地铁列车调度仿真实训系统的制作方法
【专利说明】地铁列车调度仿真实训系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及仿真实训技术领域，尤其是一种城市轨道交通陆上集群无线电TETRA(Trans European Trunked Rad1-)列车调度通信仿真实训系统，适用于城市轨道交通运营管理、操作和维护人员的实训。
【背景技术】
[0003]自从2001年广州地铁二号线采用800兆TETRA数字集群系统用于地铁列车调度之后，TETRA技术在我国轨道交通领域得到广泛应用，成为城市轨道交通的标配核心系统之
O
[0004]TETRA是由ETSI推出的数字集群通信国际标准，属于专业无线电通信领域，我国也采纳TETRA为国家电子行业数字集群通信标准之一。一套完整的TETRA系统通常包括交换中心、网管系统、调度系统、基站、传输链路、车载电台、手持电台等。
[0005]TETRA系统在城市轨道交通领域的应用包括列车调度、维修管理、停车场管理以及日常运营管理和应急抢修抢险，TETRA系统提供列车司机和调度之间、列车司机和车站值班员之间的唯一通信手段。因此，TETRA是保障地铁安全、有序运营的重要系统之一。
[0006]随着我国城市轨道交通的高速发展，轨道交通专业人力资源紧缺的矛盾日益凸显，因此，针对地铁运维管理的专业人才的培训已经得到各地铁公司和地方政府的高度重视。因为TETRA系统在城市轨道交通运营中的重要地位，相应的操作、管理、维护培训和实训需求也就显得十分必要、也非常迫切。
[0007]出于安全运营的需求，为了避免实训对地铁运营系统的影响，要求实训系统必须与生产运营系统分离。同时，为了节约投资和运行成本，避免采购和建设一套完整的TETRA系统用于实训，本发明提供了一种仿真实训平台方案，将一台普通TETRA数字集群基站工作在单基站集群模式下(LST，Local Site Trunking)，通过软交换、仿真和网络技术，模拟一套好似配置有交换中心、基站、传输、调度和网管的完整TETRA数字集群系统的仿真地铁列车调度实训平台。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是基于广泛应用于我国城市轨道交通列车调度和运营管理的800兆TETRA数字集群技术，提出一种仅构建于单TETRA基站的、通过软交换技术、仿真和网络技术来实现的地铁列车调度仿真实训系统，供城市轨道交通列车调度人员、列车司机、运营管理人员以及专业技术、维保人员的技术培训和操作实训。
[0009]本发明的目的是这样实现的:
一种基于一台单站集群(LST，Local Site Trunking) TETRA数字集群基站，通过软交换、仿真和网络技术，仿真模拟一套完整TETRA数字集群地铁列车调度实训系统，该系统包括:
带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，用以承载本系统的全部应用业务；
通信服务器，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，通过软交换技术仿真模拟地铁列车调度所需的TETRA系统的基本通信功能，即:组呼、通播、通话组派接、紧急呼叫；
列车调度服务，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，通过仿真模拟地铁列车调度基本功能，包括列车司机和列车调度员之间的RTT请呼功能、车次号呼叫功能；
网管服务器，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，通过仿真模拟地铁列车调度通信的网管系统；
录音服务器，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，在线记录实训系统的全部调度通话，提供检索、回放功能；
实训测评服务器，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，包括试题库和题库管理、考卷生成与考试管理、成绩管理、课程评估、统计分析与查询功能模块，为培训老师和学员提供在线测试和学习评估的工具，为学员提供对老师授课、课程内容进行评价、反馈建议的工具；
调度台，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，为调度员在地铁运营控制中心调度列车的操作终端，供学员实训操作；
网管终端，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，为技术人员监控系统工作状况、辨识与处理系统故障、系统维护、修改系统配置使用，供学员实训操作；
