基于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件的鐵路信號(hào)車間級(jí)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

高 登

（中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 銀川電務(wù)段，銀川 750011）

鐵路車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制，完成信號(hào)、道岔、進(jìn)路之間聯(lián)鎖的系統(tǒng)。熟悉并掌握計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路電務(wù)維護(hù)人員必備的基礎(chǔ)技能。但是，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作為鐵路行車安全設(shè)施，由車務(wù)人員完成日常維護(hù)，并不能為鐵路電務(wù)維護(hù)人員提供日常學(xué)習(xí)和練習(xí)的機(jī)會(huì)。由于鐵路系統(tǒng)的特殊性，設(shè)備的維修和維護(hù)只能在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，具有時(shí)間緊、任務(wù)重的特點(diǎn)，因而，鐵路電務(wù)維護(hù)人員無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)全面有效地掌握計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)及其設(shè)備的相關(guān)知識(shí)和技能。尤其對(duì)于新入職人員而言，更是缺少參與重大維護(hù)維修工作的機(jī)會(huì)。因此，建設(shè)一個(gè)集虛擬仿真和真實(shí)設(shè)備于一體的綜合性鐵路信號(hào)車間級(jí)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室是非常有必要的。

文獻(xiàn)[1-2]從理論的角度出發(fā)，分析了建設(shè)鐵路信號(hào)車間級(jí)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室的重要性。文獻(xiàn)[3]在參考了通號(hào)的車站聯(lián)鎖系統(tǒng)后，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方案，為后續(xù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真實(shí)訓(xùn)室的研究提供了一定參考；文獻(xiàn)[4]為鐵路車站聯(lián)鎖仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)進(jìn)行了細(xì)節(jié)上的補(bǔ)充和完善。文獻(xiàn)[5-8]重點(diǎn)討論了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)訓(xùn)室的優(yōu)化建設(shè)問(wèn)題。上述方案都只是基于理論層面的講述，為此，本文設(shè)計(jì)了基于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件的鐵路信號(hào)車間級(jí)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案，該方案不僅能有效地解決現(xiàn)場(chǎng)不能反復(fù)演練、實(shí)訓(xùn)工作不好開(kāi)展等難題，還使培訓(xùn)不再受時(shí)間、空間及人數(shù)的限制，提高培訓(xùn)效率，節(jié)約培訓(xùn)成本，具有很高的安全性和可靠性。相比于傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)實(shí)訓(xùn)室，采用本文方案搭建的鐵路信號(hào)車間級(jí)實(shí)訓(xùn)室（簡(jiǎn)稱：實(shí)訓(xùn)室）有很好的直觀性，學(xué)員能夠身臨其境地進(jìn)行培訓(xùn)，更好地理解和掌握車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。實(shí)訓(xùn)室能夠提高鐵路電務(wù)維護(hù)人員的管理及實(shí)操能力，可以作為面向一線職工的培訓(xùn)、實(shí)操、考核平臺(tái)[9-10]。

1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在鐵路車站信號(hào)設(shè)備中，普遍應(yīng)用的是6502電氣集中車站信號(hào)設(shè)備，該設(shè)備屬于繼電聯(lián)鎖。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖取代繼電聯(lián)鎖成為了必然趨勢(shì)。目前，我國(guó)使用較為普遍的車站聯(lián)鎖系統(tǒng)有DS6-20型車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、TYJL-II型車站聯(lián)鎖系統(tǒng)和K5B型車站聯(lián)鎖系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人機(jī)會(huì)話層的會(huì)話設(shè)備部署于車站值班室，操作人員向聯(lián)鎖設(shè)備輸入操作信息，并接收聯(lián)鎖設(shè)備反映其工作狀態(tài)的信息和行車作業(yè)情況的表示信息。

聯(lián)鎖層的聯(lián)鎖設(shè)備一般部署于車站信號(hào)樓的機(jī)械室內(nèi)，是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能。聯(lián)鎖設(shè)備除了接收來(lái)自監(jiān)控層的信息，還接收來(lái)自人機(jī)會(huì)話層的操作信息。聯(lián)鎖設(shè)備的功能就是根據(jù)聯(lián)鎖需求，對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生信號(hào)控制命令和道岔控制命令。

