彭其淵　黃　鑒　鄧灼志

關鍵詞：軌道交通；綜合調度；分散自律調度集中系統(tǒng)；實驗教學仿真平臺

摘要：隨著計算機等技術在交通運輸領域的應用，要求交通運輸專業(yè)人才必須掌握綜合調度的技術。為了方便學生實際操作，西南交通大學建設了數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺。它以分散自律調度集中系統(tǒng)為核心，由調度中心系統(tǒng)、車站仿真系統(tǒng)和網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)三部分構成。并以教學平臺框架結構為基礎。將教學、科研與社會服務集成為一體，構建了數(shù)字化軌道交通列車調度員、助理調度員、綜合維修調度員、車站值班員等綜合調度指揮系統(tǒng)的仿真平臺。實踐表明，數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺分散自律調度集中系統(tǒng)方便了學生的現(xiàn)場實際演練，提高了學生動手能力，具有完善的教學、科研功能和良好的社會效益，對于培養(yǎng)交通運輸創(chuàng)新型、工程型專業(yè)人才具有重要作用。

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：1009－4474(2009)02－0035－04

一、綜合調度實驗教學仿真平臺建設的意義

綜合調度是軌道交通日常管理和行車指揮的核心。但在日常生活中，運輸生產過程由于受各種不確定因素的影響，列車運行及鐵路運輸生產活動經(jīng)常偏離運輸計劃。為了使運輸生產運行狀態(tài)正?；?，我們必須經(jīng)常分析運輸生產指標的完成情況，進行車流分布預測，并根據(jù)具體的運輸工作條件，調整車輛分布及列車運行。通過制定日、班計劃貫徹運輸調整措施，預防或消除運輸生產過程中可能或已經(jīng)發(fā)生的一些問題，保證車流正常分布，運輸設備使用經(jīng)濟合理，從而使鐵路運輸部門按時完成或超額完成運輸生產任務。

由于綜合調度在軌道交通中具有重要地位和作用，使得調度指揮專業(yè)技能成為交通運輸專業(yè)特色人才實踐動手能力的重要組成部分。因此，在競爭日益激烈的市場中，軌道交通企業(yè)需要高校培養(yǎng)具有調度指揮能力的人員，這就給交通運輸專業(yè)特色人才培養(yǎng)提出了新的要求，即要求培養(yǎng)的特色人才能對綜合調度各方面的內容及具體實施細節(jié)有全面、深刻的認識，而要實現(xiàn)這一目標，僅靠課堂教學是難以完成的。這是因為綜合調度過程與生產實際聯(lián)系緊密，只有通過日常調度指揮訓練，才能增強學生對綜合調度的認識，使學生掌握調度指揮的本領。然而，在現(xiàn)實中運輸生產單位出于安全和作業(yè)效率的考慮，學生即使在現(xiàn)場實習也很難有機會參與調度指揮方面的實際操作。為了解決上述問題，我們認為構建數(shù)字化綜合調度實驗教學仿真平臺將是一種較為理想的選擇。因為，數(shù)字化綜合調度實驗教學仿真平臺不僅成本較低，所占空間較小，更為重要的是可以方便地仿真綜合調度的全部過程，能為學生提供一個實踐綜合調度指揮的場所；它不僅可以幫助學生理解和領悟綜合調度的相關理論知識，還可以滿足學生動手的需求，適應了交通運輸專業(yè)特色人才培養(yǎng)的需要。

同時，隨著信息技術的發(fā)展，計算機、網(wǎng)絡、多媒體等技術在交通運輸領域的應用也越來越廣泛，它將逐漸改變傳統(tǒng)的鐵路運輸生產模式。這就要求交通運輸專業(yè)人才應適應科技的發(fā)展，熟練地掌握先進的科學技術，特別是在運輸生產中處于核心地位的綜合調度指揮系統(tǒng)的相關信息技術，在此基礎上熟練操作調度指揮系統(tǒng)。而綜合調度實驗教學仿真平臺的建設為學生掌握、應用這些信息化技術提供了有利條件。同時，也為交通運輸專業(yè)實驗教學條件的改善和教師科學研究提供了技術保障。

二、綜合調度實驗教學仿真平臺的基本原理與框架結構

1實驗教學仿真平臺的基本原理

數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺是以國內外最先進的調度指揮系統(tǒng)——分散自律調度集中系統(tǒng)為核心，根據(jù)軌道交通調度指揮的基礎理論，將軌道交通綜合調度指揮系統(tǒng)模塊化、數(shù)字化，并利用計算機技術、網(wǎng)絡技術和多媒體等信息技術建立的。而車站設備、列車運行則采用虛擬仿真技術實現(xiàn)。綜合調度實驗教學平臺主要集成了車站列車接發(fā)、調車作業(yè)、軌道交通綜合調度指揮，其中包括行車調度指揮、綜合維修調度指揮、車站作業(yè)統(tǒng)計分析等功能。通過綜合調度實驗教學仿真平臺可以讓學生參與對軌道運輸?shù)慕M織、協(xié)調與決策的模擬仿真實訓。

