煤矿现代化 ２０１ １年第６期 总第１０５期 行车作业模拟仿真系统在兖州矿区铁路的应用 李树勇，孙宏国，张广华 （兖矿集团铁路运输处车务段，山东邹城２７３５００） 摘要铁路行车作业模拟仿真系统的应用，构筑职工现有行车设备条件下正常接发 调车作业实作模拟平台；提升职工应急情形下反应处置能力；实现传统教学向现代教学模式 转变；信息技术在职工中广泛普及应用，对于提高职工科技素质具有较大的作用。 关键词行车作业仿真；应急演练；铁路运输安全 中图分类号：Ｇ７２６．８２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—０７９７（２０１ １）０６—００４７—０３ 行车作业模拟仿真系统，以现有兖州矿区铁路 通过触摸屏和联锁控制台仿真现场的信号机、 道岔及轨道电路的动作，排列列车进路及调车进 路。根据演练作业需要，模拟演练正常的６４Ｄ一电气 集中（微机）联锁情形下的接发车作业及站内调车 等作业。通过站与站问闭塞联系、承认闭塞、办理闭 １３个车站、６４Ｄ单线半自动闭塞、电气集中联锁设 备为基础；利用两台触摸式控制台，借助触感仿真 和多媒体技术，建立关联车站之间的虚拟联锁关 系。模拟构建两站之间的接、发车作业平台，实现正 常和非正常情况下的接发列车、调车作业以及信联 闭设备故障等情况下的现场作业操作需要，并自动 生成站场显示、虚拟联锁软件运行、设备故障注入、 操作辅助提示、演练过程监控、成绩自动评定、作业 回放讲评、典型案例解析及多媒体教学等智能化功 能。系统主要内容： １模拟站场图型子系统 根据矿区车站配置和站场数据，利用仿真软件 和触感式屏幕，制作１３个车站的仿真图形，包括与 站场有关的信号机类型、数量、名称、道岔等数据信 息，并将所有仿真图像嵌入两台触感式控制台内， 两台触感式控制台间通过软、硬件进行联机锁控， 构筑成演练作业平台。作业人员可根据需要选择所 需的演练平台，进行所有接、发列车和调车作业及 故障处理的模拟操作。 ２模拟信联闭复示显示子系统 模拟现有闭塞联锁设备条件下的操作及显示， 闭塞表示灯的转换、开放熄灭符合《６４Ｄ单线半自动 闭塞操作规程》要求；信号联锁、光带、机车车辆占用、 运行显示符合４６５０２操作规程》及《微机联锁操作规 程》的要求。根据作业及应急处理情形的需要，通过触 摸屏上的复示器按钮进行办理操作，仿真系统自动接 受按钮、信号机、道岔、光带等控制命令，运行相应程 序，生成各种仿真行车作业情形，建立起正常作业 及各种非正常情况下作业的智能模型，并实时显示 列车或调车车列在站场内的仿真动态过程。 塞、设备确认等，按照作业程序进行模拟作业，真实 的再现现场列车运行、机车移动、调车作业等轨迹。 两台触感式控制台实现两车站间接、发车闭塞及作 业办理并构成双方站、调度、调车组、货运等通讯联 络。单机实现若干个车站的演练平台构筑，作业人 员可根据需要选择所需的演练平台进行作业办理。 （１）前控制台实现两种操作方式：触模式操作； 鼠标式操作。 （２）半自动闭塞办理； （３）列车作业办理； （４）调车作业办理； （５）办理单独操作道岔； （６）办理引导及引导总锁闭接车； （７）显示与操作有关的提示信息； （８）人工解锁办理； （９）室外信号开放、关闭与灯丝断丝仿真； （１０）室外道岔设备的动作、位置状态及故障状 态仿真； （１１）室外轨道电路的车列占压、红光带故障及 分路不良等状态仿真； （１２）模拟调车过程进站和出站功能，并控制车 列的走停； （１３）模拟半自动闭塞设备状态。 ４非正常行车作业仿真子系统 在该子系统中嵌入各类故障行为（信号机关 ３ 正常行车作业仿真子系统 ‘闭、轨道电路出现红光带、道岔故障、进路漏解锁、 区间不能开通等），允许由程序预设故障（演练前设 计一套演练计划将故障命令事前插入，在作业过程 中自动出现故障行为）或以手工方式随时注入故 ４７・ 煤矿现代化 ２０１ １年第６期 总第１０５期 障，即以人机对话窗口（文字输入或利用特有的图 形界面，以鼠标方式）注入各类故障，诱发现实中存 在的各种故障因素，并针对出现的故障，进行非正 操作能力，解决现场演练与安全的冲突、对生产的 影响，促进安全工作。构筑了演练作业平台，实现职 工教育培训的现代化教学模式；提高了职工解决现 常情况下的作业操作。 （１）闭塞设备故障的处理。 （２）故障按钮解锁进路的处理。 （３）进站信号机故障，不能开放时接车。 （４）进站信号机内方第一轨道电路区段故障时 接车。 （５）出站信号机故障或闭塞设备故障时发车。 （６）道岔故障或道岔区段轨道电路故障时接车。 （７）道岔故障或道岔区段轨道电路故障发车。 ５智能培训子系统 该子系统提供开放式的操作界面，模拟练习， 形象直观。根据培训系统的特殊要求，提供在线帮 助、操作提示（对作业人员进行实时性指导、帮助）、动 态演示（正确的程序与操作播放）、过程监控（真实地 自动记录作业人员的操作过程）、作业回放讲评（通 过对作业过程的回放，使作业人员逐项对照检查自 己的错误与不足）、考核评分（按照作业标准对作业 人员的操作自动进行评判，避免了裁判员考核时的 人为干扰因素，并可为各类考核、业务技术鉴定工 作提供技术测评手段）等功能，以提高培训的科学 性、系统性、针对性和实效性。