城轨综合监控培训管理系统多线合设方案探讨

■ 卢凌云

城轨综合监控培训管理系统多线合设方案探讨

■ 卢凌云

针对当前城市中的大规模轨道交通系统，分析同一软件平台上不同线路共用培训系统的可能性，提出了2种共用方案。详细阐述2种方案的系统结构和切换步骤，并探讨其实施的影响因素。

综合监控系统；培训系统；共用；切换；城市轨道交通

在当今的大城市和特大城市中，轨道交通系统的规模越来越大，如北京的地铁线路（含在建）已超过20条，在集中的地铁控制中心，为每条线路设置了一套培训系统，占用了大量的空间和设备，也给系统维护带来了大量工作。鉴于培训系统有需要时才使用，如果能够将几条线路的培训系统合一，将更加有效地利用有限的控制中心空间，提高硬件设备的利用率。

1 概述

综合监控培训管理系统（TMS）（简称培训系统）模拟综合监控系统（ISCS）的功能，通常为单服务器，没有冗余。培训系统在与综合监控系统全线网络断开的环境下工作，并预留接入主干网的条件。培训系统具有对操作人员、运行维护人员进行上岗培训的功能，使工作人员掌握综合监控系统的运行管理、操作，以及日常维护、故障排除等业务。

培训系统的基本功能通常包括：数据仿真、模拟操作、场景管理、场景仿真、实时状态显示等。其中数据和场景等操作为独立网络环境下实现，实时状态显示则需要在接入综合监控主干网的前提下实现。

考虑不同的综合监控软件平台间的兼容问题，在此仅探讨相同软件平台共用的可能性。对于同一软件平台，部署在同一网络乃至同一硬件节点上，其各项功能不受兼容性的影响。

以2条线路共用培训系统为例，在满足基本培训要求的基础上，设计2个培训工作站共用的方案。在这2个方案中，培训系统均可根据相应培训线路的实际运行参数进行设置。

2 合用培训服务器的方案（方案1）

多条线路培训系统的服务器可以共用1台。按照培训服务器共用1台的方案，培训系统内的所有设备都为共用。以2条线路共用为例，系统拓扑连接见图1。

图1 方案1拓扑连接示意图

2.1 服务器

服务器设置1台，2条线路共用。其上安装商业数据库和综合监控系统培训软件，包括综合监控平台运行模块、综合监控系统平台培训模块、实时系统数据传输模块等。培训服务器承担培训数据处理、实时系统数据采集等功能。

根据线路1和线路2的实时系统在共用服务器上配置2套参数，分别用于线路1和线路2的培训。共用服务器在同一时刻只能用于一条线路的培训。

共用培训服务器同时连接线路1和线路2的实时系统，以实现实时数据显示录制等功能。当服务器处于线路1培训状态时，它从线路1的实时系统采集数据用于需要的培训，与线路2实时系统不通信；当服务器处于线路2培训状态时，它从线路2的实时系统采集数据用于需要的培训，与线路1实时系统不通信。

2.2 工作站

培训系统工作站按照需求设置教师机和学员机。所有工作站上安装商业数据库和综合监控系统培训软件，包括综合监控平台运行模块、综合监控系统平台培训模块等。其中教师机工作站上还安装培训管理软件。培训工作站承担培训人员操作、培训界面显示、培训系统管理等功能。

在这些共用的培训工作站上设置2套系统参数，分别对应2条线路的培训环境，每台工作站同一时刻只可设置一套系统参数，用于一条线路的培训。根据需要，培训环境切换工具可将工作站设置为需要进行培训的线路环境。

2.3 仿真模拟器

培训系统设置1台仿真模拟器，和培训工作站一样，仿真服务器上也有2条线路的参数可供装载，同一时间只能为一条线路进行仿真服务，由教师机上的培训管理软件进行切换。

2.4 切换过程

整个共用的培训系统可处于3种状态：线路1培训、线路2培训和无线路培训。这个切换工作由培训环境切换工具来完成。培训环境切换工具通常安装在教师机上。

在进行线路1的培训时，包括学员机和教师机的所有工作站以及培训服务器将配置为线路1培训系统的数据参数和系统环境，从而生成跟线路1实时系统一致的培训环境。

在进行线路2的培训时，包括学员机和教师机的所有工作站以及培训服务器将配置为线路2培训系统的数据参数和系统环境，从而生成跟线路2实时系统一致的培训环境。

如不进行培训，可以切换成无线路培训状态，即退出培训系统。

由于本方案的切换需要到服务器重新装载参数以及配置环境，切换过程耗时较长。

2.5 系统操作步骤

（1）系统启动。在前期硬件连线及参数配置的准备工作完成后，可以启动培训系统的服务器和工作站。系统启动后进入准备状态。教师机（管理机）上将自动运行培训管理软件。培训管理界面设计见图2。