綜合調度實驗教學仿真平臺設置與鐵路運輸生產現(xiàn)場保持高度一致，以達到對現(xiàn)場運輸生產的高質量模擬和仿真。該系統(tǒng)采用了先進的計算機通訊技術、網(wǎng)絡通信技術和現(xiàn)代控制技術，利用智能化分散自律設計原則，將同一調度區(qū)段內、同一聯(lián)鎖控制范圍內所有車站(車場、線路所)的信號、聯(lián)鎖、閉塞設備納入控制范圍，通過計算機網(wǎng)絡完成調度計劃和調度命令的下達，由車站自律機按照調度計劃進行自律執(zhí)行，并由相應的外圍設備采集鐵路沿線的各種實時信息，再傳送到調度集中的中央服務器，實現(xiàn)了列車跟蹤、監(jiān)督報警、運行圖自動繪制、列車編組信息管理、調車作業(yè)管理、綜合維修管理、列／調車進路人工和計劃自動選排、分散自律控制等功能。系統(tǒng)具有較高的智能性，能夠自動生成調度計劃并依據(jù)計劃自動選擇適當?shù)倪M路，控制相應的聯(lián)鎖設備動作。它能在列車運行調整計劃的基礎上，自動解決列車作業(yè)與調車作業(yè)在時間與空間上的沖突，實現(xiàn)列車和調車作業(yè)的統(tǒng)一控制。

2實驗教學仿真平臺的框架結構

數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺由綜合調度中心系統(tǒng)、車站仿真系統(tǒng)和網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)三部分構成(見圖1)。

(1)綜合調度中心系統(tǒng)

綜合調度中心系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫服務器、調度集中服務器、通信前置服務器、大屏顯示系統(tǒng)、行車調度員工作站、助理調度員工作站、綜合維修工作站以及局域網(wǎng)等設備組成。其主要功能包括：①實時監(jiān)控管轄范圍內列車運行狀態(tài)，制定、調整和下達列車階段計劃，查閱實際運行圖，下達調度命令以及與相鄰區(qū)段列車調度員交換信息；②編制、調整無人值守車站的調車作業(yè)計劃以及領導調車工作，根據(jù)階段計劃和調度員的口頭指令進行車站調車進路的排列；③具有直接遙控車站進路和其他信號設備的按鈕操作界面；④掌握線路運營情況，仿真生產和運輸指揮過程；⑤具有站場和運行圖顯示功能，輔助計劃調度完成日班計劃的生成和下達。

(2)車站仿真系統(tǒng)

車站仿真系統(tǒng)主要設備包括車站自律機、車務終端、綜合維修終端、電務維護終端等。其中，車站自律機是分散自律調度集中的關鍵設備，其主要功能包括：①接收存儲調度中心的列車運行計劃、調車作業(yè)計劃等，并自動按計劃進行進路排列，驅動聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行；②接收調度中心和本地值班員(信號員)的直接控制操作指令，經(jīng)檢查確認無沖突后驅動聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行；③確認進路的完整性和信號的正確性，并能對不正常情況進行處理；④能對列車及調車作業(yè)進行跟蹤；⑤接收鄰站的實際和計劃運行圖，接收調度中心和本站值班員的人工干預，調整進路及內部處理流程；⑥能對列車車次進行跟蹤顯示處理，可形成本站的自動報點信息。車站仿真系統(tǒng)不僅在縱向上能與調度中心有信息的交互，而且在橫向上能與相鄰車站有信息的交互。

(3)網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)

網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)為綜合調度中心與各調度臺的信息交換、車站與車站的信息交換，以及調度中心與車站之間的信息交換提供通道。因此，在實驗教學仿真平臺中一般采用局域網(wǎng)來實現(xiàn)。

三、綜合調度實驗教學仿真平臺的設置

根據(jù)數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺的基本原理和框架結構，實驗教學仿真平臺分為綜合調度指揮中心和基層車站兩級調度指揮層。調度指揮中心設置列車調度員仿真平臺、助理調度員仿真平臺、綜合維修調度員仿真平臺；車站仿真系統(tǒng)主要設置車站值班員仿真平臺及車務終端等。

