城市軌道交通專業(yè)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)資源研究

方振龍 李狀

摘 要：城市軌道交通OCC培訓(xùn)系統(tǒng)由行車調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、環(huán)境控制仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、電力調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、虛擬列車及運(yùn)行圖編輯系統(tǒng)、視頻監(jiān)控模擬系統(tǒng)和教師控制中心組成。該系統(tǒng)作為現(xiàn)代化城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理的培訓(xùn)載體，不但增加了學(xué)員的操作技能，還降低了控制設(shè)備的維護(hù)量，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；OCC培訓(xùn)系統(tǒng)；長(zhǎng)春輕軌

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）16-0055-03

Abstract： The training system of urban rail transit OCC that consists of train dispatching and simulation training system of command， simulation training system of environmental control， the simulation training system of electric dispatching command， editing system of virtual training and operating chart， analog system of video screen monitoring and teacher control centers. As the training carrier of the modern traffic management of urban rail，the system not only strengthens the operational skills of the learners，also reduces the maintenance of controlling the equipment which saves the operating costs.

Keywords： urban rail transit； OCC training system； Changchun light rail

一、概述

城市軌道交通OCC培訓(xùn)系統(tǒng)針對(duì)長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)控制中心員工崗位培訓(xùn)和入崗職工培訓(xùn)而建立。系統(tǒng)采用長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線運(yùn)營(yíng)實(shí)際的OCC調(diào)度指揮系統(tǒng)，包括行車調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、環(huán)境控制仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、電力調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、虛擬列車及運(yùn)行圖編輯系統(tǒng)、視頻監(jiān)控模擬系統(tǒng)等5個(gè)子系統(tǒng)，其中線路車站三維虛擬場(chǎng)景以長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線為原型，顯示線路特點(diǎn)及代表性車站。通過(guò)與其他培訓(xùn)系統(tǒng)的拓展連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)多個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)合仿真培訓(xùn)與演練。

二、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)配置

城市軌道交通OCC培訓(xùn)系統(tǒng)由五個(gè)子系統(tǒng)和教師控制中心組成，系統(tǒng)配置如表1所示。

（二）系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

1. 行車調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

行車調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)按照長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線線路，模擬全線16個(gè)車站的車站值班員系統(tǒng)和OCC中控系統(tǒng)，能夠模擬全線不少于50輛車的正線運(yùn)營(yíng)，并能設(shè)置各種故障，實(shí)現(xiàn)考核。該系統(tǒng)由ATS的人機(jī)接口及ATS系統(tǒng)、聯(lián)鎖、ATS、ATP、ATO等部分組成，用于對(duì)行車調(diào)度相關(guān)的信號(hào)、聯(lián)鎖、運(yùn)行圖以及各種顯示操作功能的仿真實(shí)現(xiàn)，可用于對(duì)行車調(diào)度員進(jìn)行培訓(xùn)。

系統(tǒng)全線運(yùn)行站點(diǎn)：長(zhǎng)春站北廣場(chǎng)站-北亞泰大街站-偽皇宮站-東大橋站-東新路站-吉林大路站-公平路站-自由大路站-浦東路站-東南湖大路站-北海路站-衛(wèi)星路站-世榮路站-南三環(huán)站-南四環(huán)站-車場(chǎng)站。

具體參數(shù)如下：

◎站場(chǎng)及線路均與長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線路完全一致；

◎操作界面與長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線ATS終端工作站軟件界面完全一致；

◎能夠模擬界面中站場(chǎng)顯示、告警信息等顯示邏輯，顯示功能與實(shí)際線路完全一致，信號(hào)操作和站臺(tái)操作功能與長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線完全一致；

◎能夠模擬線路運(yùn)行管理，操作邏輯與實(shí)際系統(tǒng)完全一致；

◎能夠模擬出入庫(kù)計(jì)劃管理、出入庫(kù)預(yù)告管理等功能；

◎能夠模擬系統(tǒng)的信息管理和維護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)日志分析、歷史回放、調(diào)度留言、告警過(guò)濾、用戶管理和維護(hù)等功能；

