計算機聯鎖實訓系統建設思考探析

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[摘要]計算機聯鎖主要是將電器集中的聯鎖運算核心繼電器用微型機算計的軟硬件和其他一些電子、繼電器件替代，具有故障導向安全性能的實時控制系統。其安全可靠、處理速度快，與繼電器集中聯鎖相比具有十分明顯的技術經濟優勢。對于電務信號維修人員來說，維修的對象不再是繼電器，而換成了集成度較高的板卡、元器件等組成的物體，相較與繼電聯鎖來說維修起來更為抽象，無從下手。目前，國內對于計算機聯鎖的學習和培訓來說，缺乏一套對計算機聯鎖深層次、全方位學習的綜合實訓系統，因此急需彌補充實。研究開發計算機聯鎖綜合實訓系統主要集中以真實計算機聯鎖為基礎研究對象，從計算機聯鎖的基礎知識學習、基礎架構、聯鎖原理、聯鎖業務操作及聯鎖的業務邏輯等方面出發，能使學員從不同層次學習和了解計算機聯鎖。

[關鍵詞]計算機聯鎖；實訓系統；繼電器

1研究意義

計算機聯鎖是保證車站內列車和調車的作業安全，提高車站通過能力的一種信號設備，隨著鐵路的不斷發展及客運和高鐵專線的建設，車站計算機聯鎖系統得到了空前的發展，而以計算機聯鎖設備為基礎的綜合信號實訓系統也成為當前鐵路信號運用發展的主流，了解和學習計算聯鎖技術也變得尤為緊迫和重要。然而計算機聯鎖的不斷發展，帶來的是設備和技術的更新換代，計算機聯鎖培訓的壓力逐漸增大，對于新技術的及時學習和掌握成了現在培訓需要迫切解決的問題，然而傳統單機版計算機聯鎖仿真系統只能模擬站場且站場改建后無法對仿真系統及時修改，影響培訓效果。于是，對于計算機聯鎖仿真培訓，需要一種可多人參與培訓，又能對站場進行仿真，同時還能反映現場設備狀態，并需要隨著站場改建的同時可做出相應修改，部署和實施成本較低的仿真系統。對于專業院校而言，為國家鐵路培養適時性人才，是我們的職責所在。研究開發計算機聯鎖綜合實訓系統，一方面可以解決學校對于計算機聯鎖的教學困難，針對不同層次的學生，選擇合適的人才培養模式、教學方法以及掌握程度要求；可以通過綜合實訓進一步加強，深化和拓展學生的理論知識與專業技能的結合。另一方面有助于師資隊伍建設，老師也可以通過對計算機聯鎖綜合實訓系統的研究和開發更進一步地對計算機聯鎖相關業務進行掌握；可以減少學生對老師的依賴程度，鍛煉學生自我學習，自主思考的意思，在思考中創新。

2國內外研究現狀

2.1國外研究現狀

國外對于計算機仿真培訓系統采用了很多的技術手段來實現，因涉及很多學科，所以起步較早。發達國在20世紀80年代就提出了相關的概念，并在10年內快速發展并取得良好的實用。如：英國鐵路部門采用了計算機網絡、計算機模擬器、信號模擬器等技術手段進行搭建系統，使用于模擬和培訓；美國主要采用計算機仿真技術、多媒體技術、網絡技術等組成實訓系統。日本采用力學仿真及數據運算的同時還使用多媒體閉路電視進行直觀培訓。

2.2國內研究現狀

國內對計算機聯鎖仿真培訓系統也有很多的研究，根據培訓內容和要求選擇不同的仿真培訓系統，計算機聯鎖仿真培訓系統主要分為下面三種培訓方式：

2.2.1純實物仿真培訓方式中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所于2007年提出的鐵路行車調度指揮系統就是一種純實物的聯鎖仿真培訓系統，該系統由全真的現場使用的信號設備組建而成，并且使用模擬的火車去仿真現場的車輛的運行過程。系統可以模擬接發列車作業、道岔操作、信號開放、區段車輛占用。完整的實物仿真系統可以真實反映現場信號設備運行的過程和原理，對于現場的培訓獲得很好的效果，使培訓人員對操作過程和操作要求更清晰，培訓效果良好，但是純實物的仿真系統有成本高、占用空間大、工位數量少，和模擬的車輛匹配不完全等缺點，不適合教學投入以及現場值班人員的學習，更不方便對于系統的推廣。

2.2.2沙盤模擬仿真系統北京交通大學軌道交通信號與控制實驗室開發了JT-JDS型計算機聯鎖沙盤模擬仿真系統；沙盤模擬仿真主要以計算機聯鎖、接口單元、采集驅動單元和軌道沙盤為主，配合驅動程序組建而成。計算機聯鎖通過接口單元控制沙盤上模擬的信號機、道岔和軌道電路的狀態，并采集實時位置，利用模擬火車，在沙盤上完成車輛的接發車。這種培訓方式較好地模擬了現場的設備狀況和運行過程，相對于全真的實物模擬來說，培訓成本大大降低，培訓的周期可以有效縮短。雖然沒有實物仿真的現場體驗度好，但是對于設備維護有很好的指導作用，對于現場的培訓人員來說能直觀反映列車運行和進路的控制過程，也使得培訓內容更直觀，處理及操作過程更明確。