总控制台功能： （１）实时监控的操作过程； （２）记录操作过程，并能够回放操作过程及按 钮操作信息； （３）设置站场设备（信号机、道岔、轨道）的状态 及故障； （４）设置电源、闭塞和辅助发车故障； （５）接车、发车及通过作业； （６）站内调车作业办理与折返作业； （７）取消进路、人工延时解锁及区故解功能； （８）引导总锁闭塞接车与引导进路接车功能； （９）道岔的单操、单锁及封锁功能； （１０）半自动闭塞接发车功能； （１１）实现进路的逐段解锁功能； （１２）完备的进路选排、锁闭、开放保持及解锁 功能； （１３）延续进路的办理及延时解锁功能； （１４）对前台的监控功能； （１５）实现６４Ｄ半自动闭塞、电气、微机联锁操 作规程规定的操作功能。 铁路行车作业模拟仿真系统在矿区铁路的研 发应用，将现场作业引向课堂演练，提高职工作业 场应急情况、设备故障等处理能力；实现信息化管 理、测试需要。 （１）构筑职工现有行车设备条件下的基础实作 模拟平台。长期以来，传统实作演练是选择某一个 现场作业车站进行实际操作，或是用临时的控制 台、按钮盘作为工具，人工模仿操作及运行过程。这 种方式受到极大的局限性，受站场站型、作业环境、 人为因素等影响，演练测评存着一定的偶然因素， 不能科学的反映出实作的真实水平。从人力和物力 上投入很大，举行一次实作演练前期准备投入也很 大，使其间隔时间过长，对提高职工的操作练习受 到极大的影响，起不到提高业务操作能力的效果。 既影响正常的行车作业又极有可能因演练中误操 作引发事故，造成不必要的损失。 （２）行车设备故障、应急情况下，提高职工处理 能力的需要。在日常的铁路行车作业过程中，由于 职工对设备故障、应急情形下作业办理、采取措施 不当而引发大量的行车事故。锻炼应急处理能力大 都靠现场经验积累，口授身传的方式进行。现有设备 条件下，故障及应急情形不能复现；技术指导只能通 过理论复述、讲解，职工不易接受。通过行车作业仿真 系统平台，可以模拟非正常情况下的行车作业、可以 设置信联闭设备故障情况下的接发列车、调车作 业；还能随意实现行车设备故障的设置及复原。在 学习过程中，通过反复回放演练，不断提高应急处 理能力，丰富现场工作经验，避免作业中程序简化、 项目疏漏、错误办理等现象，从而减少行车安全事 故的发生，实现安全生产具有十分突出的作用。 （３）实现传统教学向现代教学模式转变的需 要。传统教学培训手段局限于课堂讲解和现场参观 等方式，而最重要的动手实践教学，目前在矿区铁 路还没有相关的专业教学设备。对新职工和转岗、 提职、岗位培训等存在很大的难度。行车仿真系统， 从实践操作教学出发，运用联机指导、动态演示，对 操作标准情况进行自动测评；对事故案例通过多媒 体演示复现，分析事故作业过程的错误操作办理， 从中吸收教训总结经验。实现一机多用，移动教学 目的。增强职工教育培训的针对性、系统性、科学性、 指导性和实效性，提高培训效果。 （４）通过触感仿真技术和多媒体技术，使演练 过程目标针对性更强、操作导向性更明确、作业过 程可控性和考核科学性更高。将较为先进的信息技 （下转第５２页） ・４８・ 床锅炉的自动投入率，系统的波动度大大降低，不 仅实现了锅炉高效、安全、稳定运行，更是获得明显 的社会效益。除了降低人工劳动情况和减少污染排 放外，每年在节能与减少维修费用方面的经济效益 在１８０刀兀左右。 ［５］杨道勇，赵军，郭勃政．循环流化床燃烧过程控 制的应用研究，２００６。２，２５—２９． 【６］孟凡强．热电厂循环流化床锅炉自动控制系统 研究，山东济南，硕士学位论文，２００７． ［７】赵伟杰，张文震，冯晓露．循环流化床锅炉床温 的控制特性，动力工程，２００７，２７（４）：５４５—５５３． 『８１张广培，刘文生．７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉控制方 案．信息化技术与控制，２００４，１４（４）：１２—１７． 参考文献 『１１柴远斌．２４０Ｔ／Ｈ循环流化床锅炉燃烧优化控制 研究，山东大学，硕士学位论文，２００８． 【２］陈亮．循环流化床锅炉建模及其智能控制系统 ［９］张丽香，林金栋、降爱琴．自动调节原理及系统， 的研究，浙江大学，博士学位论文，２００８． 中国电力出版社，２００７． ［３】李明，徐向东．循环流化床锅炉控制系统，清华 作者简介 大学学报（自然科学版），２００２，４２ｆ５）：６６５—６６８． 刘志峰，男，１９８１年１１月生，２００５年毕业于东 ［４］杜朝波，刘友宽，卢勇．３００ＭＷ循环流化床锅 北石油大学（原大庆石油学院）。参加工作以来长期 炉控制逻辑的调整和优化，２００８年中国电机工 从事电厂范围内的过程控制和信息化工作。 