梅 萌 韓安平 徐德龍

(1.同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，上海 201804；2.中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所，北京 100081)

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在我國鐵路得到了普遍應(yīng)用，經(jīng)過30年的發(fā)展，現(xiàn)在已進(jìn)入成熟運(yùn)用階段。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是信息技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合的產(chǎn)物，在信號控制系統(tǒng)中舉足輕重，為其他相關(guān)信號系統(tǒng)提供必要的基礎(chǔ)信息及對應(yīng)的控制和防護(hù)手段。圖形化用戶界面是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作顯示的必然選擇，它提供人機(jī)接口，是聯(lián)鎖系統(tǒng)功能的重要組成部分。《車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作顯示技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《操作顯示規(guī)范》）就是為規(guī)范和統(tǒng)一圖形化用戶界面而提出的。

1 規(guī)范的必要性

我國的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)自誕生之初，就沿用6502單元控制臺操作顯示并逐步替代為使用工業(yè)PC機(jī)完成人機(jī)交互。在發(fā)展早期，聯(lián)鎖系統(tǒng)在列車的行車控制中信息是孤立的，操作和顯示往往對應(yīng)車站值班員的個(gè)人崗位行為。后者通過嚴(yán)格的規(guī)章制度管理，從各鐵路局、各站段、車務(wù)和電務(wù)在實(shí)踐中引申出各自的用戶需求。各聯(lián)鎖研制單位、各型號設(shè)備歷經(jīng)多年發(fā)展，已形成各自的風(fēng)格和特點(diǎn)，這些內(nèi)外因素最終導(dǎo)致計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在操作顯示上逐步分化出一些差異性。

為提高鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化水平，調(diào)度集中系統(tǒng)被推廣使用，它與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)之間進(jìn)行交互的信息日益豐富，交互的流程也隨之增加。聯(lián)鎖系統(tǒng)操作顯示不統(tǒng)一帶來信息理解和處理上的問題逐步顯現(xiàn)，現(xiàn)場也暴露出一些具體使用問題。隨著信號技術(shù)進(jìn)步和高鐵技術(shù)飛速發(fā)展，高速鐵路新增的功能在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作顯示上也需要規(guī)范化。因此制定統(tǒng)一操作顯示標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作顯示，已形成行業(yè)共識。

在這樣的背景下，為解決計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在設(shè)計(jì)開發(fā)、使用及維護(hù)中設(shè)備操作和界面顯示的標(biāo)準(zhǔn)化問題，編制《操作顯示規(guī)范》，便于與調(diào)度集中系統(tǒng)及其他相關(guān)系統(tǒng)的結(jié)合，適應(yīng)鐵路技術(shù)發(fā)展的需要，面向未來，促進(jìn)車站行車作業(yè)和運(yùn)營維護(hù)規(guī)范化。

2 規(guī)范的基本內(nèi)容

2.1 規(guī)定交互界面的使用原則

基于計(jì)算機(jī)的圖形化用戶界面是當(dāng)前及今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的主流人機(jī)交互界面。采用顯示器顯示站場界面，使用鼠標(biāo)進(jìn)行相關(guān)操作，是比較經(jīng)濟(jì)的方案，得到行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)同。

參照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)特點(diǎn)和人機(jī)工程、工效學(xué)等基礎(chǔ)理念，對圖形化用戶界面相關(guān)的顏色、文字和圖形符號等基本內(nèi)容的顯示原則進(jìn)行了規(guī)定。所涉及的文字包括漢字、字母及數(shù)字等采用標(biāo)準(zhǔn)字庫字體（典型的字體如黑體、宋體等），要求同一類標(biāo)識的幾何尺寸及字體一致，符合已有的習(xí)慣。

2.2 規(guī)定操作顯示界面總體布局

統(tǒng)一布局為操作人員快速響應(yīng)圖形化用戶界面的各類信息提供了基礎(chǔ)。吸取已有界面的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合用戶需求，將操作顯示界面布局為站場圖區(qū)、常用功能按鈕區(qū)、提示信息窗、報(bào)警信息窗、預(yù)警信息窗和設(shè)備狀態(tài)信息窗等顯示區(qū)域，如圖1所示。其中，站場圖區(qū)在整個(gè)控制臺的中部，要求站場名稱位于站場圖區(qū)的正上方，便于識別。報(bào)警信息窗在控制臺左上角、預(yù)警信息窗在右上角。