◎能夠模擬查詢和打印日常運(yùn)營(yíng)報(bào)告、發(fā)車報(bào)告、列車駕駛員報(bào)告等；

◎能夠模擬在線計(jì)劃管理功能，模擬內(nèi)容包括下載基本計(jì)劃、下載當(dāng)前計(jì)劃、創(chuàng)建管理和維護(hù)周計(jì)劃、打印計(jì)劃、有效性檢查等；

◎具備運(yùn)行圖創(chuàng)建、編輯、保存和打印功能，虛擬列車按照編輯好的運(yùn)行圖和設(shè)定的速度實(shí)現(xiàn)列車的模擬運(yùn)行；

◎具備模擬輕軌列車正常運(yùn)行、應(yīng)急故障處理、行車調(diào)度、非正常情況下行車的相應(yīng)操作與處理、OCC控制中心操作、車站值班作業(yè)等相關(guān)工作人員的協(xié)同培訓(xùn)和考核；

◎能夠模擬各種站控系統(tǒng)的正常操作：聯(lián)鎖操作、軌道區(qū)段操作、岔道操作、車站操作等所有操作功能及告警處理等；

◎模擬對(duì)信號(hào)設(shè)備（信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路等）進(jìn)行實(shí)時(shí)集中控制，實(shí)現(xiàn)完整的信號(hào)聯(lián)鎖模擬及操作功能，對(duì)運(yùn)行列車直接指揮、管理；

◎明顯顯示列車在軌道上運(yùn)行情況，如模擬列車按時(shí)刻表運(yùn)行中過(guò)程的變化，列車加速、減速、暫停、折返有明顯效果，速度等數(shù)值可查詢與輸入、修改；

◎?qū)崿F(xiàn)OCC、車站值班員相關(guān)的行車調(diào)度的仿真，根據(jù)運(yùn)營(yíng)圖模擬收發(fā)車、折返等功能；

◎針對(duì)正常的列車運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練。也可設(shè)置各種運(yùn)營(yíng)故障，如信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、車輛故障等。

2. 環(huán)境控制仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

環(huán)境控制仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要模擬長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線地下部分的3個(gè)車站：長(zhǎng)春站北廣場(chǎng)站-北亞泰大街站-偽皇宮站的環(huán)境控制系統(tǒng)。模擬內(nèi)容包括：大系統(tǒng)、公共區(qū)、A端小系統(tǒng)、B端小系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、模式控制、系統(tǒng)狀態(tài)圖、控制方式切換等。

3. 電力調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

電力調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)系統(tǒng)與長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線PSCADA電力調(diào)度系統(tǒng)界面和操作邏輯完全一致。模擬內(nèi)容包括：一次主接線圖、通訊系統(tǒng)圖、平面布置圖、告警顯示、用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)歸檔和統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能等。

4.虛擬列車及運(yùn)行圖編輯系統(tǒng)。

（1）站場(chǎng)顯示。包括區(qū)段名稱、狀態(tài)；信號(hào)機(jī)名稱、狀態(tài)；道岔名稱、狀態(tài)。

（2）列車顯示。包括列車圖標(biāo)顯示，列車當(dāng)前行駛位置、方向、速度；多列車同時(shí)顯示；列車時(shí)刻表顯示。

（3）報(bào)警提示。包括信號(hào)機(jī)燈絲斷絲；超速報(bào)警；車輛通訊超時(shí)。

（4）站場(chǎng)操作。改變道岔位置（定操、反操、單鎖等）；站場(chǎng)對(duì)象的封閉鎖閉設(shè)置；指定進(jìn)路的始端和終端；各種故障狀態(tài)的模擬，包括道岔：定位無(wú)表示、反位無(wú)表示、定反位無(wú)表示，信號(hào)：各燈位燈絲斷絲，區(qū)段：區(qū)段壓不死、無(wú)法出清。

