专利名称：轨道交通多工种联合演练仿真培训系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及模拟/仿真技术，具体是指一种轨道交通多工种联合演练仿真培 训系统。
背景技术：
系统仿真作为一门综合性的学科是计算机、网络、图形图像、多媒体、软件工程、信 息处理、自动控制等高新技术的综合，经历了物理模型仿真，模拟计算机仿真和数字计算机 仿真等阶段，它是借助系统模型对实际或设想的系统进行动态试验研究的一门综合技术。 随着计算机技术的发展，应用计算机进行系统仿真日益受到人们的重视。计算机仿真技术 结合了实验和分析这两种方法，将分析的方法用于模拟实验，充分运用己有的基本物理量 及相似性原理，可建立待研究系统的数学模型，采用与对实际的物理系统进行实验相同的 基本研究方法，在计算机上运行仿真实验。由于仿真用模型代替实体作实验，因此，它具有 经济、安全、实验周期短等特点，这些特点使得仿真技术作为一种分析、设计系统及训练人 员的有利工具，已广泛应用于几乎所有的工程与非工程领域。在轨道交通领域仿真技术已得到广泛应用，各种行车组织、运营调度、供电及站场 等子系统能耗分析及设备选型分析等仿真系统得到应用；在培训方面，各种列车驾驶仿真 器以其逼真、灵活、有效、经济等突出的优势已在培训列车司机方面发挥着越来越重要的作 用，各种形式的行车调度培训系统也已逐步被开发并得到应用。但是，现有的各工种仿真培 训系统均独立运行和训练，其运行和训练信息均各自独立，相互之间信息不互联，从而不能 进行联合演练仿真培训，已经不能满足现在轨道交通运营仿真培训的需求。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种轨道交通多工 种联合演练仿真培训系统，该仿真培训系统可模拟轨道交通运营过程中的众多环节并联合 在一起，从而实现多工种联合演练仿真培训，具有单一工种仿真培训系统所不具有的特点 和作用。本实用新型的目的通过下述技术方案实现轨道交通多工种联合演练仿真培训系 统，主要由信息互联的调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、以及列车驾驶仿真 器构成。所述调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、列车驾驶仿真器之间通过 以太网实现信息互联。所述调度指挥仿真培训系统包括行调指挥仿真培训系统、电调指挥仿真培训系统 和环调指挥仿真培训系统，其中行调指挥仿真培训系统主要由行调控制台及座椅、匪I仿真计算机及与其相连的 显示操作终端、集中联锁仿真计算机及与其相连的显示操作终端、CCTV站场仿真计算机及 与其相连的显示终端组成，其用于模拟出行调人员操作的运行环境。[0009]电调指挥仿真培训系统主要由电调控制台及座椅、电调仿真计算机及与其相连的 显示操作终端、电调监视器及与其相连的显示终端组成，其用于模拟出电调人员操作的运 行环境。环调指挥仿真培训系统主要由环调控制台及座椅、环调仿真计算机及与其相连的 显示操作终端、环调监视器及与其相连的显示终端组成，其用于模拟出环调人员操作的运 行环境。所述车站作业仿真培训系统主要由车站操作控制台、座椅、仿真计算机及与其相 连的显示操作终端、监视器及与其相连的显示终端组成，其用于模拟出车站值班员操作的 运行环境。所述列车驾驶仿真器是联结各个系统的纽带，考虑成本等因素，本实用新型直接 采用现有的列车驾驶仿真器。它不但能够仿真出每一辆车的ΑΤΟ、ATP功能，还将引入牵引 功率计算模块，实现对车流控制的仿真；并且它还加入驾驶策略模块，使每辆车都可以根据 自身不同的情况表现出自己的特性，使其更能表现出真实系统的复杂性；并还可与列车驾 驶仿真器相兼容，共同仿真线路上的运营列车。本实用新型还包括与调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、列车驾驶 仿真器均信息互联的服务器、教员系统、CCTV仿真系统、通讯仿真系统、大屏幕显示系统。所述服务器将采用当今先进的计算机运算服务器实现仿真系统大数据量的运算， 及运营环境的建立，为整个仿真培训系统的可靠运行提供有力的硬件支持。所述教员系统主要由教员计算机及与其相连的显示操作终端、教员监视器组及与 其相连的显示终端、教员监控台及与其相连的显示操作终端组成，教员通过教员系统实现 对整个仿真培训系统操纵情况的监控以及对数据的管理等工作。所述通讯仿真系统主要由通信实现终端、通信仿真计算机及与其相连的显示操作 终端组成，其用于实现系统主要通信联络的功能仿真。所述大屏幕显示系统用于实时显示整个仿真培训系统中各工种的操纵情况，便于 教员的以及观摩人员进行观看。综上所述，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型不但可以实现各工种独立仿真培训，还可以实现多工种的联合演 练仿真培训，具有相关课题研究的实用价值，包括对新运营方案的演练评估，各种救援方式 的比选等；且还可以模拟轨道交通运营过程中的众多环节，具有单一工种仿真培训系统所 不具有的特点和作用；(2)本实用新型不但可以实现对轨道交通运营相关的行车调度员、电力调度员、环 境调度员、值班主任人员、车站值班员、列车司机等的仿真培训功能，还可实现对运营计划 的多工种联合演练仿真培训功能，并能给出对各个学员的训练内容客观公正的评价结果；(3)本实用新型可以把调度培训系统以及车站值班员培训系统、列车驾驶仿真器 等与轨道交通运营相关子培训系统融为一个整体，逼真的仿真出各系统的运行情况，并可 方便地与其它相关拓展系统联接，组建一个全面、精确、灵活的系统仿真平台。