2.2.3純軟件的仿真系統北京交通大學研制的JT-JCR型計算機聯鎖(車務)是一套以純軟件方式控制的計算機聯鎖仿真培訓系統，系統主要采用教師機+學員機的方式構建，學員機和教師機之間通過以太網進行通信。對車務人員的日常作業和操作流程進行培訓和考核。提前編制好工作指令，通過教師機給學員機設置車務人員常見的設備故障，然后教師可以查看學員的處理步驟和結果，并結合處理情況，計算機直接給出相應的考核分值。在日常練習過程中可以設置提示功能，對學員操作中的錯誤步驟進行提醒及糾偏。教師機可隨機設置故障到學員機上，保證每個學員的故障內容不同，考核標準一致。一臺教師機可以控制多臺學員機，教師機和學員機都安裝計算機聯鎖仿真軟件。大大降低了系統的建設成本，實訓工位也可以根據需求建設，更靈活，也更適用于教學和現場培訓。計算機聯鎖綜合實訓系統立足于真實的計算機聯鎖系統，突出了貼合現場真實環境的特色，根據實際的培訓需求為研究方向，通過對現場及專業學校需求的調查，對計算機聯鎖內部深層知識的學習研究，可以培養學生對計算機聯鎖的操作能力及理論學習能力，解決教學中理論不能有效聯系實際的現象，還可以為教研中研究工作提供平臺，適用對象廣泛，可使用于專業院校、非專業院校及現場的各鐵路局。

3推廣應用價值

計算機聯鎖綜合實訓系統能夠緩解教師對抽象的計算機聯鎖教學無從下手、無法備課、無法對元器件進行分解授課等現象。計算機聯鎖綜合實訓系統能夠緩解學生對計算機聯鎖聽不懂，看不見、摸不著而產生的厭學、抄襲等現象。計算機聯鎖綜合實訓系統能夠緩解教師出試卷、發試卷、改試卷的工作量，通過建立考試題庫，然后由老師隨機進行抽提，學生隨機考試的形式，將教師從繁重的教學任務中解脫出來。計算機聯鎖綜合實訓系統能夠幫助學生深入學習計算機聯鎖，除了外觀的觀測，還可以對計算機聯鎖的設備結構、工作原理、內在架構等加深學習和研究，為學生從學習到研究提供平臺，也有效地提高教學質量。計算機聯鎖綜合實訓系統整體無論從板卡面板指示燈、板卡接口、聯鎖業務等構建均貼合現場環境，符合現場實訓要求，不但使學員學有所用，還可以為學校開展科研攻關，為現場模擬故障現象，解決安全生產實際問題，提供有效的支撐。計算機聯鎖綜合實訓系統的搭建，還可以為現場的維修、維護工作提供技術數據，為故障模擬、故障處理、設備正常維護、日常檢修提供試驗平臺，使設備由“狀態修”向“故障修”過渡。

4國內外同類研究存在的問題及其應用前景

在飛速發展的鐵路背景下，鐵路計算機聯鎖技術日益成熟，上道設備的成熟廠家設計的計算機聯鎖大有不同，各個型號之間大同小異，接口協議不統一，各型號設備需要區分使用，計算機聯鎖實訓系統按照一種型號的模式來學習，此問題尚待解決。計算機聯鎖綜合實訓系統以真實計算機聯鎖為基礎結合現場環境而產生，其不僅可以進行聯鎖基礎知識的學習，而且可以實現聯鎖流程學習、聯鎖邏輯學習及聯鎖表手動配置等功能。是一套適用于多人學習模式，集教學，練習、考核為一體的綜合實訓系統。會給使用者帶來全新的體驗，有著廣泛的推廣應用前景。

5結語

本系統通過分析計算機聯鎖綜合實訓系統的功能需求，構建一套基于教學沙盤、教學控制機、實訓機和服務器的教學系統硬件架構，能夠很好地解決計算機聯鎖課程現階段的教學矛盾，對于現場的計算機聯鎖設備存在的不便于觀測、學習和試驗的現狀有很大改觀，有效解決學生在學習過程中的操作、試驗不便捷，為老師的考核評定搭建平臺，還可以為現場的故障處理、模擬故障現象提供有力的支撐和依據，在保證教學要求的同時，給現場試驗、維護、培訓帶來便捷，為計算機聯鎖設備的現場維護提供科學手段，即滿足鐵路信號專業的實踐教學需要，改進現有的課堂集中講授或師傅傳幫帶的傳統方式，使學生通過模擬實踐演練快速掌握專業知識與技能，提高教學質量和實際教學效果。

【參考文獻】

[1]程梁，徐洪澤，岳強.計算機聯鎖電務培訓系統研制[J].鐵道通信信號，2007(09).

[2]李勝.計算機聯鎖控制電路仿真系統的設計與研究[J].鐵路通信信號工程技術，2018(01).

[3]劉暢，郭海峰.城市軌道交通控制聯鎖實訓基地的方案設計[J].品牌(下半月)，2014(Z1).

作者：鞏芳 單位：南京鐵道職業技術學院