監(jiān)控層接收來(lái)自聯(lián)鎖層的信號(hào)控制命令和道岔控制命令。對(duì)于信號(hào)控制命令，監(jiān)控層通過(guò)信號(hào)機(jī)控制電路改變信號(hào)顯示內(nèi)容；對(duì)于道岔控制命令，監(jiān)控層通過(guò)道岔控制電路實(shí)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換。同時(shí)，監(jiān)控層也將信號(hào)機(jī)狀態(tài)、道岔狀態(tài)、軌道電路狀態(tài)等信息反饋給聯(lián)鎖層。

2 實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

2.1 實(shí)訓(xùn)室組成

實(shí)訓(xùn)室由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)仿真軟件、列控中心仿真軟件、綜合實(shí)訓(xùn)軟件、室內(nèi)/外信號(hào)實(shí)物設(shè)備、施工工藝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和儀器儀表實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等組成，如圖2所示。

圖2 實(shí)訓(xùn)室組成

（1）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件能夠完整地仿真聯(lián)鎖人機(jī)界面、系統(tǒng)操作、聯(lián)鎖邏輯等，包含對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本操作、常見(jiàn)故障處理等培訓(xùn)內(nèi)容，具有輸入/輸出（I/O，Input/Output）驅(qū)采接口。

（2）信號(hào)集中監(jiān)測(cè)仿真軟件不僅能夠根據(jù)設(shè)定的故障類型顯示故障曲線，還能通過(guò)采集單元及互感器，實(shí)時(shí)采集軌道區(qū)段、轉(zhuǎn)轍機(jī)及信號(hào)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（3）列控中心仿真軟件具有區(qū)間/區(qū)段顯示、軌道區(qū)段編碼、區(qū)間閉塞與方向控制、臨時(shí)限速條件設(shè)置、異物侵限條件設(shè)置等功能。

（4）綜合實(shí)訓(xùn)軟件具有基礎(chǔ)培訓(xùn)、故障設(shè)置等功能?；A(chǔ)培訓(xùn)包括基本電路原理培訓(xùn)、聯(lián)鎖基本操作辦理培訓(xùn)；故障設(shè)置包括對(duì)仿真模擬軟件部分的常見(jiàn)故障下發(fā)和對(duì)室內(nèi)外信號(hào)設(shè)備實(shí)物下發(fā)故障。

（5）室內(nèi)/外信號(hào)實(shí)物設(shè)備包括電源屏、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備、信號(hào)機(jī)、站內(nèi)/區(qū)間軌道電路等，與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件共同作用。

（6）施工工藝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)具有電纜成端、箱盒配線、光纖成端熔接、組合內(nèi)部焊接、轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部線把制作、智能檢測(cè)焊接和配線質(zhì)量等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和教學(xué)。

（7）儀器儀表實(shí)訓(xùn)平臺(tái)用于職工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)常用儀器儀表設(shè)備的教學(xué)和培訓(xùn)，其目的是讓職工熟練地掌握這些儀器儀表的使用。平臺(tái)培訓(xùn)的設(shè)備有軌道電路故障測(cè)試儀、軌道電路移頻測(cè)試儀、作業(yè)工具、鉗形接地電阻儀、電源漏流測(cè)試儀、道岔拉力測(cè)試儀等。

在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案中，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件通過(guò)I/O接口與信號(hào)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)獲取室外道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路等設(shè)備的狀態(tài)；根據(jù)操作命令，驅(qū)動(dòng)室內(nèi)的繼電器執(zhí)行相關(guān)操作，室外的道岔進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、信號(hào)機(jī)顯示相應(yīng)信息；對(duì)道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路、繼電器等設(shè)備的狀態(tài)及故障信息進(jìn)行采集，并反饋給鐵路車站聯(lián)鎖設(shè)備；具有控制終端顯示功能，能夠顯示各設(shè)備的狀態(tài)信息。配備電務(wù)維修終端的目的有兩個(gè)：a. 對(duì)維修終端的基本功能進(jìn)行仿真，便于鐵路電務(wù)維修人員查看；b. 具有常規(guī)教學(xué)內(nèi)容，便于學(xué)習(xí)和理解相關(guān)業(yè)務(wù)。