图1为轨道交通各工种联合演练仿真培训系统总方案的结构框图；[0023]图2为轨道交通各工种联合演练仿真培训系统具体方案的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实 施方式不仅限于此。实施例本实用新型中各工种仿真培训系统之间组合形式灵活有效，可根据培训需求和投 资规模的不同，采用不同的仿真培训系统组合。由于本实用新型涉及的轨道交通多工种联 合演练仿真培训系统用于培训铁路的机车司机、运行调度指挥人员及车站作业人员，按照 系统的功能可以在结构上分为三个部分机车业务部分、列车调度运行指挥部分、车站作业 部分三部分，这三个部分彼此都能独立运行，也可以根据需要联合同时进行联合训练。按照 此思路，各工种仿真培训系统之间无论采取何种组合方式，本系统都必须包括调度指挥仿 真培训系统、车站作业仿真培训系统、以及列车驾驶仿真器，调度指挥仿真培训系统将对调 度中心的各种功能进行仿真，营造出一个逼真的调度指挥仿真运行环境，从而实现对各调 度人员的仿真培训功能；车站作业仿真培训系统将仿真出车站值班人员的工作环境，实现 对值班员的培训功能；列车驾驶仿真器用于实现对列车司机的仿真培训功能。上述三者之间通过以太网实现信息互联，从而构成了铁路运输过程的三角关系， 如图1所示，调度指挥仿真培训系统将调度计划通过以太网传给车站作业仿真培训系统， 并接收其回传的作业完成情况；调度指挥仿真培训系统将行车信号和限速信号通过以太网 传给列车驾驶仿真器，并接收其回传的区间占用情况；作业仿真培训系统通过以太网将进 出站信号和进路传给列车驾驶仿真器，并接收其回传的股道和区间占用情况。根据运营培 训需求，不仅可实现三者的独立仿真培训功能，又可进行三者的有效结合，从而实现三者的 联合演练功能。同时能对各个学员的训练结果进行客观评价。且具有相关课题研究的实用 价值，包括对新运营方案的演练评估，各种救援方式的比选等。该系统借鉴分布式交互仿真(DIS—DistributedInteractive Simulator)技术 的先进思想，采用构成方式灵活、具有高度可靠性、可扩展性的分布式体系结构来实现。根据轨道交通的运营特性，调度指挥仿真培训系统可细化为行调指挥仿真培训系 统、电调指挥仿真培训系统和环调指挥仿真培训系统，其中行调指挥仿真培训系统主要由 行调控制台及座椅、MMI仿真计算机及与其相连的显示操作终端、集中联锁仿真计算机及与 其相连的显示操作终端、CCTV站场仿真计算机及与其相连的显示终端组成；电调指挥仿真 培训系统主要由电调控制台及座椅、电调仿真计算机及与其相连的显示操作终端、电调监 视器及与其相连的显示终端组成；环调指挥仿真培训系统主要由环调控制台及座椅、环调 仿真计算机及与其相连的显示操作终端、环调监视器及与其相连的显示终端组成。调度指挥仿真培训系统根据轨道交通的具体特点完整的仿真出各种显示界面和 操作功能，做出与现场一制的联锁逻辑、自动排进路算法等，系统将能按照系统界面风格进 行显示，并能实现所有运行相关操作项目。根据联锁系统特点实现完全一致的联锁逻辑，对 新建线路电力负荷、设备选型、杂散电流等的估算；把供电系统分析引入到仿真培训中，不 但可以实现对全线供电系统的实时分析还可实现基本故障的设置与处理功能；运用先进的 数学模型实现对站场温、湿度，隧道通风，给排水，消防等系统的仿真，将对环境影响较大的主要因素分别进行建模，能够实现时刻表，多种模式的编辑与调用等功能，并最终实现与行 调系统，电调系统进行交互，实现各个相关调度系统的联动功能。调度指挥仿真培训系统将 各种孤立的环境因素仿真研究集合成一个相互联系、相互影响的环境系统，仿真出整个轨 道交通的运营环境。车站作业仿真培训系统主要由车站操作控制台、座椅、仿真计算机及与其相连的 显示操作终端、监视器及与其相连的显示终端组成。其首次实现车站作业仿真与调度仿真 同步进行的功能，车站作业仿真培训系统仿真出的信号联锁系统与调度指挥仿真培训系统 通过所有权的切换功能实现同时在线仿真的功能，从而为车站作业和调度作业的联合培训 提供一个仿真平台。列车驾驶仿真器是联结各个系统的纽带，考虑成本等因素，本实用新型直接采用 现有的列车驾驶仿真器。它不但能够仿真出每一辆车的ΑΤΟ、ATP功能，还将引入牵引功率 计算模块，实现对车流控制的仿真；并且它还加入驾驶策略模块，使每辆车都可以根据自身 不同的情况表现出自己的特性，使其更能表现出真实系统的复杂性；并还可与列车驾驶仿 真器相兼容，共同仿真线路上的运营列车。