（2）选择线路培训。具有管理权限的用户登录培训管理软件后，可以选择一条线路进行培训。选择启动该线路培训后，系统将用一段较长时间配置环境和装载线路参数，管理软件将提示该线路培训准备完成，各培训工作站可投入培训使用。

（3）切换培训线路。当其中一条线路培训完成后，可以选择切换至另外的线路培训。该操作同样通过培训管理软件进行。具有权限的用户登录管理软件，选择“退出/切换线路”功能，则培训系统将退出正在进行的培训，回到“选择线路培训”状态。在该状态中，管理员可以选择另外的线路启动培训。系统将清空上一次培训的线路参数重新装载，同时配置环境。该过程耗时较长，并需要重新启动系统。

（4）退出培训。不进行培训时，可通过培训管理软件退出培训系统，选择“退出/切换线路”功能。退出培训后，可关闭工作站及服务器。

3 分别设置培训服务器的方案（方案2）

鉴于服务器的重要性及其对稳定性的高要求，建议针对各条线路分别设置培训服务器。

图2 方案1培训管理界面设计

在本方案中，将在培训系统中针对各条线路配置独立的系统参数和数据源，分别根据现场实际的数据参数进行配置，并且保持数据源的持续运行，以满足不同线路的培训要求。同样以2条线路共用为例，系统拓扑连接见图3。

3.1 服务器

服务器设置2台，分别用于2条线路。其上安装商业数据库和综合监控系统培训软件，包括综合监控平台运行模块、综合监控系统平台培训模块、实时系统数据传输模块等。培训服务器承担培训数据处理、实时系统数据采集等功能。

线路1培训服务器配置和线路1实时系统一样的数据参数，在任何时刻，线路1培训服务器只执行线路1的培训任务，不参与线路2的培训任务。同样，线路2培训服务器只执行线路2的培训任务，不参与线路1的培训任务。

同时2台培训服务器和相应的实时系统相连接，服务器一直持续运行，对实时数据录制功能没有任何影响。

2条线路的培训服务器分别独立运行，互不通信干扰。

3.2 工作站

培训系统工作站按照需求设置教师机和学员机。所有工作站上安装商业数据库和综合监控系统培训软件，包括综合监控平台运行模块、综合监控系统平台培训模块等。其中教师机工作站上还安装培训管理软件。培训工作站承担培训人员操作、培训界面显示、培训系统管理等功能。

在这些共用的培训工作站上设置2套系统参数，分别对应2条线路的培训环境，每台工作站同一时刻只可设置一套系统参数，用于一条线路的培训。根据需要，培训环境切换工具可将工作站设置为需要进行培训的线路环境。

3.3 仿真模拟器

培训系统设置2台仿真模拟器，分别对应2条培训线路，在2台仿真模拟器上分别配置2条线路的实际参数和模拟环境，以达到可以同时进行2条线路培训的目的。

图3 方案2拓扑连接示意图

图4 线路1培训示意图

3.4 切换过程

整个共用的培训系统可处于4种状态：线路1培训、线路2培训、双线同时培训和无线路培训。这个切换工作由培训环境切换工具来完成。

在进行线路1的培训时，包括学员机和教师机的所有工作站将设置为线路1培训系统的IP地址，同时也装载线路1的数据参数和系统环境，从而跟线路1培训服务器组成线路1培训系统。线路2培训服务器被排除在系统之外（见图4）。

在进行线路2的培训时，包括学员机和教师机的所有工作站将设置为线路2培训系统的IP地址，同时也装载线路2的数据参数和系统环境，从而跟线路2培训服务器组成线路2培训系统。线路1培训服务器被排除在系统之外（见图5）。

在本方案中，通过各机器的状态切换，还能实现线路1和线路2同时进行培训（见图6）。2台学员机工作站切换为线路1培训状态，装载线路1的数据参数和系统环境，则这2台工作站和线路1培训服务器组成一个小型线路1培训系统；另外2台学员机（教师机）切换为线路2培训状态，装载线路2的数据参数和系统环境，则这2台工作站和线路2培训服务器组成一个小型线路2培训系统。从而实现2条线路的培训系统同时运行，可同时进行2条线路的培训工作。

图5 线路2培训示意图

图6 2条线路同时培训示意图

如不进行培训，可以切换成无线路培训状态，即退出培训系统。

本方案中的切换不涉及到任何服务器的操作，相比方案一，切换过程较为快捷。

3.5 系统操作步骤

（1）系统启动。在前期硬件连线及参数配置的准备工作完成后，可以启动培训系统的服务器和工作站。系统启动后进入准备状态。所有工作站系统启动后，将显示2个供选择的登录用户，如：“线路1培训用户”、“线路2培训用户”，用于选择进行哪条线路的培训。同时，为了方便2条线路同时进行培训，任何一台工作站都具备成为教师机的条件，根据需要可以运行培训管理工具以进行教师机的操作。本方案培训管理界面设计见图7。