2.2 聯(lián)鎖邏輯仿真功能

（1）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件能夠仿真完整的聯(lián)鎖人/機(jī)界面和聯(lián)鎖功能，采用標(biāo)準(zhǔn)站站型，辦理各種接發(fā)車進(jìn)路作業(yè)，聯(lián)鎖邏輯符合《鐵路車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》[11]要求。顯示界面如圖3所示（也可根據(jù)客戶需求定制車站站型）。

圖3 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件標(biāo)準(zhǔn)站站型

（2）能實(shí)現(xiàn)進(jìn)路鎖閉、進(jìn)路正常解鎖、人工解鎖、區(qū)段故障解鎖、調(diào)車中途折返解鎖、引導(dǎo)信號(hào)、引導(dǎo)總鎖閉等功能。

（3）道岔單獨(dú)操作/隨進(jìn)路的排列而自動(dòng)選動(dòng)。

（4）實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖道岔進(jìn)路鎖閉、區(qū)段鎖閉、單獨(dú)鎖閉及人工封鎖、按鈕封鎖/解封等功能。

（5）包括帶動(dòng)道岔、防護(hù)道岔、下坡道延接車?yán)m(xù)進(jìn)路、到發(fā)線出岔等。

（6）具有區(qū)間方向電路、場(chǎng)聯(lián)、站聯(lián)、機(jī)務(wù)段同意、同意動(dòng)岔、非進(jìn)路調(diào)車、半自動(dòng)閉塞接口、推峰聯(lián)系等接口電路功能。

3 方案應(yīng)用

3.1 理論培訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)室設(shè)置有培訓(xùn)及考核功能模塊，培訓(xùn)功能模塊針對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖基礎(chǔ)知識(shí)、聯(lián)鎖試驗(yàn)、常見(jiàn)故障處理等知識(shí)，結(jié)合文字講解、示例及演示進(jìn)行培訓(xùn)。學(xué)員可以通過(guò)培訓(xùn)模塊自學(xué)自練。考核功能模塊可以導(dǎo)入試題、設(shè)置設(shè)備故障、判定操作結(jié)果、統(tǒng)計(jì)得分。學(xué)員通過(guò)登錄信息管理平臺(tái)，根據(jù)試題進(jìn)行模擬操作，查詢考試成績(jī)，并得到針對(duì)性的分析；管理員可以查詢所有學(xué)員的考試成績(jī)，并且對(duì)考試成績(jī)進(jìn)行分析。培訓(xùn)及考核功能模塊能夠?qū)φw學(xué)員情況進(jìn)行自動(dòng)分類和統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)過(guò)程，方便管理員進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)。

3.2 實(shí)物培訓(xùn)

目前，實(shí)訓(xùn)室已在某車站投入建設(shè)并使用，現(xiàn)場(chǎng)部分道岔整體已排列到位，岔后引軌工務(wù)鋪設(shè)完畢，信號(hào)機(jī)械室房屋計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)已調(diào)試完畢。學(xué)員可以進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)、道岔、信號(hào)機(jī)和軌道電路的原理等方面的培訓(xùn)。

3.3 設(shè)備狀態(tài)顯示

實(shí)訓(xùn)室采用部分采集單元及互感器，與室內(nèi)及室外信號(hào)設(shè)備實(shí)物連接，實(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)量及軌道區(qū)段、轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提供信號(hào)集中監(jiān)測(cè)測(cè)試部分功能，繪制曲線圖，可以為電務(wù)人員日常設(shè)備狀態(tài)分析及故障查詢分析提供依據(jù)。設(shè)備狀態(tài)信息顯示界面如圖4所示。

圖4 設(shè)備狀態(tài)采集界面

4 結(jié)束語(yǔ)

基于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件的鐵路信號(hào)車間級(jí)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的操作，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路等實(shí)操培訓(xùn)，使學(xué)員通過(guò)邊學(xué)邊練，對(duì)業(yè)務(wù)從“不會(huì)”到“會(huì)”再到“熟練”。該實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案可以用于鐵路職工崗前培訓(xùn)、鐵路相關(guān)專業(yè)的教學(xué)模擬和在校學(xué)生實(shí)習(xí)培訓(xùn)等。