学员计算机终端，连接带三层交换功能的千兆自适应计算机网络，供学员学习使用，可以通过该终端完成在线考试、查阅学习资料；
WiFi无线AP和移动智能终端，供课堂学员通过智能手机或PAD接入到实训系统，完成对老师授课和课程的评价、反馈建议，也可以通过扫描各实训设备上的二维码，了解基本培训知识点，包括该设备的名称、配置、功能、原理、维护方法；
二载波TETRA数字集群基站，以LST单基站集群方式独立工作，并通过一台带NAT功能的路由器将TETRA基站的主、备TSC控制器经计算机网络接入到网管服务器；
用于模拟信道资源的TETRA电台，至少配置6套，通过无线网关，经计算机网络接入到通信服务器；
以及列车车载电台、车站车控室固定台和手持对讲机，均注册、接入到TETRA基站，分别供列车司机、车站站务管理员和其它工作人员进行操作实训。
[0010]本发明仅在一台LST单站集群模式下的二载波基站所提供的TETRA标准无线覆盖下，不需要TETRA交换与控制中心，采用软交换、仿真、网络技术，模拟出一套具备基本通信和网管功能的地铁列车调度通信系统，供学员实训操作，具体体现在:
⑴、将普通TETRA电台的语音接口和控制接口接入到无线网关，无线网关将TETRA电台的语音、短信息和控制指令转换为IP数据包，接入到计算机网络，建立与通信服务器的通信，在通信服务器的管理和控制下，各TETRA电台模拟列车调度系统的信道资源，比如:配置接入6套电台，就等于该系统拥有6个信道，可实现组呼、通播、派接、紧急呼叫基本调度通信功能；并将其中的一个信道设定为只收发短信息，扮演本实训系统的控制信道，用于列车车载电台、车站车控室固定台通过TETRA基站，与被设置为控制信道的TETRA电台之间，进行短信息通信，控制指令通过短信息进行传递，使得本实训系统能按地铁运营规则，实现列车车载电台和车站车控室固定台向调度服务器注册的功能、实现列车调度台按车次号呼叫的功能、实现列车车载电台和车站车控室固定台向调度台发起RTT请呼功能。
[0011]⑵、网管服务器通过仿真，提供与实际TETRA数字集群地铁列车调度系统网管相似的功能，供学员实训操作，其中:
i )网管服务器包括一个通信模块，负责收集实训系统内设备的运行数据，其中TETRA基站因为通信协议不公开、系统内没有交换控制中心，因此无法获取TETRA基站运行数据。本发明通过TETRA基站TSC的人工维护口(RJ45网口)，经一台带NAT功能的路由器，接入到计算机网络，建立与网管服务器之间的通信，网管服务器的通信模块定期向TSC发出询问指令，并将TSC返回的信息进行解析，生成基站运行状态数据存入数据库中；
ii)网管服务器包括数据仿真模块，模拟生成实际TETRA系统交换中心的运行数据流，源源不断送网管服务器使用，使得本实训系统网管终端依然能呈现出故障管理、呼叫统计、用户管理功能，供学员实训观摩和操作；
iii)网管服务器包括虚拟设备仿真模块，虚拟设备包括虚拟基站、虚拟光纤直放站、虚拟交换与控制中心设备，培训老师可以通过本虚拟设备仿真模块提供的GUI界面人工设置各种故障，学员通过网管终端对故障进行辨识和分析，达到实训目的。
[0012]本发明将操作实训与培训、学习、考试、评估集成融合在一个系统，具体体现在: ⑴、实训测评服务器包括试题库和题库管理、考卷的生成和考试管理、成绩管理、统计、
分析与查询功能软件模块，为培训老师和学员提供在线测试和学习评估的工具；
⑵、实训测评服务器包括课程评估软件模块和移动APP软件，学员可以通过移动智能终端下载APP，对老师授课、课程内容进行评价，反馈合理化建议；该软件模块提供统计分析的功能，供培训中心对培训课程设置、培训计划进行优化；
⑶、学员可以通过移动智能终端扫描实训系统各设备上的二维码，即可接入到测评服务器，了解有关的基本培训知识点，包括该设备的名称、配置、功能、原理、维护方法。
[0013]本发明不但为学员提供与实际运营系统相似的操作界面和操作功能，而且还将考评集成到实训系统内，更好地满足地铁培训、实训的迫切需求，填补我国在该领域的空白。与采购和部署一套完整的TETRA系统用于实训相比较，本发明将节约大量的投资。
【附图说明】
[0014]图1为本发明结构示意图；
图2为本发明信道分配示意图；
图3、图4为本发明基站接入网管示意图；
图5为本发明注册、RTT请呼信令流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0016]参阅图1，本发明由以下几部分构成:
计算机网络平台I;
通信服务器2 ; 列调服务器3 ;
网管服务器4 ;
录音服务器5 ;
实训测评服务器6 ;
学员实训操作终端，分别为调度台7、网管终端8和实训计算机9 ;
二载波TETRA基站10 ;