如图2所示，本实用新型除了调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、以 及列车驾驶仿真器，还设置了与调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、列车驾驶 仿真器均信息互联的服务器、教员系统、CCTV仿真系统、通讯仿真系统、大屏幕显示系统； 其中服务器将采用当今先进的计算机运算服务器实现仿真系统大数据量的运算，及运 营环境的建立，为整个仿真培训系统的可靠运行提供有力的硬件支持；教员系统主要由教员计算机及与其相连的显示操作终端、教员监视器组及与其相 连的显示终端、教员监控台及与其相连的显示操作终端组成，教员通过教员系统实现对整 个仿真培训系统操纵情况的监控以及对数据的管理等工作。由于涉及的学课和工种较多， 一个教员无法实现对所有课程的管理和指导作业，本实用新型可采用多教员并行参与指导 的形式；并实现多个课程同时在线培训的功能，一个程序可以由一个或多个教员参与指导， 同时一个教员也可以指导一个或多个课程的运行，这将更好的提高培训效率，更加灵活的 实现人员的分配功能；通讯仿真系统主要由通信实现终端、通信仿真计算机及与其相连的显示操作终端 组成，其用于实现系统主要通信联络的功能仿真；大屏幕显示系统用于实时显示整个仿真 培训系统中各工种的操纵情况，便于教员的以及观摩人员进行观看。图2所示的所有子系统均通过以太网联合在一起，相互之间形成信息互通，从而 构成一套全新的轨道交通综合培训系统，在此基础上不但可以实现各工种独立培训，还可 以实现多工种的联合演练，具有相关课题研究的实用价值，包括对新运营方案的演练评估， 各种救援方式的比选等；其还可以模拟轨道交通运营过程中的众多环节，具有单一工种仿 真培训系统所不具有的特点和作用。本实用新型实现的基本功能如下(a)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统应能够实现整条运营线路的仿真，能 真实的模拟列车、行调人员、电调人员、环调人员、车站值班人员在运营过程遇到的各种状 况，从操作介面的显示，通信系统的实现等方面进行仿真。实现对相关调度学员、车站学员、列车司机进行培训与考核；(b)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统是以培训/考核课程为基础的训练仿 真系统。培训/考核课程是预先设计并存储在教员计算机内，课程内容包括可以随时进入 的整条线路实时运行信息，包括初始条件下的各列车位置速度、信号显示、供电系统状态、 环境系统参数和故障状态等。在培训或考核期间，培训/考核课程内的参数可通过教员控 制台进行修改和添加；(C)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统可以对整条线路中运营的列车进行仿 真，对各列车分别建立对象模型，建立相应的ΑΤΡ、ΑΤ0模块。根据不同的列车特性仿真出其 牵引力特性、速度变化特性、供电网取流特性等。模拟出一个逼真的轨道交通运行环境。为 各种调度人员提供仿真培训的基础对象；(d)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统可实现对行车调度、电力调度、环境调 度环境、车站作业的模拟，对调度中心的各行车组织功能的建模仿真。分别实现运行图编辑 与调整、微机联锁、自动排进路等模型功能。对牵引供电网络建立模型，仿真出实时运行的 参数变化与可操作电气元件的功能实现。对环境系统模型的建立，包括站场温湿度数学模 型、隧道通风系统模型、消防系统模型等。实现对环调系统时间表编辑功能、人工模式转换 的仿真；通过对行、电、环等各种调度环境的仿真实现，模拟出一个逼真的调度与车站运营 环境，最终实现对各调度人员以及车站人员的培训功能；(e)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统还可实现与列车驾驶仿真器系统的联 接。通过将驾驶仿真器做为车辆服务器中的一列车，加入到整个运营系统中，可以实现各调 度人员与列车司机之间的运营仿真，营造出更加逼真的运营环境；(f)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统中的教员系统能够以两种模式运行， 脱机模式与联机模式。脱机模式可以运行数据库、进行培训/考核课程的准备与编辑、故障 信息的编辑与管理；联机模式下能够对运营仿真系统的运行进行全面的监控，可设定其运 行环境与工况，对仿真过程进行监控与干预，并可随时对系统实现暂停功能，用于教员对操 作过程的点评与讲解；(g)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统提供自动评价系统。评价系统可自动 地对受训者的操纵行为进行客观评价，客观评价的主要内容包括常规的调度操作规程与 步骤、故障或突发事件处理等。评价系统可接受教员对受训者的工作态度、反应能力、协调 与沟通能力等因素的主观评价；(h)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统具备数据备份和数据恢复功能。