（2）选择单条线路培训。所有的工作站都以同一条线路的登录用户登录，即实现该条线路的单线路培训。选择启动该线路单线培训后，所有的工作站上将针对该线路配置环境和装载线路参数，从而使所有工作站和该线路的服务器以及仿真模拟器连接组成单条线路的培训系统。教师可以选择任1台工作站运行管理软件进行教师机操作。管理软件将提示该线路培训准备完成，各培训工作站可投入培训使用。

图7 方案2培训管理界面设计

（3）单条线路培训之间的切换。单条线路培训之间可以相互切换。当一条线路培训完成后，各工作站上的操作员可以选择“退出/切换线路”功能，则培训系统将退出正在进行的培训，回到“选择线路培训”状态。所有工作站上再选择另一条线路的登录用户登录，则培训系统切换至另外一条线路的单线路培训。切换之后，每台工作站都将配置为新切换线路的环境和参数。

（4）单线培训切换至双线路培训。在单线路培训时，可以分离其中的若干台工作站用于另外一条线路的培训。只需在要分离的工作站上退出当前正在进行的培训，回到“选择线路培训”状态，然后选择另一条线路的登录用户登录，待环境参数加载完毕后，这些分离工作站则和另外一条线路的服务器和仿真模拟器组合成为另一个小型培训系统，2个小型培训系统之间互不干扰。

在新组建的小型培训系统中，可以选择任1台工作站作为教师机，运行管理软件进行教师机操作。管理软件将提示该线路培训准备完成，新组成的小型培训系统可投入培训使用。

（5）双线路培训切换单线培训。和单线路切换双线路的操作方式相同，只需要将其中一条线路培训的工作站退出正在进行的培训，登录另一条线路的培训用户，则这些工作站将和正在进行的另一条线路培训系统组成一个单线路培训系统。

表1 两种方案的对比

（6）退出培训。不进行培训时，任何一台工作站可以退出培训，选择“退出/切换线路”功能即可注销当前培训用户，退出当前的培训。

4 方案实施的影响因素

通过对上述两种方案进行对比（见表1），可以看出：两种方案都可以实现多线共用培训系统的功能。在硬件开销上，共用培训服务器的方案开销更少，但其同一时间内只能承当一条线路的培训功能，各线之间切换时间受硬件条件所限也较长；相比较而言，分别设置培训服务器的方案硬件开销更多，但因为服务器分别运行，该方案除能单一承担一条线路的的培训功能外，还可分割为2个小系统同时承担2条线路的培训功能，各线之间的切换也更为便捷。

除上述对比要素外，综合监控培训系统方案实施还需考虑的因素有：

（1）培训对象的专业领域和知识熟练度。培训对象的专业领域决定了培训系统的侧重范围。如对供电调度员的培训，应该侧重于遥控、程控、电力应急调度等调度方面的操作。而对设备维护员的培训，则应侧重于系统状态的查看和判断、设备接管等系统维护方面的操作。知识熟练度决定了培训的起点，也是两套实施方案都需要考虑的问题。

（2）局域网络环境的连通。由于培训系统实施涉及到与综合监控实时系统的连接，所以局域网环境关系到方案的选择。有些城市并不允许培训系统接入实时系统，而有些城市只允许单网接入。而对于共用培训服务器的方案，2条线的实时系统接入同一台服务器，在网络安全隔离上可能需要对应的措施。

（3）2条线路培训业务的特殊要求。对于综合监控系统培训的业务，个别线路有特殊的要求，如历史数据导入和回放等，这些特殊要求需要在方案实施时考虑，通常选择相同功能要求或包含功能要求的线路进行合并。

5 结束语

培训系统作为现代轨道交通综合监控系统的辅助系统，其作用日益突显。在大城市集中式调度的控制中心，多线合用培训系统是一个高效节能的发展方向。具体在实施过程中，可根据用户的实际需求和条件，综合考虑空间、硬件以及各线路培训的频繁度和重叠性，合理设置共用线路分组和选择培训系统的共用方案。

[1] 夏涛，李雯．轨道交通变电仿真培训系统的构建[J]．计算机光盘软件与应用，2012(7)：22-23．

[2] 何江华．计算机仿真导论[M]．北京：科学出版社，2001．

卢凌云：天津凯发电气股份有限公司，高级工程师，天津，300392

责任编辑 卢敏

U29；U231

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1672-061X（2015）04-0089-05