1列車調度員仿真平臺

列車運行是運輸生產活動的重要環(huán)節(jié)。列車調度員負責指揮一個區(qū)段內與列車運行有關的生產活動，對列車運行進行指揮調整是其主要的職能，助理調度員和綜合維修調度員均受列車調度員指揮。學生通過列車調度員仿真平臺可以監(jiān)控列車運行狀況，負責組織和完成列車在車站到開、會讓、通過等行車作業(yè)；同時，讓學生學會合理地使用車站正線、到發(fā)線、調車線，實現(xiàn)日班計劃。在列車運行紊亂的情況下，學生可通過仿真平臺調整列車運行計劃，控制列車、調車進路，盡可能使晚點列車恢復正常運行秩序。另外，學生還可以通過仿真平臺向助理調度員下達中間站列車摘掛計劃，同時指揮綜合維修調度員及時、正確地發(fā)布調度命令。

2助理調度員仿真平臺

助理調度員在列車調度員的領導下，根據(jù)列車調度員下達的列車運行計劃，隨時監(jiān)控管轄各站列車進路和調車進路的排列情況。必要時助理調度員可以直接操縱車站信號、聯(lián)鎖、閉塞設備。學生可通過助理調度員仿真平臺組織指揮調度工作，并根據(jù)日班計劃、列車編組、車站站存車、裝卸車進度等信息，及時編制調車作業(yè)計劃，然后確認、修改列車編組順序表、車站站存車等信息，并及時向車站仿真系統(tǒng)傳送調車作業(yè)計劃和列車摘掛計劃。

3綜合維修調度員仿真平臺

綜合維修調度員在列車調度員的領導下，加強與施工調度員、電力調度員的聯(lián)系，按照月度施工方案和“天窗修”計劃，及時編寫施工、檢修等調度命令。學生通過綜合維修調度員仿真平臺可以根據(jù)需要編寫并下達施工、檢修等調度命令，同時協(xié)助助理調度員監(jiān)控管轄各站列車進路和調車進路的排列情況；遇到需要人工排列的進路時，應與助理調度員執(zhí)行“二人確認制度”。

4車站值班員仿真平臺

車站接發(fā)列車的工作，一般由車站值班員統(tǒng)一指揮。在調度集中模式下，綜合調度中心是調度指揮的核心，行車調度員仿真平臺是指揮行車的主要平臺，助理調度員通過助理調度員仿真平臺、綜合維修調度員通過綜合維修調度員仿真平臺接收相關命令，并輔助行車調度員完成相應的行車、調車作業(yè)。因此，學生通過車站值班員仿真平臺可以監(jiān)控列車的運行。

當調度集中設備出現(xiàn)故障、發(fā)生危及行車安全的情況或設備需要維修時，調度指揮脫離分散自律系統(tǒng)控制轉為車站傳統(tǒng)控制模式，綜合調度中心不再辦理列車在站的行車作業(yè)。此時，學生可通過車站值班員仿真平臺辦理列車在站到開、會讓、通過等行車作業(yè)，學會正確合理地使用車站正線、到發(fā)線，實現(xiàn)列車運行計劃。

四、綜合調度實驗教學仿真平臺效果分析

數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺自建成以來，已經(jīng)為我校2003級、2004級和2005級的交通運輸專業(yè)本科生260余人開設了“鐵路行車仿真實驗”課程。課程圍繞該平臺開設了8個實驗，包括：電氣集中條件下的接發(fā)列車實驗、微機聯(lián)鎖條件下的接發(fā)列車實驗、CTC設備原理實驗、列車運行調整實驗、CTC情況下調車作業(yè)計劃的編制、調度命令的編發(fā)實驗、車站技術設備運用及作業(yè)流程實驗和階段計劃編制實驗。學生通過開展基于數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺的相關實驗，不僅掌握了綜合調度指揮的基本原理，熟悉了分散自律調度集中指揮系統(tǒng)，而且在實際操作的過程中大大提高了他們的實踐動手能力，這對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力起到了一定的作用。另外，在學生外出進行現(xiàn)場生產實習之前，我們就先利用實驗教學仿真平臺進行演練，也解決了學生在現(xiàn)場實習時只能觀看不能動手的難題，為學生日后走上工作崗位打下了一個良好的基礎。

我校數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺不僅為交通運輸專業(yè)本科生提供實驗課教學，還為我國大批鐵路相關工作人員、客運專線運營調度人員提供了實訓平臺，發(fā)揮了其強大的社會服務功能。同時，數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺還具有科研功能，為交通運輸專業(yè)的研究生和教師深入科學研究、進一步開發(fā)軌道交通綜合調度指揮系統(tǒng)提供了良好的研究條件。因此，數(shù)字化軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺已經(jīng)成為集教學、科研和社會服務于一體的多用專業(yè)平臺。

(責任編輯舒莉霞)