（5）列車操作。手動(dòng)增加列車、減少列車、列車加速、列車減速和改變列車方向。

（6）自動(dòng)排列進(jìn)路。根據(jù)列車運(yùn)行圖，自動(dòng)排列進(jìn)路行車。

（7）聯(lián)鎖功能模擬。對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路等信號(hào)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)集中控制；進(jìn)路自動(dòng)解鎖。

（8）列車自動(dòng)維護(hù)。自動(dòng)創(chuàng)建列車運(yùn)行圖上指定的始發(fā)站區(qū)段。到發(fā)車時(shí)間后車輛速度逐漸增加進(jìn)入速度邏輯運(yùn)算；根據(jù)時(shí)刻表自動(dòng)調(diào)整車輛位置。

（9）列車限速防護(hù)。每個(gè)區(qū)段可設(shè)置車輛上限速度，在該區(qū)段行駛列車不能超過(guò)限速值；采用移動(dòng)/固定閉塞模式，判斷前方區(qū)段的占用情況采取制動(dòng)。

（10）列車自動(dòng)行駛?？筛鶕?jù)排好的進(jìn)路，列車自動(dòng)行駛；行駛過(guò)程中可根據(jù)前方的安全距離，車輛自動(dòng)加減速；根據(jù)列車運(yùn)行圖，車輛到達(dá)某站時(shí)根據(jù)列車時(shí)刻表規(guī)定的?？繒r(shí)間與位置?？浚鶕?jù)出發(fā)時(shí)間自動(dòng)行車。

（11）由編圖人員輸入基本數(shù)據(jù)。包括各區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、車站停站時(shí)間、運(yùn)行間隔、起始和終到站、時(shí)間段、可用列車數(shù)、列車折返要求等信息，系統(tǒng)生成列車時(shí)刻表/運(yùn)行圖。

（12）自動(dòng)編制基本運(yùn)行圖/時(shí)刻表。創(chuàng)建一個(gè)空的計(jì)劃，通過(guò)添加列車、修改、平移和拷貝等功能自動(dòng)生成所需的運(yùn)行圖；可根據(jù)已有的基本計(jì)劃模板創(chuàng)建一個(gè)新的計(jì)劃，通過(guò)修改，平移功能快速生成所需的基本計(jì)劃。時(shí)刻表編制完成后，按不同種類，存入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以備調(diào)度員隨時(shí)調(diào)用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供儲(chǔ)存255個(gè)以上基本計(jì)劃的容量。

（13）運(yùn)行圖/時(shí)刻表的修改與刪除。時(shí)刻表由人工修改數(shù)據(jù)（包括各區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、車站停站時(shí)間、運(yùn)行間隔、起始和終到站、時(shí)間段、可用列車數(shù)、列車折返要求等信息）；通過(guò)人工修改時(shí)刻表，可進(jìn)行運(yùn)行圖的調(diào)整；也可以在運(yùn)行圖界面，通過(guò)鼠標(biāo)拖拽運(yùn)行線，來(lái)進(jìn)行運(yùn)行圖調(diào)整。

（14）自動(dòng)會(huì)讓處理。在編制運(yùn)行圖的過(guò)程中能自動(dòng)進(jìn)行沖突檢查，并給出明確的提示及建議優(yōu)化的沖突解決方案，避免運(yùn)行圖線段交叉。

（15）實(shí)際運(yùn)行圖/時(shí)刻表。為ATS子系統(tǒng)根據(jù)列車運(yùn)行的實(shí)際情況自動(dòng)生成，與計(jì)劃以不同的底色和線條同時(shí)顯示在運(yùn)行圖界面上。

5. 視頻監(jiān)控模擬系統(tǒng)

