陆汝杰 中国铁路上海局集团有限公司苏州站
为了减少行车安全隐患，提高职工日常业务能力和非正常情况下的应变能力，提高运输效率和行车安全。特开发出沪苏通铁路CTC 接发列车仿真培训系统，用来进行常规接发列车作业和非正常接发列车作业的日常培训、实训考评、技能鉴定和星级选拔实作考试、接发列车技能竞赛等。
1.1 完全仿真
该系统的使用界面与现场CTC 调度集中系统界面必须一致，完全仿真，使用操作、工作流程、故障处置等与现场实际一致。能够模拟实现信、联、闭等设备元器件信息的关联显示、操作响应和故障展现，可全程模拟、监视列车运行情况，同时观察多车站值班员操作规范及与邻站配合情况。
1.2 配置灵活
该系统能够独立组网或在办公网内使用，如果OA 网内使用时，应能向直属站仿真系统服务器上传日常学习系统使用信息，并且能够在培训系统内查询出使用情况。后台统计系统可实时记录学员学习情况，并生成报表，管理人员可以随时查看每位职工日常业务学习演练情况。
1.3 互联互通
该系统要具备运行稳定，出错性少，兼容性好、响应速度快、操作简单方便、易上手。同时在功能、结构、接口等方面遵循一致标准，能够与原有的苏州站接发列车仿真培训系统兼容。
1.4 数据安全
该系统对运输基础数据要采用加密存储，并采用完整性校验机制，避免数据外泄和随意更改，要保证系统的铁路基础数据安全。
该系统的教师机采用单独的界面模式，通过左键点击信号机办理进路和右键点击相应设备选择对应菜单进行功能操作，统一方式设置故障功能；
对于学员机，系统全部按照现场界面风格和操作方式制作，避免误导学员操作，降低培训效果。
该系统通过交换机、路由器等网络设备和远程控制软件，实现本机操作或者远程操作，学员可以自己独立开启学员机和教师机，通过设置非正常情况下的各种行车故障和设备故障，进行故障处理和日常学习操作和培训。在培训、考核、竞赛时学员开启学员机，教师在远程开启教师机，由教师设置故障，学员根据故障现象进行非正常接发列车应急处置。同时，系统连接服务器，将连接信息、学员登录信息和各种演练信息传递给服务器，服务器保存操作日志，随时提供给管理人员查看和分析学员的学习信息和掌握程度。
2.1 服务器
服务器主要负责验证学员和教师信息，保存基础配置数据和直属站内所有车站的进路信息、站场信息、联锁条件，并且能够保存所有学员的操作日志和演练过程数据，并且为终端设备实时提供数据信息交换等。
2.2 教师机
控制直属站段的一个或多个学员机，教师机除了能进行学员机绝大部分功能外，还可对所有控制的学员机在演练过程中动态设置故障、实时生效，模拟现场操作台实际操作等。教师机可以是单机控制本电脑学员机，或通过本地局域网或OA网远程控制学员机。
主要故障功能包括：
（1）区段的电路故障、列车占用、列车压不死
（2）信号、道岔、闭塞设备的各种故障
（3）模拟列车运行和调度所签发调度命令
2.3 学员机的计算机联锁
计算机联锁仿真设备核心符合《计算机联锁技术条件》的相关要求，仿真的是铁科院TYJL-ADX 最新版计算机联锁各种制式的联锁关系。
主要联锁功能包括：
（1）列车进路办理、引导进路办理、调车进路办理、取消进路办理等
（2）办理引导/引导总锁、总取消、总人解
（3）道岔总定/总反、道岔单锁/单解、道岔封闭/解封、区段解锁
（4）自动闭塞、车次操作、非常站控、点灯/灭灯等等
2.4 学员机的CTC车务终端
模拟仿真通号公司CTC 系统车务终端操作及界面，除了包含上述计算机联锁的功能外，还额外包含如下功能：
（1）转中心/车站/车站调车操作方式
（2）接收发送各种调度命令、签发行车凭证（路票和绿色许可证）
（3）进路序列管理、站间透明、行车日志、人工报点
（4）交接班、CTC控制模式转换等等
3.1 系统结构图（图1）
图1 系统结构
该系统分为服务器、教师机终端、学员机终端、网络系统，服务器用于记录学员连接管理，可以记录学员的系统使用情况和各个终端的后台数据管理；
教师机用于设置故障、充当调度所和进行学员演练评判；
学员机用于学员模拟操作CTC车务终端和计算机联锁终端。
软件模拟各个中间站、车间实际情况，列车可以按自定义速度由 A 站出发，经过 B 站,C 站……N 站，分别由 A 站、B站、C站等相应车站值班员进行接发列车作业操纵，在直属站远程控制中心，可分别看到相应情况，同时在列车运行过程中，可由直属站控制中心的教师机上设置各种不同故障，包括车站计算机联锁及区间闭塞设备故障等，所有故障设置均在相对应设备的下拉菜单里进行操作。
教师机可模拟所需站场设备的各种状态，屏幕显示与学员机相同的站场平面图，道岔、信号、区段的操作，可同时与多台学员机连接。学员机与教师机之间的通讯是双向的。学员机和教师机的关系是：教师机为主，学员机为副，当学员机未连接上教师机时，只能在学员机上进行最基本的操作，包括总定、总反、单锁、单解，进路办理和取消等，只有当学员机连接上教师机时才能进行全部操作。
当网络正常，网络设置正确时，启动教师机和学员机后，系统会自动连接，当学员机连接上教师机时，教师机上方会显示“学员机N——在线”，否则显示“学员机N——断线”，其中N 表示数字1、2、……。学员机连接上教师机后，教师机会传送信息到学员机，使之初始化，在学员机初始化期间不能对学员机进行操作，当初始化完毕后方可进行操作。
