CTC仿真实训系统关键技术及应用

丁长征 中国铁路上海局集团有限公司调度所

1 背景

随着CTC 系统技术的推广应用，调度所内CTC 列车调度台已逐步占主导地位，CTC 列车调度员的业务素质和技能直接影响调度作业安全。当前CTC 列车调度员培训基本在生产作业岗位上培训，通过师傅带教方式进行训练，主要存在以下问题：

一是CTC 列车调度员生产平台上操练容易影响运输生产安全。

二是在生产平台上无法进行各种故障场景下应急处置培训。

三是当前CTC 调度员培训缺少系统性、程式化训练过程。

为有效解决上述问题，上海局调度所与卡斯柯信号有限公司共同研发了一套CTC 仿真实训系统。下面就该系统的组成、特点、关键技术和应用情况予以介绍。

2 系统介绍

仿真实训系统需要实时计算仿真列车的速度和位置，也需要根据仿真的现场信号条件变化进行运行模式的切换，对信号机灯位变化、列控发码的变化和限速光带变化进行实时响应，通过运行模式制动或加速来达到和真实系统一致的效果。

2.1 系统组成

基于现有CTC 系统软件，CTC 仿真实训系统增加了相关仿真实训功能的软件，包括教师机、学员机、仿真FAS 电台、模拟辅助单元、模拟集成服务器、流程编辑器和场景编辑器（图1）。

图1 CTC仿真实训系统结构图

教师机软件部署在教师台，是培训教师进行培训管理的操作界面。教师机软件的主要功能包括学员机部署、考题发布、考试监督、考试分析、题库管理和用户管理。

学员机软件部署在学员台，是培训学员学习、练习和考试操作界面。学员机软件的主要功能包括学习、练习、考试、成绩查看、交互、流程显示和用户登录等。

仿真FAS 电台软件部署在学员台，模拟真实FAS 电台功能，用于培训学员的语音交互。

模拟辅助单元部署在后台服务器，负责加载运行线，车次确认，模拟实现对调度命令和阶段计划的签收和回执等。模拟集成服务器部署在后台服务器，负责模拟联锁、列控、RBC、TSR 和 GSM-R 等 CTC 外部系统接口，模拟列车运行，模拟外部信号设备状态等。

流程编辑器用于编辑和制作应急处置流程，主要功能包括流程文件新建、修改、保存等。

场景编辑器用于编辑和制作运行场景，运行场景包括运行图和场景故障。

2.2 系统特点

（1）引入完全真实的CTC系统

（2）高度仿真轨旁设备

（3）高度仿真列车运行

（4）高度仿真多工种角色

（5）完整的“学练考评”实训模块

（6）应急处置流程标准化

系统能够支持标准化和格式化的应急处置流程，培训教师可通过流程编辑器修改编辑。

（7）场景动态化

系统能够支持动态化的场景，可切换选择不同的调度台进行仿真，在仿真的过程中在不同的位置设置不同种类的故障。系统可根据设置的故障和当前运行状态动态计算处理流程处置的操作。

（8）考评自动化

学员在考试过程中，系统会自动识别学员的操作，并与事先定义的标准流程和评分规则进行匹配，自动评分。

（9）作业分析数据化

系统支持学员练习和考试操作的数据分析，从学员和考题两个维度进行统计分析，对易错操作和具有薄弱环节学员提供预警功能。

（10）支持比武和协同两种演练模式

比武模式时多个调度台运行同一调度区段数据，用于相同场景下的训练或比武；协同模式时使用某条线路上多个相邻调度区段数据，可训练邻台间的计划传递、协作等。

2.3 关键技术

（1）列车仿真运行技术

CTC 仿真实训系统需要实时计算仿真列车的速度和位置，也需要根据仿真的现场信号条件变化进行运行模式的切换，对信号机灯位变化、列控发码的变化和限速光带变化进行实时响应，通过运行模式制动或加速来达到和真实系统一致的效果。列车根据定义的四种运行模式运行，匀速、加速、制动和紧急制动。一般情况下，加速运行到设计最高速度后，保持匀速运行，具体列车运行模拟切换如图2所示。

图2 列车运行模式切换

紧急制动模式下的一次制动计算模型是最基本的速度曲线模型，在实际使用中，采用二次或多次制动的方法会取得更好的模拟效果，使到开点更准确，更符合实际情况。

（2）参数化流程处理技术

CTC 仿真实训系统应急处置流程为支持不同位置故障的处置需要实现参数化流程处理。参数化流程处理是将应急处置流程表示分为固定部分和动态部分，并提供了动态部分参数具体的计算和更新处理过程，其中固定部分可用于表示标准的操作流程和用语，动态部分用于表示与具体故障场景相关的可变信息。与静态流程相比，参数化流程能够适应故障位置和运行车次的变化，可有效的提高应急处置流程的通用性。

（3）语音交互技术

列车调度员的日常工作需要与多个角色的工种进行语音交互，例如司机、车站值班员等。为了高度仿真调度员的工作方式，需要通过语音交互技术进行模拟调度员的语音对话。语音交互技术包括语音识别和语音合成两个方面，语音识别将语音转换为文字实现语音的输入，语音合成将文字转换为语音实现语音的输出。基于科大讯飞语音识别和语音合成技术，结合调度员应急处置流程的特点，系统对调度员的语音交互进行了针对性的优化处理，能够实现调度员与多工种角色的语音交互。

3 系统应用情况

上海局调度所实训基地部署一套CTC 仿真实训系统，制作22 个应急处置流程和1 个基本操作流程，配置了1 个教师台和15 个学员台，能够支持15 组调度员（共30 名调度员）同时进行培训和考试（图3）。

图3 调度员现场使用效果

上海局调度所依托该系统组织开展调度员的日常培训和年度展演，调度员的日常培训已经实现规范化和标准化。

4 结束语

通过使用CTC 仿真实训系统，CTC 调度员能熟练掌握CTC 系统设备操作、设备操作前提条件和应急处置时各个作业流程及作业环节，形成了科学的培训管理机制。该系统在上海局的成功应用，有效提高了CTC 列车调度员培训质量，提升了CTC 调度人员业务水平和应急处置能力，降低CTC 调度作业风险，未来还将积极向全路推广，为增进高速铁路网的效率及效益做更多的贡献。