調(diào)度員可以切換監(jiān)視器所顯示的內(nèi)容，調(diào)節(jié)監(jiān)視器所顯示場(chǎng)景的水平視角。通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，熟悉視頻監(jiān)控原理和各種常規(guī)、非常規(guī)操作。

6. 教師控制中心

教師控制中心主要用于教師主導(dǎo)的教學(xué)，是整個(gè)系統(tǒng)中為教師設(shè)置的操作終端。功能包括：

◎查看和控制學(xué)員使用狀態(tài)、手動(dòng)設(shè)置各類應(yīng)急故障和模擬事故，設(shè)置和維護(hù)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，管理學(xué)員成績(jī)等；

◎系統(tǒng)設(shè)有教學(xué)、培訓(xùn)、考核三大模塊，對(duì)學(xué)員綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，為最終的考核提供依據(jù)；

◎具有對(duì)故障/突發(fā)事件的添加、編輯、刪除功能，同時(shí)還能對(duì)故障進(jìn)行設(shè)置、撤消、排除和處理；

◎能對(duì)故障或突發(fā)事件進(jìn)行分類管理、實(shí)時(shí)設(shè)置與撤銷；

◎具有多種故障/突發(fā)事件觸發(fā)條件，如故障/突發(fā)事件的時(shí)間條件、地點(diǎn)條件等，同時(shí)具備完善的故障信息顯示等。

三、系統(tǒng)實(shí)證分析

（一）長(zhǎng)春市輕軌指揮中心基本情況

長(zhǎng)春市輕軌指揮中心是運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)總控制中心，負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)相關(guān)各部門的調(diào)度指揮工作，組成人員主要有行車調(diào)度員、電力調(diào)度員、客運(yùn)調(diào)度員、安全調(diào)度員，上設(shè)值班主任，由總調(diào)度室主任進(jìn)行管理組織。

長(zhǎng)春市輕軌指揮中心設(shè)備布置（如圖1所示），由上到下分別為：大屏，1號(hào)調(diào)度臺(tái)，2號(hào)調(diào)度臺(tái)。大屏，負(fù)責(zé)對(duì)電力調(diào)度SCADA、行車調(diào)度配線圖、CTC線路信號(hào)顯示和服務(wù)調(diào)度CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的屏幕顯示，以求工作便利。

1號(hào)調(diào)度臺(tái)，分為27個(gè)顯示器和與之配備的操作麥克、電話、鼠標(biāo)和鍵盤，按照工作職能將其分為3大類：第一，電力調(diào)度，其中3號(hào)線2個(gè)顯示器，4號(hào)線5個(gè)顯示器，分別顯示長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線和4號(hào)線的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)春輕軌全線供電變電所與供電區(qū)間起到了監(jiān)控的作用，電力調(diào)度員可通過(guò)該系統(tǒng)，監(jiān)視3號(hào)線日常供電情況，在發(fā)生供電故障的情況下，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出相應(yīng)操控，使供電故障問(wèn)題得以解決。第二，行車調(diào)度，其中3號(hào)線5個(gè)顯示器顯示CTC系統(tǒng)、運(yùn)行圖、行車調(diào)度對(duì)講臺(tái)，4號(hào)線6個(gè)顯示器顯示ATS系統(tǒng)、運(yùn)行圖、行車調(diào)度對(duì)講臺(tái)。3號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)為CTC監(jiān)控系統(tǒng)，在其界面上顯示為3號(hào)線的信號(hào)與列車的實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面，行車調(diào)度員可通過(guò)CTC系統(tǒng)，監(jiān)視列車運(yùn)行情況，并參照運(yùn)行圖，通過(guò)調(diào)度對(duì)講臺(tái)與列車進(jìn)行聯(lián)系，調(diào)整列車運(yùn)行。4號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)為ATS監(jiān)控系統(tǒng)，在其界面上顯示為長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線的信號(hào)與列車的實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面，行車調(diào)度員可通過(guò)該系統(tǒng)，監(jiān)視列車運(yùn)行情況，并參照運(yùn)行圖，通過(guò)調(diào)度對(duì)講臺(tái)與列車進(jìn)行聯(lián)系，調(diào)整列車運(yùn)行。第三，客運(yùn)調(diào)度，其中5個(gè)顯示器顯示CCTV通信系統(tǒng)、BAS監(jiān)視系統(tǒng)。CCTV通信系統(tǒng)是長(zhǎng)春輕軌線路上相關(guān)攝像廣播設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，客運(yùn)調(diào)度可以通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)線路上的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行監(jiān)控，以保證線路安全和運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定；BAS系統(tǒng)的主要監(jiān)控范圍為長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線地下站及地下區(qū)間，平日為正常的通風(fēng)排風(fēng)控制，當(dāng)發(fā)生緊急情況（如火災(zāi)）時(shí)，客運(yùn)調(diào)度對(duì)BAS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，消除隱患。

