高铁计算机联锁仿真培训系统

苏曼

摘要：高速铁路计算机仿真培训系统包括车站连接模拟器、车站模拟器和区段模拟器。联合站模拟器应具有人机界面显示功能、连接控制和培训研究功能;车站模拟器应具有车站设备模拟、耦合和列车运行模拟功能;区段模拟器具有模拟区段驾驶、模拟区段照明、模拟区段代码发送等功能。车站组合模拟器、车站模拟器和区段模拟器之间的以太网通信。本文在充分了解系统总体要求和系统结构设计的基础上，重点研究了高速列车组合控制功能和区段模拟器的设计与实现。闭塞控制功能包括：一般锁闭功能、特殊高速铁路锁闭功能、模拟互联处理功能、锁闭功能与培训功能的交互以及外部通信接口。这些功能包括特殊高速铁路连接功能、交叉口保护功能、灯开关打开和关闭功能、输入通讯器的黄色显示、发车控制功能、一次性路径锁定功能和限制功能。

关键词：高铁计算机;连锁仿真培训系统;联锁软件;研究

引言

计算机连锁是在传统继电联锁控制系统（6502集成电气装置系统）的基础上开发的。它与集中式电气装置6502电路的区别在于，阻塞软件的逻辑用于替换选择组和部分执行组的电路，并保持6502中相应外部设备（广播机、轨道电路）的传输电路。与计算机化齿轮箱相比，齿轮箱系统具有以下特点：体积小、可靠性高、易于开发、故障诊断少、维护少、易于设计和实施、易于操作和添加新功能。随着计算机技术和微电子技术的发展，计算机控制系统在实际和工程应用中不断取代传输，即铁路信号控制系统的发展方向。目前，随着高速列车的动态发展，计算机控制系统的功能、结构、技术应用和运行模式都在不断演变。计算机连接控制系统已逐渐与车站信号控制系统发生变化，车站信号控制系统独立确保交通安全，与其他系统交互，共同承担确保交通安全的任务。计算机连接系统正朝着高安全性、高可靠性、电子化、智能化、网络化和集成化方向发展。

一、计算机连锁系统的基本功能

（1） 操作命令处理功能：应评估操作员在人机界面上发出的操作命令的有效性，将合法命令传输至相关操作处理程序，评估非法命令的操作错误命令，并记录操作命令。

（2） 闭塞控制：完成连接的基本控制功能，包括路由处理、信号处理、频率处理等。

（3） 执行控制：收集现场设备状态信息，作为锁定逻辑的条件;根据计算出的设备操作信息生成控制命令，并通过IO接口层操作现场设备。

（4） 其他功能：除服务区的基本功能外，系统还根据现场情况具备功能，主要包括非进路调车、平面调车、与其他系统互联等。在提供传统逻辑连接控制功能和正常运行轨道的地面设备控制功能的基础上，连接到高速铁路网络的计算机系统还具有以下特定的传动功能：（接收限制）、发车控制功能、，照明控制、手动解锁延迟时间验证、控制台上列车广播员的显示、18号及以上控制开关的操作、综合计算机系统与列车控制系统之间的交互、，在无电缆连接的车站中，具有输入和输出通讯器的控制功能。

二、外部联锁系统接口

组合式高速铁路计算机系统应具有集中配电系统接口（CTC）、列车控制中心（TCC）、无线闭塞中心（RBC）、集中铁路信号监测系统（CSM）和相邻车站计算机连接系统的能力。在真正的高速铁路信号系统中，计算机连接系统的人机接口模块可通过串行通信接口连接到CTC，以便进行双边信息交换;锁闭系统计算机控制模块应通过列车接口模块连接至安全数据网络，并连接至车站控制中心（TCC）、无线锁闭中心（RBC）和相邻车站计算机系统;轨道信号监控系统（CSM）通过电子计算机维护机连接至锁闭系统。在列车控制系统中，计算机控制系统采用开放式网络环境。网络通信平台可以采用由基于TCP/IP协议的标准以太网组成的安全通信网络。在CTCS-3列车控制系统中，可通过双冗余配置在高速铁路沿线的车站、传输站和控制中心之间建立安全数据通信网络，以确保整个网络的可靠性。CCS列车控制接口模块可通过该安全数据网络安全连接至CCC列车控制中心和RBC无线CCS-3控制中心，交流高速铁路信号系统的安全信息，并配合完成CTCS-3列车控制系统的功能。

