FZL200型ATC仿真培训系统概述

关志刚

(通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070)

随着城市化进程日益加快，各大城市轨道交通建设项目呈现出迅猛发展势头。同时伴随而来的是各地城市轨道交通运营机构对壮大做实城轨运营维护队伍的迫切需求。而信号系统，作为城轨项目的关键技术部分，是一个城市轨道交通网安全高效运转的基础，是运营维护队伍建设所需关注的重点。鉴于以上现状，能够提供最大程度采用信号系统实物设备；最大程度贴近现实运营场景；面向多工种的培训系统将成为今后信号系统集成项目中的独特亮点。

FZL200型ATC仿真培训中心设备具有信号系统完整的仿真模拟软件，同时具有软、硬件培训功能，可对信号系统进行功能演示，用于培训在日常及紧急情况下如何合理操作设备。

介绍仿真培训中心设备系统结构，并结合北京S1线工程实施中的具体应用说明其培训功能实现。

1 仿真培训系统结构设计

FZL200型培训中心设备是基于ATC仿真系统研发的一套服务于用户培训的分布式系统。该仿真系统采用分布式仿真技术，将地理位置上独立分布的不同软硬件设备有机整合，构建起一整套支持ATC系统所有子系统用户培训的仿真环境。

1.1 系统结构

仿真培训系统以以太网作为仿真交互的数据通道，以仿真主机作为仿真支撑环境的调度单元。车载ATP/ATO、联锁、ZC、驾驶台等实物设备通过仿真实物接口机接入至培训系统。同时，辅以培训工作站显示器作为人机界面，在室内实现车载和地面设备的联调，全方位模拟ATC系统现场实物的运营状态。

培训系统结构分为用户操作层、仿真支撑层、实物接口层、实物设备层。各层设备及关系如图1所示。

图1 培训系统结构图Fig.1 Schematic diagram of training system structure

1.2 系统功能设计

整个仿真培训系统每层的各个模块能够依统一的时序，按照信号系统规则有条不紊的执行各自的功能。

仿真支撑层和实物接口层是培训系统的“大脑”，接收来自用户操作层、实物设备层各模块的指令，经过严谨的逻辑运算，输出表示信息、反馈信息、控制指令至用户操作层、实物设备层对应的模块。该层基于分布式架构实现，构建了列车、线路、轨旁设备等虚拟模型，采用实物接口技术与实物设备层相连，采用“事件-消息”机制与用户操作层相连，同时采用实物代理技术，实现实物设备层各子系统的“虚实互换”，即可根据实际需求，采用虚拟模型替换实物子系统，使培训系统具有了选择接入实物子系统的功能，以满足不同培训业务需求。各层设备具体描述如表1所示。

2 仿真培训功能实现

现结合北京S1线工程应用，介绍FZL200型ATC仿真培训系统的功能实现。

北京S1线培训系统能够模拟正线石厂联锁区的真实环境，提供全功能、全过程、全时的仿真培训服务。

培训设备可以模拟系统和设备的操作及运行情况。通过和实物结合，使参与培训的各工种能够掌握系统日常和紧急状况下的操作和管理，主要培训功能如下。

2.1 维护人员培训

培训中心的实物设备层的所有硬件设备与正线运营的硬件设备完全一致，在仿真系统的支撑下实现了所有硬件设备作为一个整体运行状态与现场一致，同时具备模拟各硬件设备故障的功能，从而能有效地支持设备维护及维修的培训。

系统的车地设备联动模拟正线运营，设备维护及维修人员可以观察各子系统设备硬件灯位状态。另外，培训子系统模拟正线运营时，对各子系统硬件设备供电、接口连接、硬件板卡连接的正确性要求与正线运营一致。因此，培训子系统提供了一套对设备维护及维修人员进行设备硬件相关操作的培训的仿真环境，即设备维护及维修人员在学习和实践维护、维修培训子系统实物设备层的过程中就是自身实操技能的提高过程。

在系统培训平台上，模拟故障的产生过程，对系统的软件、硬件进行针对性培训，使培训学员获得各子系统运行状况相关知识以及各种设备的维护知识和技术。

1) 系统：掌握系统基本概念、原理及功能，了解各系统之间接口。

2) 硬件：掌握系统硬件框架、组成、名称、各硬件单元的面板显示说明及意义、各硬件单元的链接配线、系统及各硬件单元的供电及其他相关系统的物理和逻辑接口连接、故障设备更换等。

3) 软件：掌握各硬件单元的故障报警信息的详细说明，可能的故障源以及相应的修复措施。

表1 培训系统模块功能表Tab.1 Training system modules functions

4) 维护：参照维护手册，掌握各设备维护标准、技术参数、维护基本操作及相关注意事项，熟悉维护工具使用。

5) 故障检测：掌握相关故障识别、分析及排除。

2.2 驾驶员培训

培训中心可通过仿真驾驶平台也可通过实物驾驶台演示车载功能，模拟列车运营的情景，使司机了解所显示信息的意义及如何操控列车。

学员可通过培训中心设备进行如下驾驶培训：

1) 熟悉车载HMI上显示的ATP/ ATO子系统输入的各类信号信息（包括屏蔽门、车门、停准停稳、完整性、目标距离、速度、目的地、下一站），与实际列车车载HMI完全一致；

2) 司机通过钥匙、方向手柄、级位、主控开关、ATO启动等按钮，可手动驾驶列车亦可在ATO模式下自动驾驶列车运行；

3) 列车运行中模式转换等相关实际运营中的操作。

2.3 车站值班员培训

在培训平台上，可对车站值班员进行培训，培训学员在日常和紧急状况下如何操作系统、保证列车安全运营。主要包括：

1) 掌握正常状况下围绕ATS现地工作站操作界面相关的操作方法；

2) 通过仿真工作站运行图界面设置各种设备故障运营场景，掌握故障情况下的围绕ATS现地工作站操作界面的相关操作方法；

3) 紧急情况下操作方法：启用站台紧急关闭按钮、办理扣车业务、控制权转换等。

2.4 运营管理培训

可对运营管理人员进行现场操作的培训，并从技术角度对各子系统进行阐述，展示ATC系统设备的工作原理。包括1）正常情况下的不同运行模式的操作及管理；2）故障情况下的运行模式的操作及管理。

3 结束语

介绍FZL200型ATC仿真培训系统的系统结构及培训功能实现。目前，本套基于仿真技术的培训系统已成功应用于北京地铁S1线项目，在该项目中，为用户各个工种提供了全面的信号系统培训应用，为运营维护人员在线路投入运营初期能够尽快熟悉设备，上手操作起到积极作用。

本套仿真培训系统具有结构清晰，配置灵活的特点。通过局部调整接口代理程序模块，即可适用于CBTC等其他制式的信号系统。相同制式的信号系统的培训系统在不同工程中的应用仅需修改数据库及工程配置，无需修改上位机软件，开发维护工作量小。