2號(hào)調(diào)度臺(tái)，分為安全調(diào)度工作臺(tái)和計(jì)劃員工作臺(tái)，另設(shè)兩臺(tái)打印機(jī)分別對(duì)長(zhǎng)春輕軌3、4號(hào)線運(yùn)行圖進(jìn)行打印用于存檔備份；在控制中心對(duì)信號(hào)系統(tǒng)與通訊系統(tǒng)分別設(shè)置了UPS電源設(shè)備，當(dāng)控制中心停電或供電發(fā)生故障等情況下，保證調(diào)度室的正常工作需求。

（二）崗位培訓(xùn)實(shí)證

為加強(qiáng)各崗位專業(yè)技能知識(shí)，熟練掌握調(diào)度操作系統(tǒng)，提高各崗位業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)實(shí)際操作技能，對(duì)行車調(diào)度、電力調(diào)度、客運(yùn)調(diào)度等崗位進(jìn)行培訓(xùn)。

參考各崗位的年度培訓(xùn)課時(shí)、培訓(xùn)目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際，按不同崗位分批分階段地制定年度培訓(xùn)計(jì)劃。按照年度培訓(xùn)計(jì)劃組織開展培訓(xùn)。依照培訓(xùn)內(nèi)容，由相關(guān)專業(yè)人員授課，培訓(xùn)方式為講授專業(yè)知識(shí)與實(shí)際操作：講授專業(yè)知識(shí)環(huán)節(jié)中，主講人將專業(yè)知識(shí)教材做成通俗易懂的PPT演示文稿，對(duì)各崗位進(jìn)行培訓(xùn)，過(guò)程中穿插答疑環(huán)節(jié)、小組討論環(huán)節(jié)。實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，主講人會(huì)考慮操作設(shè)備的空間局限性，分組進(jìn)行，保證每位人員均參與到實(shí)際操作當(dāng)中。每次培訓(xùn)之后，對(duì)發(fā)生事故、救援的行車案例由值班主任帶領(lǐng)進(jìn)行分組討論，分析事故處理方法，以便更好地組織非正常情況下的行車指揮。將知識(shí)培訓(xùn)的重點(diǎn)內(nèi)容以編輯出題的方式，加入考核題庫(kù)中。以考核的方式查找出專業(yè)知識(shí)薄弱的內(nèi)容，進(jìn)行重新培訓(xùn)以便加深印象。

四、結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通OCC培訓(xùn)系統(tǒng)作為現(xiàn)代化城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理的培訓(xùn)載體，對(duì)在崗人員和入職人員培訓(xùn)起到了關(guān)鍵性作用，一方面可增加學(xué)員的操作技能，另一方面也可以降低控制設(shè)備的維護(hù)量，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。目前，該系統(tǒng)應(yīng)用于長(zhǎng)春市軌道交通的運(yùn)營(yíng)中，如將該系統(tǒng)融合更多城市軌道交通的典型線路，可擴(kuò)展到更多城市軌道交通控制中心的管理中。

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