无线锁定中心（RBC）和计算机连接系统（CBI）可以执行双向信息传输。传输层采用TCP协议，安全层采用rssp-i协议。列车控制中心（TCC）和计算机连接系统（CBI）可以执行双向信息传输。传输层采用UDP协议，安全层采用rssp-i协议。在高速铁路信号系统中，CTC、CBI和CTC协同工作.主要工作流程如下：CTC系统向计算机连接系统发送进路配置命令，锁闭系统向列控系统地面设备发送排列的路径信息。（MA）根据路线信息、列车位置、限速信息和线路参数计算。车载列车控制系统设备有权驾驶（MA）可以注意到，高速综合控制指挥系統不再是一个孤立的车站信号控制指挥系统，而是与列车控制系统和CTC系统集成，共同完成与列车运行安全和交通管理有关的任务。

三、高速铁路计算机模拟培训系统的一般要求

高铁计算机模拟训练系统是基于实际计算机设备，具有训练功能的计算机连接模拟系统。模拟训练系统不同于实际的计算机连接系统，其特点特别包括：

（1） 系统高度模拟：包括两层含义：一是可以模拟现场设备，包括一个车站区段，使系统在逻辑箱上能够得到运行时控制装置的输入设备状态和输出性能参数;其次，系统的外观和运行模式必须与地面的实际设备严格一致。

（2） 综合功能范围：系统应首先包括大多数现有计算机相关设备的实际操作模式和操作，然后根据不同用户的培训和教学需求，集成完整的培训功能系统。

（3） 培训功能的直观性：培训材料以文本的形式直观地显示在人机界面上，并附有示例，以显示界面或演示动作示例，“手册”用于解释信号普及的专业知识，操作培训、问题解决培训和连接测试方法。

（5） 系统结构灵活性：首先，系统集成度好，将一些与实际计算机系统培训无关的功能或接口转换为简化的仿真系统结构;其次，该系统可以根据用户的需要轻松地进行扩展。

四、联锁仿真软件功能需求分析

基于以上对系统总体要求的分析，本文件从以下几个方面提出了闭塞功能的要求：一般闭塞功能、高速铁路专用计算机功能、模拟互联处理功能、网络通信功能，闭塞功能与培训模块之间的交互以及组合的外部接口功能。

（1）一般闭塞功能

联锁模拟器已完成控制功能，其连接可执行列车接收和发车功能、频率动作、故障模拟等。

（2） 基本操作功能

基本操作包括单频激活、区段解锁、铅封按钮操作、频率锁定、频率锁定、广播员关闭、接发列车操作、列车交叉口操作、操纵操纵、半自动64D界面和区段修改。

（3）进路处理功能

进路处理主要包括进路、闭塞、信号开放和進路解锁。具体信息包括沿路线行驶、中途操纵、沿斜坡后退和继续处理。

（4） 控件的输出

操作命令激活后，必须发出控制命令，以控制模拟装置的操作或改变状态。

（5）设备的实际状态应连续提供

模拟器传输的设备状态信息，作为执行闭环控制的锁定逻辑操作的基础。

结语

计算连锁是车站信号控制的主要设备，是保证行车安全、提高运输效率的关键设备。在高速铁路信号系统中，计算机连接系统连接到集中配电系统（CTC）和轨道交通控制系统（CTC），这充分发挥了其在通信和连接控制系统方面的优势。本文在分析实际计算机连接系统结构和功能的基础上，为培养新一代铁路技术人员，设计并实现了高速列车模拟器中车站速度模拟器的部分耦合功能和区段模拟器。

参考文献

[1]吴琼，鲁剑锋，杨璘，等. 计算机联锁与高铁信号仿真测试平台的接口和测试技术研究[J]. 铁道通信信号，2021，57（3）：37-41.

[2]赵一颖，姜志威. 基于实地模型的GSM-R仿真系统研究[J]. 铁道标准设计，2021，65（7）：178-182.

[3]郭欢. 基于改进DFS的联锁仿真教学系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2020，29（4）：66-70.