計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)思考探析

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[摘要]計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖主要是將電器集中的聯(lián)鎖運(yùn)算核心繼電器用微型機(jī)算計(jì)的軟硬件和其他一些電子、繼電器件替代，具有故障導(dǎo)向安全性能的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。其安全可靠、處理速度快，與繼電器集中聯(lián)鎖相比具有十分明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電務(wù)信號(hào)維修人員來(lái)說(shuō)，維修的對(duì)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(lián)鎖來(lái)說(shuō)維修起來(lái)更為抽象，無(wú)從下手。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)來(lái)說(shuō)，缺乏一套對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖深層次、全方位學(xué)習(xí)的綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，因此急需彌補(bǔ)充實(shí)。研究開發(fā)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要集中以真實(shí)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖為基礎(chǔ)研究對(duì)象，從計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)架構(gòu)、聯(lián)鎖原理、聯(lián)鎖業(yè)務(wù)操作及聯(lián)鎖的業(yè)務(wù)邏輯等方面出發(fā)，能使學(xué)員從不同層次學(xué)習(xí)和了解計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；繼電器

1研究意義

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是保證車站內(nèi)列車和調(diào)車的作業(yè)安全，提高車站通過(guò)能力的一種信號(hào)設(shè)備，隨著鐵路的不斷發(fā)展及客運(yùn)和高鐵專線的建設(shè)，車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)得到了空前的發(fā)展，而以計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備為基礎(chǔ)的綜合信號(hào)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)也成為當(dāng)前鐵路信號(hào)運(yùn)用發(fā)展的主流，了解和學(xué)習(xí)計(jì)算聯(lián)鎖技術(shù)也變得尤為緊迫和重要。然而計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的不斷發(fā)展，帶來(lái)的是設(shè)備和技術(shù)的更新?lián)Q代，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖培訓(xùn)的壓力逐漸增大，對(duì)于新技術(shù)的及時(shí)學(xué)習(xí)和掌握成了現(xiàn)在培訓(xùn)需要迫切解決的問(wèn)題，然而傳統(tǒng)單機(jī)版計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)只能模擬站場(chǎng)且站場(chǎng)改建后無(wú)法對(duì)仿真系統(tǒng)及時(shí)修改，影響培訓(xùn)效果。于是，對(duì)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)，需要一種可多人參與培訓(xùn)，又能對(duì)站場(chǎng)進(jìn)行仿真，同時(shí)還能反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，并需要隨著站場(chǎng)改建的同時(shí)可做出相應(yīng)修改，部署和實(shí)施成本較低的仿真系統(tǒng)。對(duì)于專業(yè)院校而言，為國(guó)家鐵路培養(yǎng)適時(shí)性人才，是我們的職責(zé)所在。研究開發(fā)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，一方面可以解決學(xué)校對(duì)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的教學(xué)困難，針對(duì)不同層次的學(xué)生，選擇合適的人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法以及掌握程度要求；可以通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步加強(qiáng)，深化和拓展學(xué)生的理論知識(shí)與專業(yè)技能的結(jié)合。另一方面有助于師資隊(duì)伍建設(shè)，老師也可以通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的研究和開發(fā)更進(jìn)一步地對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行掌握；可以減少學(xué)生對(duì)老師的依賴程度，鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)，自主思考的意思，在思考中創(chuàng)新。

2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)采用了很多的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，因涉及很多學(xué)科，所以起步較早。發(fā)達(dá)國(guó)在20世紀(jì)80年代就提出了相關(guān)的概念，并在10年內(nèi)快速發(fā)展并取得良好的實(shí)用。如：英國(guó)鐵路部門采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)模擬器、信號(hào)模擬器等技術(shù)手段進(jìn)行搭建系統(tǒng)，使用于模擬和培訓(xùn)；美國(guó)主要采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等組成實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。日本采用力學(xué)仿真及數(shù)據(jù)運(yùn)算的同時(shí)還使用多媒體閉路電視進(jìn)行直觀培訓(xùn)。

2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)也有很多的研究，根據(jù)培訓(xùn)內(nèi)容和要求選擇不同的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要分為下面三種培訓(xùn)方式：