圖1 操作顯示界面總體布局示意圖

2.3 定義按鈕作用域和操作流程

顯示界面響應(yīng)鼠標(biāo)操作的有效區(qū)域定義為按鈕作用域，為規(guī)定操作方法提供了途徑。由于任意兩個(gè)按鈕作用域互不重疊，因此，按壓按鈕操作不會產(chǎn)生歧義，操作人員能準(zhǔn)確識別。這樣，賦予按鈕以關(guān)聯(lián)某種功能的含義，就可以把聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具備的功能對應(yīng)于聯(lián)鎖操作顯示界面設(shè)置的按鈕；而按鈕的按壓次序，對應(yīng)操作人員的作業(yè)意圖。兩者互相依存，構(gòu)成了規(guī)范約定操作顯示的主要內(nèi)容。

3 規(guī)范的主要內(nèi)容

保持聯(lián)鎖功能和操作顯示簡潔，減少不必要的輔助功能，是保證聯(lián)鎖安全可靠性的有效措施。基于這些共識，規(guī)范列舉了必要或現(xiàn)場急需的一些內(nèi)容。

3.1 規(guī)定屏幕顯示的內(nèi)容

統(tǒng)一規(guī)定總體布局中各畫面元素的布局和圖文顯示基本要求，明確給出功能按鈕區(qū)按鈕（典型尺寸為50*32 像素）、站場圖區(qū)的信號機(jī)圖元大?。ㄈ鐖A圈直徑14 像素）、列車按鈕圖元大?。ǖ湫统叽鐬?4*14 像素）和常見的表示燈大?。ǖ湫蛨A圈直徑14 像素）等。由于實(shí)際各站場規(guī)?？赡艽嬖谳^大差別，規(guī)定上述圖元的尺寸可以根據(jù)站場大小按比例調(diào)整。另外，對界面中主要文字的顏色和字體也分別給出了規(guī)定?？紤]到位于站場圖區(qū)的線條與站場平面布置圖中的線路相對應(yīng)，為了便于操作人員觀察和操作、合理配備顯示設(shè)備，規(guī)定表達(dá)股道的線間距不小于1 cm，照顧在股道較多情況下的界面顯示。

聯(lián)鎖系統(tǒng)除辦理進(jìn)路外，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能時(shí)，一般需要按壓功能按鈕。為了識別功能操作，避免誤操作，功能按鈕在按下后，底色變?yōu)辄S色，15 s自動(dòng)抬起。為適應(yīng)既有聯(lián)鎖的操作習(xí)慣，運(yùn)輸部門確定了常用功能按鈕的排列順序，從左向右排列：S(X)引導(dǎo)總鎖、坡道解鎖、總?cè)∠取?/p>

報(bào)警信息窗主要為影響行車、使用的報(bào)警，也包含繼電聯(lián)鎖時(shí)傳承下來的一些故障報(bào)警信息，如燈絲斷絲、熔絲報(bào)警。預(yù)警信息窗為設(shè)備局部故障，暫時(shí)不影響設(shè)備使用，需要通知電務(wù)人員的故障，如局部通信中斷。另外，考慮區(qū)間設(shè)備故障一般不影響站內(nèi)聯(lián)鎖，將區(qū)間設(shè)備的故障統(tǒng)一歸類為預(yù)警，并在故障發(fā)生時(shí)，統(tǒng)一提示“區(qū)間設(shè)備故障”。同時(shí)對報(bào)警信息窗和預(yù)警信息窗的字體、顏色、格式、顯示信息數(shù)量進(jìn)行規(guī)定。

在設(shè)備狀態(tài)信息區(qū)對顯示的內(nèi)容、形式進(jìn)行規(guī)范，包括顯示操作機(jī)A/B、聯(lián)鎖機(jī)I/II、維修機(jī)的狀態(tài)。提示信息窗對操作提示，保持與既有聯(lián)鎖設(shè)備一致的原則。

3.2 規(guī)定基本操作方法及操作流程

以支撐計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能，保證系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性、可維護(hù)性為出發(fā)點(diǎn)，明確進(jìn)路的辦理、取消、人工解鎖、區(qū)段故障解鎖和重開信號的流程；道岔的單鎖、單解、封鎖、解封的操作流程；引導(dǎo)總鎖、坡道解鎖、區(qū)間改變運(yùn)行方向的正常辦理操作流程；輔助辦理操作流程；分路不良的操作流程；信號機(jī)點(diǎn)燈和滅燈的操作流程；系統(tǒng)上電解鎖流程和非進(jìn)路、推峰進(jìn)路、機(jī)務(wù)段調(diào)車、同意動(dòng)岔等辦理以及站間聯(lián)系相關(guān)的操作表示等。

