计算机联锁实训系统建设思考探析

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[摘要]计算机联锁主要是将电器集中的联锁运算核心继电器用微型机算计的软硬件和其他一些电子、继电器件替代，具有故障导向安全性能的实时控制系统。其安全可靠、处理速度快，与继电器集中联锁相比具有十分明显的技术经济优势。对于电务信号维修人员来说，维修的对象不再是继电器，而换成了集成度较高的板卡、元器件等组成的物体，相较与继电联锁来说维修起来更为抽象，无从下手。目前，国内对于计算机联锁的学习和培训来说，缺乏一套对计算机联锁深层次、全方位学习的综合实训系统，因此急需弥补充实。研究开发计算机联锁综合实训系统主要集中以真实计算机联锁为基础研究对象，从计算机联锁的基础知识学习、基础架构、联锁原理、联锁业务操作及联锁的业务逻辑等方面出发，能使学员从不同层次学习和了解计算机联锁。

[关键词]计算机联锁；实训系统；继电器

1研究意义

计算机联锁是保证车站内列车和调车的作业安全，提高车站通过能力的一种信号设备，随着铁路的不断发展及客运和高铁专线的建设，车站计算机联锁系统得到了空前的发展，而以计算机联锁设备为基础的综合信号实训系统也成为当前铁路信号运用发展的主流，了解和学习计算联锁技术也变得尤为紧迫和重要。然而计算机联锁的不断发展，带来的是设备和技术的更新换代，计算机联锁培训的压力逐渐增大，对于新技术的及时学习和掌握成了现在培训需要迫切解决的问题，然而传统单机版计算机联锁仿真系统只能模拟站场且站场改建后无法对仿真系统及时修改，影响培训效果。于是，对于计算机联锁仿真培训，需要一种可多人参与培训，又能对站场进行仿真，同时还能反映现场设备状态，并需要随着站场改建的同时可做出相应修改，部署和实施成本较低的仿真系统。对于专业院校而言，为国家铁路培养适时性人才，是我们的职责所在。研究开发计算机联锁综合实训系统，一方面可以解决学校对于计算机联锁的教学困难，针对不同层次的学生，选择合适的人才培养模式、教学方法以及掌握程度要求；可以通过综合实训进一步加强，深化和拓展学生的理论知识与专业技能的结合。另一方面有助于师资队伍建设，老师也可以通过对计算机联锁综合实训系统的研究和开发更进一步地对计算机联锁相关业务进行掌握；可以减少学生对老师的依赖程度，锻炼学生自我学习，自主思考的意思，在思考中创新。

2国内外研究现状

2.1国外研究现状

国外对于计算机仿真培训系统采用了很多的技术手段来实现，因涉及很多学科，所以起步较早。发达国在20世纪80年代就提出了相关的概念，并在10年内快速发展并取得良好的实用。如：英国铁路部门采用了计算机网络、计算机模拟器、信号模拟器等技术手段进行搭建系统，使用于模拟和培训；美国主要采用计算机仿真技术、多媒体技术、网络技术等组成实训系统。日本采用力学仿真及数据运算的同时还使用多媒体闭路电视进行直观培训。

2.2国内研究现状

国内对计算机联锁仿真培训系统也有很多的研究，根据培训内容和要求选择不同的仿真培训系统，计算机联锁仿真培训系统主要分为下面三种培训方式：

2.2.1纯实物仿真培训方式中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所于2007年提出的铁路行车调度指挥系统就是一种纯实物的联锁仿真培训系统，该系统由全真的现场使用的信号设备组建而成，并且使用模拟的火车去仿真现场的车辆的运行过程。系统可以模拟接发列车作业、道岔操作、信号开放、区段车辆占用。完整的实物仿真系统可以真实反映现场信号设备运行的过程和原理，对于现场的培训获得很好的效果，使培训人员对操作过程和操作要求更清晰，培训效果良好，但是纯实物的仿真系统有成本高、占用空间大、工位数量少，和模拟的车辆匹配不完全等缺点，不适合教学投入以及现场值班人员的学习，更不方便对于系统的推广。

2.2.2沙盘模拟仿真系统北京交通大学轨道交通信号与控制实验室开发了JT-JDS型计算机联锁沙盘模拟仿真系统；沙盘模拟仿真主要以计算机联锁、接口单元、采集驱动单元和轨道沙盘为主，配合驱动程序组建而成。计算机联锁通过接口单元控制沙盘上模拟的信号机、道岔和轨道电路的状态，并采集实时位置，利用模拟火车，在沙盘上完成车辆的接发车。这种培训方式较好地模拟了现场的设备状况和运行过程，相对于全真的实物模拟来说，培训成本大大降低，培训的周期可以有效缩短。虽然没有实物仿真的现场体验度好，但是对于设备维护有很好的指导作用，对于现场的培训人员来说能直观反映列车运行和进路的控制过程，也使得培训内容更直观，处理及操作过程更明确。