2.2.1純實(shí)物仿真培訓(xùn)方式中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究所于2007年提出的鐵路行車調(diào)度指揮系統(tǒng)就是一種純實(shí)物的聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由全真的現(xiàn)場(chǎng)使用的信號(hào)設(shè)備組建而成，并且使用模擬的火車去仿真現(xiàn)場(chǎng)的車輛的運(yùn)行過(guò)程。系統(tǒng)可以模擬接發(fā)列車作業(yè)、道岔操作、信號(hào)開放、區(qū)段車輛占用。完整的實(shí)物仿真系統(tǒng)可以真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程和原理，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的培訓(xùn)獲得很好的效果，使培訓(xùn)人員對(duì)操作過(guò)程和操作要求更清晰，培訓(xùn)效果良好，但是純實(shí)物的仿真系統(tǒng)有成本高、占用空間大、工位數(shù)量少，和模擬的車輛匹配不完全等缺點(diǎn)，不適合教學(xué)投入以及現(xiàn)場(chǎng)值班人員的學(xué)習(xí)，更不方便對(duì)于系統(tǒng)的推廣。

2.2.2沙盤模擬仿真系統(tǒng)北京交通大學(xué)軌道交通信號(hào)與控制實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了JT-JDS型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖沙盤模擬仿真系統(tǒng)；沙盤模擬仿真主要以計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、接口單元、采集驅(qū)動(dòng)單元和軌道沙盤為主，配合驅(qū)動(dòng)程序組建而成。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通過(guò)接口單元控制沙盤上模擬的信號(hào)機(jī)、道岔和軌道電路的狀態(tài)，并采集實(shí)時(shí)位置，利用模擬火車，在沙盤上完成車輛的接發(fā)車。這種培訓(xùn)方式較好地模擬了現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀況和運(yùn)行過(guò)程，相對(duì)于全真的實(shí)物模擬來(lái)說(shuō)，培訓(xùn)成本大大降低，培訓(xùn)的周期可以有效縮短。雖然沒有實(shí)物仿真的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)度好，但是對(duì)于設(shè)備維護(hù)有很好的指導(dǎo)作用，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的培訓(xùn)人員來(lái)說(shuō)能直觀反映列車運(yùn)行和進(jìn)路的控制過(guò)程，也使得培訓(xùn)內(nèi)容更直觀，處理及操作過(guò)程更明確。

2.2.3純軟件的仿真系統(tǒng)北京交通大學(xué)研制的JT-JCR型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(車務(wù))是一套以純軟件方式控制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要采用教師機(jī)+學(xué)員機(jī)的方式構(gòu)建，學(xué)員機(jī)和教師機(jī)之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。對(duì)車務(wù)人員的日常作業(yè)和操作流程進(jìn)行培訓(xùn)和考核。提前編制好工作指令，通過(guò)教師機(jī)給學(xué)員機(jī)設(shè)置車務(wù)人員常見的設(shè)備故障，然后教師可以查看學(xué)員的處理步驟和結(jié)果，并結(jié)合處理情況，計(jì)算機(jī)直接給出相應(yīng)的考核分值。在日常練習(xí)過(guò)程中可以設(shè)置提示功能，對(duì)學(xué)員操作中的錯(cuò)誤步驟進(jìn)行提醒及糾偏。教師機(jī)可隨機(jī)設(shè)置故障到學(xué)員機(jī)上，保證每個(gè)學(xué)員的故障內(nèi)容不同，考核標(biāo)準(zhǔn)一致。一臺(tái)教師機(jī)可以控制多臺(tái)學(xué)員機(jī)，教師機(jī)和學(xué)員機(jī)都安裝計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件。大大降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本，實(shí)訓(xùn)工位也可以根據(jù)需求建設(shè)，更靈活，也更適用于教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)立足于真實(shí)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，突出了貼合現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境的特色，根據(jù)實(shí)際的培訓(xùn)需求為研究方向，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及專業(yè)學(xué)校需求的調(diào)查，對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖內(nèi)部深層知識(shí)的學(xué)習(xí)研究，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的操作能力及理論學(xué)習(xí)能力，解決教學(xué)中理論不能有效聯(lián)系實(shí)際的現(xiàn)象，還可以為教研中研究工作提供平臺(tái)，適用對(duì)象廣泛，可使用于專業(yè)院校、非專業(yè)院校及現(xiàn)場(chǎng)的各鐵路局。