聯(lián)鎖系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)較早應(yīng)用于信號系統(tǒng)的典范，聯(lián)鎖系統(tǒng)被賦予的功能隨著應(yīng)用條件不斷擴(kuò)充和完善，現(xiàn)場出現(xiàn)一些特殊的操作需求。在尚未形成一致意見時(shí)，某些功能的操作流程難以在本規(guī)范中規(guī)定，如關(guān)于區(qū)間的輔助改方、信號封鎖等，這些問題的解決有賴于聯(lián)鎖相關(guān)各方的共同努力。

3.3 操作顯示界面的其他輔助功能

辦理進(jìn)路按下終端按鈕時(shí)增加語音提示，提示“XX方向”發(fā)車。在股道、進(jìn)站口區(qū)段增加信息窗標(biāo)識，可以輸入固定的文字和數(shù)字，信息窗類似既有聯(lián)鎖控制臺的車次窗，仍然可以標(biāo)識車次，人工設(shè)置、人工取消?？紤]設(shè)備的可用性，增加了顯示界面應(yīng)具備切屏、縮屏功能的要求。并對站臺、無網(wǎng)區(qū)等小范圍應(yīng)用的圖形提出規(guī)定。

3.4 舉例設(shè)計(jì)

圖形化用戶界面的信息豐富，用文本文字表達(dá)，或多或少存在描述或溝通上的困難。為便于理解規(guī)范，以附件形式提供普速聯(lián)鎖舉例車站的設(shè)計(jì)界面示意圖。舉例車站為用于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖制式檢測的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站，其涵蓋聯(lián)鎖功能多，能反映大多數(shù)常見的站場情況。示意圖極大限度的表達(dá)《操作顯示規(guī)范》中各規(guī)定的圖形符號及其布局。

4 規(guī)范的突出特點(diǎn)

4.1 站場圖區(qū)方面

站場圖區(qū)顯示的主要聯(lián)鎖基礎(chǔ)設(shè)備包括信號機(jī)、道岔、區(qū)段等。對于信號機(jī)，首次提出列車信號機(jī)采用雙燈位顯示，調(diào)車信號機(jī)采用單燈位顯示。信號機(jī)的列車按鈕、通過按鈕、引導(dǎo)按鈕單獨(dú)設(shè)置，調(diào)車按鈕采用信號機(jī)的圖形。對于道岔，明確道岔定位、反位、擠岔的顯示方法以及道岔按鈕的設(shè)置規(guī)定，同時(shí)對道岔擠岔與占用同時(shí)發(fā)生的情況進(jìn)行了說明。對于區(qū)段，規(guī)定占用、出清、鎖閉、分路不良等，不再使用綠光帶等差異化的部分，區(qū)段按鈕為區(qū)段圖形或區(qū)段文字。對于進(jìn)路解鎖的倒計(jì)時(shí)，為便于觀察，設(shè)置于信號機(jī)附近。對少數(shù)車站使用的脫軌器也進(jìn)行了規(guī)定。

4.2 報(bào)警和預(yù)警方面

將原來的報(bào)警信息分設(shè)為報(bào)警信息窗和預(yù)警信息窗兩個(gè)顯示區(qū)域，規(guī)范簡化了設(shè)備報(bào)警（含預(yù)警）的內(nèi)容，對報(bào)警（含預(yù)警）信息進(jìn)行了原則規(guī)定。為便于運(yùn)輸部門識別嚴(yán)重等級，報(bào)警信息主要為影響行車、影響使用的故障信息；預(yù)警信息主要為設(shè)備局部故障，可能暫時(shí)不影響行車、但存在重大隱患，要通知電務(wù)相關(guān)人員進(jìn)行維修處置的故障信息，如通信局部故障。依據(jù)故障類型劃分為外部設(shè)備（軌道停電、熔絲報(bào)警、區(qū)間設(shè)備等）、聯(lián)鎖設(shè)備（擠岔、信號非正常/故障關(guān)閉等）、通信接口（與TCC、CBI、RBC通信中斷等）三大類，以便分區(qū)分類顯示，使故障及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理。

4.3 進(jìn)路按鈕設(shè)置方面

1）列車、調(diào)車按鈕

列車按鈕單獨(dú)設(shè)置被普遍認(rèn)可。將信號機(jī)圖符作為調(diào)車按鈕，不再單獨(dú)設(shè)置調(diào)車按鈕，節(jié)省顯示空間。為便于識別調(diào)車按鈕按下，采用信號機(jī)名稱閃爍來解決此問題。