程学会年会论文集，陕西西安． （收稿日期：２０１１－９—１１） Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏａｌ ｍｕｄ ｃｙｃｌｅ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｕ Ｚｈｉｆｅｎｇ ，Ｎｉ Ｌｉｇｅ ，Ｃｈｕ Ｄｅｑｕａｎ ，Ｊｉａｎｇ Ａｉｐｅｎｇ４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｗｉｔｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｅｆｉｆ— ｃｉｅｎｃｙ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｔｒｅｎｄ ｆｏｒ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ，ｗｉｔｈ ａｎ ａｉｍ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｍ— ｐｒｏｖｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｎｐｕｔ ｒａｔｅ ａｎｄ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｂｏｉｌｅｒ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆｒ ｔｈｅ ｌｆｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ７５ ｔｏｎｓ ｏｆ ｌｆｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｄｒｕｍ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ，ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｄ ｓｔｅａｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｅａｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，１ ｓｔ ａｎｄ ２ｎｄ ｗｉｎｄｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｏｘｙｇｅｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｉｎ ｃｏａｌ ｆｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｌｉｎｋｓ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｄ ｓｔｅａｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｌｏａｄ ｒｅｑｕｅｓｔ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｌｏｓｓ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｆｏｒ ｇｕｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍｅｅｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆｒ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ＆ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ；ｃｏａｌ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｂｏｉｌｅｒ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ （上接第４８页） 现场培训方式，转变为可以较为集中的以班组为单 术在职工中广泛普及应用，对于提高职工科技素质 位的演练培训。对于提高教育质量，增强培训效果 具有较大的推进作用。 具有良好前景。行车仿真系统运用立足现场安全薄 （５）图象逼真、显示正确，数据资料齐全，故障 弱作业环节、重点作业人员的演练控制，对于提高 设定全面，控制重点突出，关键把握准确，逻辑设计 教学效率、提高管理效率和降低事故率将起到一定 合理，处理结果正确；作业程序符合规章制度和标准， 的促进作用，每年可节约经费数十万元。 故障设定符合实际；系统反应快速，数据正确、格式规 参考文献 范，处理迅速，信号应变时间≤２ｓ；自动检测，自动纠 『１１冯焕，何勋隆主编．铁路车站及枢纽．北京．中国 错，自动报警，自动记录，并具有系统性能自检和提示 铁道出版社．２００９年． 功能；性能可靠稳定，按钮操作及进路、信号显示正 『２］原煤炭工业部．煤炭工业铁路技术管理规程．北 确，故障设置、处理正确率１００％；良好的操作性，系 京．中国铁道出版社，１９９６年． 统人机界面友好，操作简便、灵活；良好的通用性、扩 ［３］铁道部．铁路技术管理规程．北京．中国铁道出版 展性和可移植性，方便移植其他站区使用。 社，２００６年． （６）顺应技术装备现代化的发展趋势，为职工 作者简介 运用新技术、掌握新设备提供了有利条件。特别是 李树勇，男，１９６２．１０生人，毕业于大连交通大学 在实现多媒体、立体式教学方式上具有重大突破。 铁路运输专业，现任兖矿铁运处车务技术主任，长期 行车仿真系统的研发，将原来只有现场实作的学 从事铁路行车运输工作。 习，引向课堂教学；将原来言传身授，一人带一徒的 （收稿日期：２０１１—７—１９） ・５２・