3推廣應(yīng)用價(jià)值

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠緩解教師對(duì)抽象的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖教學(xué)無(wú)從下手、無(wú)法備課、無(wú)法對(duì)元器件進(jìn)行分解授課等現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠緩解學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖聽不懂，看不見、摸不著而產(chǎn)生的厭學(xué)、抄襲等現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠緩解教師出試卷、發(fā)試卷、改試卷的工作量，通過(guò)建立考試題庫(kù)，然后由老師隨機(jī)進(jìn)行抽提，學(xué)生隨機(jī)考試的形式，將教師從繁重的教學(xué)任務(wù)中解脫出來(lái)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，除了外觀的觀測(cè)，還可以對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、內(nèi)在架構(gòu)等加深學(xué)習(xí)和研究，為學(xué)生從學(xué)習(xí)到研究提供平臺(tái)，也有效地提高教學(xué)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)整體無(wú)論從板卡面板指示燈、板卡接口、聯(lián)鎖業(yè)務(wù)等構(gòu)建均貼合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)要求，不但使學(xué)員學(xué)有所用，還可以為學(xué)校開展科研攻關(guān)，為現(xiàn)場(chǎng)模擬故障現(xiàn)象，解決安全生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，提供有效的支撐。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的搭建，還可以為現(xiàn)場(chǎng)的維修、維護(hù)工作提供技術(shù)數(shù)據(jù)，為故障模擬、故障處理、設(shè)備正常維護(hù)、日常檢修提供試驗(yàn)平臺(tái)，使設(shè)備由“狀態(tài)修”向“故障修”過(guò)渡。

4國(guó)內(nèi)外同類研究存在的問(wèn)題及其應(yīng)用前景

在飛速發(fā)展的鐵路背景下，鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)日益成熟，上道設(shè)備的成熟廠家設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖大有不同，各個(gè)型號(hào)之間大同小異，接口協(xié)議不統(tǒng)一，各型號(hào)設(shè)備需要區(qū)分使用，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)按照一種型號(hào)的模式來(lái)學(xué)習(xí)，此問(wèn)題尚待解決。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)以真實(shí)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖為基礎(chǔ)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而產(chǎn)生，其不僅可以進(jìn)行聯(lián)鎖基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，而且可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖流程學(xué)習(xí)、聯(lián)鎖邏輯學(xué)習(xí)及聯(lián)鎖表手動(dòng)配置等功能。是一套適用于多人學(xué)習(xí)模式，集教學(xué)，練習(xí)、考核為一體的綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。會(huì)給使用者帶來(lái)全新的體驗(yàn)，有著廣泛的推廣應(yīng)用前景。

5結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)分析計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的功能需求，構(gòu)建一套基于教學(xué)沙盤、教學(xué)控制機(jī)、實(shí)訓(xùn)機(jī)和服務(wù)器的教學(xué)系統(tǒng)硬件架構(gòu)，能夠很好地解決計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖課程現(xiàn)階段的教學(xué)矛盾，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備存在的不便于觀測(cè)、學(xué)習(xí)和試驗(yàn)的現(xiàn)狀有很大改觀，有效解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的操作、試驗(yàn)不便捷，為老師的考核評(píng)定搭建平臺(tái)，還可以為現(xiàn)場(chǎng)的故障處理、模擬故障現(xiàn)象提供有力的支撐和依據(jù)，在保證教學(xué)要求的同時(shí)，給現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、維護(hù)、培訓(xùn)帶來(lái)便捷，為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供科學(xué)手段，即滿足鐵路信號(hào)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)需要，改進(jìn)現(xiàn)有的課堂集中講授或師傅傳幫帶的傳統(tǒng)方式，使學(xué)生通過(guò)模擬實(shí)踐演練快速掌握專業(yè)知識(shí)與技能，提高教學(xué)質(zhì)量和實(shí)際教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

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作者：鞏芳 單位：南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院