2）引導(dǎo)按鈕

由于高速鐵路和普速鐵路中，列車進(jìn)路并非都有對應(yīng)的引導(dǎo)進(jìn)路，具備引導(dǎo)進(jìn)路功能時(shí)單獨(dú)在信號機(jī)旁設(shè)置引導(dǎo)按鈕，可減少誤操作。當(dāng)然，引導(dǎo)按鈕的深藍(lán)色區(qū)別于綠色的列車按鈕。

4.4 按鈕操作方面

1）盡可能維持原有習(xí)慣

在排列進(jìn)路、重開信號、允許改方按鈕、接車輔助、發(fā)車輔助等按鈕操作，既有操作流程能保證操作正確性或無安全風(fēng)險(xiǎn)，維持既有操作習(xí)慣。

2）按鈕按下狀態(tài)的清除

按鈕操作是一個(gè)時(shí)序序列。未構(gòu)成操作序列的按鈕按下后，如果遺忘清除，會帶來一些操作上非預(yù)期結(jié)果。例如在按壓列車始端按鈕后，未及時(shí)恢復(fù)未按下狀態(tài)，如果后續(xù)再辦理其他接發(fā)列車，接發(fā)車進(jìn)路存在辦理錯(cuò)誤的可能。同樣在CTC自律控制的情況下，也存在這種可能。這樣，單獨(dú)按下的列車、調(diào)車按鈕自動(dòng)清除，首次作為標(biāo)準(zhǔn)條款提出。綜合上述因素，為了避免對后續(xù)進(jìn)路的影響，將單獨(dú)按下的始端信號按鈕設(shè)定有效時(shí)間，15 s后自動(dòng)清除。對于變更進(jìn)路，按壓始端、變更按鈕后，如果15 s內(nèi)未按壓進(jìn)路終端按鈕，自動(dòng)清除始端和變通按鈕。其他功能按鈕也同樣如此。

3）引導(dǎo)進(jìn)路辦理

引導(dǎo)接車進(jìn)路辦理方式，存在較多爭議。最終，在規(guī)范中沿用6502繼電集中的辦理方式，即人工單操道岔到引導(dǎo)進(jìn)路規(guī)定位置后，按壓引導(dǎo)按鈕辦理引導(dǎo)進(jìn)路。

4.5 其他輔助功能方面

1）標(biāo)記窗

為適應(yīng)運(yùn)輸專業(yè)提出的需求，在軌道區(qū)段上增加狀態(tài)顯示（“揭示牌”），每個(gè)股道和進(jìn)站口增加“標(biāo)記窗”，可以從固定的12個(gè)漢字中選擇兩個(gè)漢字添加到“標(biāo)記窗”中，提供文字輸入表達(dá)停電、封鎖等情況。折衷解決了界面顯示空間有限、標(biāo)識困難、容易遮擋的問題。

2）進(jìn)站口標(biāo)識和提示

由于平面布置圖中一般沒有鄰站名稱，進(jìn)站口文字維持按方向名稱顯示，但為了給操作人員更豐富的提示，在辦理進(jìn)路、按壓進(jìn)路終端按鈕時(shí)，增加發(fā)車的語音提示。

3）設(shè)置分路不良

為便于操作人員識別軌道區(qū)段分路不良，采取彈出下級菜單進(jìn)行勾選和取消勾選的方式，用于分路不良的設(shè)置和取消，這也對其他類似需要標(biāo)注的故障提供了參考和借鑒。

5 總結(jié)

《操作顯示規(guī)范》是由多方共同編制，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)研、梳理總結(jié)、仔細(xì)分析和研究后達(dá)成的豐碩成果。在繼承既有聯(lián)鎖控制臺操作習(xí)慣的基礎(chǔ)上，經(jīng)過工效學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)在信息處理上的綜合優(yōu)勢，為處理操作顯示方面的問題提供了依據(jù)，使設(shè)計(jì)人員能明確用戶使用相關(guān)的需求，提供友好的操作顯示界面。操作人員則可及時(shí)準(zhǔn)確地獲得顯示界面上的信息，正確的做出操作動(dòng)作，整體上提高效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。該規(guī)范是聯(lián)鎖技術(shù)的一個(gè)重要里程碑，將對聯(lián)鎖的研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)起到規(guī)范作用，并對信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通起到重要作用。

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