联锁是实现车站运行指挥，安全防护功能的控制系统，是重要的车站信号设备。在高速铁路蓬勃发展的今天，计算机联锁系统在新的应用环境中新增了一些功能，相应的其仿真培训软件也需要增加新的内容，以满足培训工作的需要。

现有计算机联锁仿真系统大多只仿真上位机和联锁机的功能，缺乏对执表机和现场设备的模拟仿真，缺乏针对性的培训功能；而且大多为一个站或者多个站的单独仿真，缺乏对两站之间的区间信号联锁关系的仿真，站与站之间缺乏联动。在新的技术条件下，计算机联锁仿真系统应具备与列控系统、无线闭塞中心的数据交互和操作联动。现从以下几个方面阐述在现有计算机联锁仿真软件的基础上，针对新的要求和实用功能所做的优化设计。

1 区间模拟软件设计优化

根据需求，区间分为3种制式：自动闭塞区间、CTCS－2区间、CTCS－3区间。区间仿真软件将连接相邻2个计算机联锁车站，实现区间模拟行车的功能。车站根据区间状态实现接发车作业，与现场计算机联锁系统运行十分相似。在计算机联锁仿真的基础上仿真列控系统、CTC、RBC时，区间模拟软件预留与这些系统的通信接口，实现系统之间的数据交互，操作联动，真正实现高铁计算机联锁系统培训的目的。

区间模拟软件运行总体流程如图1所示。基于Windows占先式多任务的机制，区间模拟软件程序依靠事件驱动来执行相关的操作。软件总体流程是在软件启动后，从配置文件读取配置数据，根据配置数据初始化显示界面，之后开始主流程。主流程为按事件触发方式工作，不同的功能模块由不同的事件触发执行，事件触发分定周期和随机2种方式。定周期触发的事件包括数据通信发送和接收数据、显示图形更新、数据存储等；随机触发的事件包括鼠标操作处理，以及对其他中断事件的响应。

图1 区间模拟软件流程图

区间模拟软件由通用的应用软件程序和配置数据二部分组成，如图2所示。通用的应用软件程序是标准化的，针对不同制式的区间采用不同的配置数据来生成特定的区间布置图。配置数据是根据区间信号平面布置图，通过辅助工具生成配置数据，再手工修改以及核对后完成，软件运行读取这些数据显示区间平面，设备状态。

图2 数据与程序关系图

软件功能模块主要划分为：显示界面模块、通信模块、逻辑运算模块。

1．1 显示界面

区间模拟软件采用图像化显示界面，与计算机联锁系统显示界面相匹配，支持多频显示，长度大的区间显示更具灵话性。界面显示采用GDI开发，双缓存技术保证重绘时画面不会闪烁。这样既提高了绘图响应速度，也使画面显示更加稳定。

显示模块还承担操作输入和操作命令记录的功能。操作输入是指培训人员通过键盘和鼠标等形成信息输入，计算机根据信息输入执行相应的功能，如显示信号机名称、显示区段名称等等。

1．2 通信模块

区间模拟软件实时与相邻二车站通信，采用UDP通信协议。当收到车站发出的发车信号，并接收到模拟列车行驶至出站口时，模拟列车由1LQ开始模拟行驶至适当位置。当区间有车需要进站时，根据进站口的列车信号行车，信号允许则将模拟列车 “送入”站内。发送数据流程和接收数据流程如图3、图4所示。

图3 发送数据流程图

图4 接收数据流程图

在CTCS－2级列控系统中，列控中心接收轨道电路占用信息并发送给计算机联锁系统。而CTCS－3级列控系统的轨道占用信息由轨道电路采集。区间轨道电路将轨道占用信息传送到区间中继列控中心，再由区间中继列控中心传送到车站列控中心。车站列控中心将区间轨道占用信息发送给联锁。车站轨道电路将车站轨道占用信息发送给车站联锁。联锁汇总区间和车站轨道电路占用信息传送到无线闭塞中心。因此，在区间模拟软件中，设计预留与列控中心的通信接口，设计传送信息为闭塞分区空闲情况、区间中的列车编号以及列车位置。

1．3 逻辑运算

区间模拟软件的逻辑运算模块主要完成区间模拟行车、模拟发码电路所需的必要逻辑运算，流程图如图5所示。

图5 发码逻辑运算流程图

自动闭塞区间信号制式为三灯四显示，逻辑运算模块根据模拟行车的闭塞分区占用情况进行点灯和模拟发码操作。发码的基本码序为：（以停车为例）L3－L2－L－LU－U－HU。

CTCS－2区间信号点灯、区间运行方向及闭塞控制由列控中心完成。CTCS－3区间发码与CTCS－2相似。区间模拟软件根据列控中心发送的信息完成点灯以及模拟发码的操作。发码的基本码序为：（以停车为例）L5－L4－L3－L2－L－LU－U－HU。

2 监控机软件优化设计

计算机联锁仿真培训系统的监控机软件增加设计了与其他系统的通信接口，如CTC、列控中心、RBC。通信接口的信息交换涵盖了大部分实际应用中系统间交换的信息，如表1、表2、表3所示。

表1 监控机与CTC自律机交换信息表

根据 《CTCS－3级列控系统总体技术方案》以及相关要求，在模拟信号机点灯时，可以设置室外

点灯和室外不点灯二种模式。点灯模式要检查灯丝继电器是否断丝及信号机开放条件。增加出站引导功能，设置在每架出站信号机处，在信号机开放引导信号时检查区间状态。室外不点灯时检查1LQ状态；点灯则检查站间空闲。

表2 监控机与列控中心交换信息表

表3 监控机与RBC交换信息表

3 系统应用

整套培训系统易于搭建，可运行在普通电脑或工控机上。操作显示界面同现场计算机连锁系统完全一致，同时通过局域网搭接系统也使扩展系统变得容易，允许在现有的三站三区间的基础上扩展车站和区间的数目，来增加培训操作机位。

此外，整个系统增加了与其他系统 （CTC、列控中心、RBC）的通信接口，以便将来作为其他系统的子系统直接接入。增加的区间仿真软件也使得整个培训系统实现操作互动。

4 结论

高铁计算机联锁培训系统结构层级清晰，功能完整。该系统主要用于教学培训，也可用于电务工作人员的岗位培训，可使培训人员熟悉计算机联锁界面、熟悉操作规程和基本联锁知识。

［1］ 徐恒亮，李强．CAD二次开发在铁路车站信号工程设计中应用的研究［J］．铁路计算机应用，2011，（3）．

［2］ 中国铁路总公司．CTCS－2级列车运行控制系统［M］．北京：中国铁道出版社，2013，18－24．

［3］ 中国铁路总公司．CTCS－3级列车运行控制系统［M］．北京：中国铁道出版社，2013，15－16．

［4］ CTCS－3级列东系统总体技术方案．科技运函［2008］34号 V1．0［S］．2008．