2.2.3纯软件的仿真系统北京交通大学研制的JT-JCR型计算机联锁(车务)是一套以纯软件方式控制的计算机联锁仿真培训系统，系统主要采用教师机+学员机的方式构建，学员机和教师机之间通过以太网进行通信。对车务人员的日常作业和操作流程进行培训和考核。提前编制好工作指令，通过教师机给学员机设置车务人员常见的设备故障，然后教师可以查看学员的处理步骤和结果，并结合处理情况，计算机直接给出相应的考核分值。在日常练习过程中可以设置提示功能，对学员操作中的错误步骤进行提醒及纠偏。教师机可随机设置故障到学员机上，保证每个学员的故障内容不同，考核标准一致。一台教师机可以控制多台学员机，教师机和学员机都安装计算机联锁仿真软件。大大降低了系统的建设成本，实训工位也可以根据需求建设，更灵活，也更适用于教学和现场培训。计算机联锁综合实训系统立足于真实的计算机联锁系统，突出了贴合现场真实环境的特色，根据实际的培训需求为研究方向，通过对现场及专业学校需求的调查，对计算机联锁内部深层知识的学习研究，可以培养学生对计算机联锁的操作能力及理论学习能力，解决教学中理论不能有效联系实际的现象，还可以为教研中研究工作提供平台，适用对象广泛，可使用于专业院校、非专业院校及现场的各铁路局。

3推广应用价值

计算机联锁综合实训系统能够缓解教师对抽象的计算机联锁教学无从下手、无法备课、无法对元器件进行分解授课等现象。计算机联锁综合实训系统能够缓解学生对计算机联锁听不懂，看不见、摸不着而产生的厌学、抄袭等现象。计算机联锁综合实训系统能够缓解教师出试卷、发试卷、改试卷的工作量，通过建立考试题库，然后由老师随机进行抽提，学生随机考试的形式，将教师从繁重的教学任务中解脱出来。计算机联锁综合实训系统能够帮助学生深入学习计算机联锁，除了外观的观测，还可以对计算机联锁的设备结构、工作原理、内在架构等加深学习和研究，为学生从学习到研究提供平台，也有效地提高教学质量。计算机联锁综合实训系统整体无论从板卡面板指示灯、板卡接口、联锁业务等构建均贴合现场环境，符合现场实训要求，不但使学员学有所用，还可以为学校开展科研攻关，为现场模拟故障现象，解决安全生产实际问题，提供有效的支撑。计算机联锁综合实训系统的搭建，还可以为现场的维修、维护工作提供技术数据，为故障模拟、故障处理、设备正常维护、日常检修提供试验平台，使设备由“状态修”向“故障修”过渡。

4国内外同类研究存在的问题及其应用前景

在飞速发展的铁路背景下，铁路计算机联锁技术日益成熟，上道设备的成熟厂家设计的计算机联锁大有不同，各个型号之间大同小异，接口协议不统一，各型号设备需要区分使用，计算机联锁实训系统按照一种型号的模式来学习，此问题尚待解决。计算机联锁综合实训系统以真实计算机联锁为基础结合现场环境而产生，其不仅可以进行联锁基础知识的学习，而且可以实现联锁流程学习、联锁逻辑学习及联锁表手动配置等功能。是一套适用于多人学习模式，集教学，练习、考核为一体的综合实训系统。会给使用者带来全新的体验，有着广泛的推广应用前景。

5结语

本系统通过分析计算机联锁综合实训系统的功能需求，构建一套基于教学沙盘、教学控制机、实训机和服务器的教学系统硬件架构，能够很好地解决计算机联锁课程现阶段的教学矛盾，对于现场的计算机联锁设备存在的不便于观测、学习和试验的现状有很大改观，有效解决学生在学习过程中的操作、试验不便捷，为老师的考核评定搭建平台，还可以为现场的故障处理、模拟故障现象提供有力的支撑和依据，在保证教学要求的同时，给现场试验、维护、培训带来便捷，为计算机联锁设备的现场维护提供科学手段，即满足铁路信号专业的实践教学需要，改进现有的课堂集中讲授或师傅传帮带的传统方式，使学生通过模拟实践演练快速掌握专业知识与技能，提高教学质量和实际教学效果。

【参考文献】

[1]程梁，徐洪泽，岳强.计算机联锁电务培训系统研制[J].铁道通信信号，2007(09).

[2]李胜.计算机联锁控制电路仿真系统的设计与研究[J].铁路通信信号工程技术，2018(01).

[3]刘畅，郭海峰.城市轨道交通控制联锁实训基地的方案设计[J].品牌(下半月)，2014(Z1).

作者：巩芳 单位：南京铁道职业技术学院