通过教师机，可向学员机发送进路模拟信息、占用信息、模拟故障信息等，在学员机上出现相应的显示，并发出相应的语音提示。如：【道岔挤岔报警】、【断丝报警】等。学员可以在学员机上学习正常和非正常时的处理方法。学员在学员机上的操作，如：办理进路等，教师机上将会得到相应的显示。
3.2 软件模块结构（图2）
图2 软件模块结构图
整个系统以教师机联锁功能模块为基础，联锁软件模块通过数据库管理模块读取数据库数据，并根据变化，通过数据库管理模块实时更新数据库；
同时联锁软件模块通过计算界面管理模块输入的操作等信息，得到需要更新的界面数据或错误报警数据，返回到界面管理模块或报警模块，界面管理模块和报警模块收到数据信息，立即更新界面信息或发出报警；
调度命令管理模块管理所有相关调度命令和行车凭证报警信息会通过数据库管理模块保存报警信息，同时发送到界面显示报警信息。
4.1 系统界面设计
仿真培训系统采用Visual Studio 2010作为开发工具，以VB.net 语言作为开发语言，ActiveX 控件技术作为设备组件设计工具，系统界面采用ActiveX 控件组合出来的，通过ActiveX 控件完美的封装技术，对控件的属性进行设置，就能达到改变站场状态的目的。现场实际使用的三大联锁设备，因其各自在相同的情况下显示和动作都一样，属同一类实体，因此设置了三个ActiveX控件：Signal、Switch、Section，分别对应信号灯、道岔、无岔区段和股道区段。将它们封装起来，并向应用程序提供接口，以改变设备的状态。利用此技术还可实现站场图形的绘制，即站场图可由此三类控件的实例拖放绘制，且各节点的静态数据可在各控件的属性页里录入，可以很方便的配置不同站场图的学员机。
该系统学员机界面按照现场实际界面设计。教师机界面采用全新操作方式，鼠标左右键结合，右键弹出菜单，左键选择菜单、办理进路等，操作直接在设备上点击左右键操作，设备状态直接显示在设备上，这样系统界面简洁美观，操作方便，在基本不改变行车人员现有的习惯认识，同时能更生动的描述站场形态，让行车人员能更快、更准的适应新系统的使用。
具体的控件开发采用VS2015 开发平台的Active 控件来开发各个组件。例如信号机控件，为了保持透明效果，需要手动刷新控件，因此在控件Paint 事件内填写绘制控件代码，在采用定时器控制信号机灯丝断丝等状态的闪烁效果。
4.2 模块功能程序设计
该系统运行中的核心模块是联锁功能模块，其他功能模块都是服务于联锁模块，因此计算机联锁模块的设计是系统程序设计的核心工作。
计算机联锁模块模拟的是铁科院TYJL-ADX 最新版计算机联锁，其中联锁关系中的道岔操作、信号机操作、区段操作等都相对独立、功能简单。只有建立进路和解锁进路的流程复杂，相互设备的关联多，因此联锁功能设计对建立、解锁进路流程关系是重点。具体的建立、解锁进路流程如图3。
图3 建立、解锁进路流程框图
每次点击信号机都检查是否排列进路，如果是排列进路，则按照流程检查进路建立条件并进行相应显示。
4.3 后台数据处理
系统采用微软Office Access 2010 作为数据库管理系统，对于站场进路的各种联锁条件、各个中间站的线路、道岔、信号机和设备的相对位置和连接关系等基础数据，整理完毕后提前录入数据库，另外仿真培训系统提供数据维护接口，提供给系统管理员进行基础数据的修改和升级，确保仿真演练环境与现场实际环境一致。数据库也提供学员在演练执行期间查询进路表、进路条件表、模拟进路表等各种所需数据信息，进行学习和操练。另外通过对数据库的所有相关数据进行关联整合管理，促使系统编程工作简化，还可以减少布置站场图时录入的静态数据，并且能够方便后期的调试、修改。
仿真培训系统数据库的主要数据为设备表和联锁表，联锁表内的设备编号对于设备内区段编号、信号机编号、道岔编号等，排列进路时根据联锁表查找设备表内设备，再根据设备数据进行联锁关系处理，见图4。
图4 仿真培训系统数据库的设备表和联锁表
本程序采用C/S结构，并且数据量较小，因此教师机在启动时一次性读取全部数据库数据到内存里，并对数据进行相应的关联处理。教师机作为服务器端储存了所有数据，学员机作为客户端只在启动时读取界面控件基本数据。学员机和教师机之间采用TCP/IP 协议点对点发送数据，学员机连接上教师机后，教师机传送所有初始状态数据给学员机，并在每次界面数据发生变化的时候向每个学员机发送变化数据，学员机收到数据后进行界面显示变化设置，如信号机变绿灯时教师机向对应车站学员机发送”SignalDATA”& chr(30)& Index & chr(30) & State & chr(31) 数据，其中chr(30)和chr(31)分别为包内分割符和包结束符。如果中途学员机断线，则再次连接时教师机会重新发送给该学员机所有初始化数据，确保教师机和学员机数据同步。
接发列车仿真培训系统已正式投入使用，为职工提供了一个逼真的学习环境，帮助管理人员和操作人员通过模拟培训系统进行日常学习，通过设置不同的故障状态，让学员在非正常状态下进行实际操作，反复训练，不断提高自身业务技术水平及应急处置能力，形成“真培、真学、真练、真考”的良好氛围，学员间相互比超，齐头奋进，让车站职工的技术水平整体上个台阶，为苏州站行车安全工作质量提升提供了有效手段和强有力的保障。
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