能够 将培训及考核的历史记录、课程数据、故障信息等数据以光盘的形式进行备份；系统具备恢 复备份数据的接口，可将备份的数据重新导入系统；(i)轨道交通多工种联合演练仿真培训系统可对培训过程进行有效记录，系统将 对各种设备的状态，各个仿真环境参数进行记录，现实回放暂停功能。通过回放暂停功能的 引入使教员更加方便的对培训过程中存在的问题进行分析讲解，使学员在逼真的仿真环境 中接收对常见错误操作的指导。在实现回放暂停的基础上，本系统还可实现从回放过程中 某个断点处重新开始培训的功能，使学员能对教员讲解的注意事项立马上进行操作实践， 从而可对某些容易出错的问题进行反复训练直至学员掌握为止，这将大大提高培训效率；为了保证轨道交通多工种联合演练仿真培训系统的投资具有长期的回报与效益，
7本实用新型充分考虑了列车运营的特点以及将来的发展方向，将实现系统向纵、横两个方 向拓展功能，其中横向拓展——车站系统与模拟驾驶器连接成一个大型培训系统的同时也组建起 了一个可任意扩充的仿真平台，通过统一的网络平台接口可以实现与其它各种仿真培训 系统的联合(如屏闭门仿真系统、道岔实物仿真系统、售票系统等等)，将使培训课目更加非 富、功能更加强大；纵向拓展——可以与将来开通的各条运营线路仿真系统进行联接，从而现实多条 线路成网运营情况下的联合多工种联合演练培训，营造出更加复杂，更加逼真的轨道运营 仿真环境，并可实现对突发事件情况下各运营线路之间的协调指挥进行仿真。如上所述，便可较好的实现本实用新型。
权利要求1.轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，主要由信息互联的调度指挥 仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、以及列车驾驶仿真器构成。
2.根据权利要求1所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、列车驾驶仿真器之间通过以太网实现信息互联。
3.根据权利要求1所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 调度指挥仿真培训系统包括行调指挥仿真培训系统、电调指挥仿真培训系统和环调指挥仿 真培训系统。
4.根据权利要求3所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 行调指挥仿真培训系统主要由行调控制台及座椅、MMI仿真计算机及与其相连的显示操作 终端、集中联锁仿真计算机及与其相连的显示操作终端、CCTV站场仿真计算机及与其相连 的显示终端组成。
5.根据权利要求3所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 电调指挥仿真培训系统主要由电调控制台及座椅、电调仿真计算机及与其相连的显示操作 终端、电调监视器及与其相连的显示终端组成。
6.根据权利要求3所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 环调指挥仿真培训系统主要由环调控制台及座椅、环调仿真计算机及与其相连的显示操作 终端、环调监视器及与其相连的显示终端组成。
7.根据权利要求1所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 车站作业仿真培训系统主要由车站操作控制台、座椅、仿真计算机及与其相连的显示操作 终端、监视器及与其相连的显示终端组成。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特 征在于，还包括与调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、列车驾驶仿真器均信息 互联的服务器、教员系统、CCTV仿真系统、通讯仿真系统、大屏幕显示系统。
9.根据权利要求8所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 教员系统主要由教员计算机及与其相连的显示操作终端、教员监视器组及与其相连的显示 终端、教员监控台及与其相连的显示操作终端组成。
10.根据权利要求8所述的轨道交通多工种联合演练仿真培训系统，其特征在于，所述 通讯仿真系统主要由通信实现终端、通信仿真计算机及与其相连的显示操作终端组成。
专利摘要本实用新型公开了一种轨道交通多工种联合演练仿真培训系统。该轨道交通多工种联合演练仿真培训系统主要由信息互联的调度指挥仿真培训系统、车站作业仿真培训系统、以及列车驾驶仿真器构成。本实用新型可模拟轨道交通运营过程中的众多环节并联合在一起，从而实现多工种联合演练仿真培训，具有单一工种仿真培训系统所不具有的特点和作用。
文档编号G09B9/00GK201918047SQ20102068897
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者严欣, 何鸿云, 朱金陵 申请人:成都运达轨道交通设备有限公司