城市轨道交通车站设备监控仿真培训系统
主要研究单位：上海轨道交通培训中心
上海宝信软件股份有限公司
主要研究人员：叶华平、汪侃、朱鸣、胡彦、翁瑶、童小琴
一、研究背景
（1）国内外现状、水平和发展趋势，经济建设的要求
目前，国内外有多种针对轨道交通行业的培训中心，不少线路也建立了小型的模拟培训系统。

但大多数都停留在理论教学或是简单的界面演示，至今还没有一套真正完整的车站设备监控培训仿真系统，能够生动的体现现场运营和操作流程，从而达到更直观和有效的培训效果。

主要原因一是因为轨道交通通常建设工期紧而放松了对后期运营培训的考虑；二是因为其建设者也通常是第一批使用者，由于在建设期熟悉了本系统而忽略了对后续运营人员培训的培训系统；三是培训系统本身落后于轨道交通不断发展的新技术，没有很好结合实际使用环境。

因此，想使所培养的学员即使能在轨道交通行业工作，需要反复花费大量的人力物力。

所以充分结合上海地铁运营环境，开发适合于各种运营管理体制的轨道交通培训系统，符合当前轨道交通系统对运营人才的迫切需求，具有较高的实际意义和市场应用价值。

（2）立项依据、必要性和创新方面
轨道交通是一个涉及部门众多、运营组织复杂、对安全性要求高的交通系统，为城市提供了一种大容量、运送速度较快的交通工具。

而其本身所具有的客流量大、以车站为集散地、线路固定的特点，也决定了轨道交通车站在整个系统中的重要作用。

为了维持整个轨道交通车站的正常运作，需要大量的车站设备及其监控系统，因此如何帮助车站生产及管理人员直观的了解和熟练掌握车站设备及其监控系统成为目前培训工作中的重要工作。

随着线路的不断扩张和车站数量的不断增加，对车站运营生产及管理人员的
需求量也越来越大，特别是车站服务员和车站值班员。

所以本项目开发的培训系统主要面对的培训人群是车站的服务员、车站值班员、车站设备值班员和值班站长。

在现有情况下，车站设备及监控系统的培训只能单纯依赖图片、视频和书面教材进行理论培训，车站的实际运营设备与设备的监控系统在保障正常运营情况下也无法满足车站服务员和车站值班员的实操培训的需要。

目前就上海而言，整个申通集团培训量需求非常大，一套出色的车站设备仿真培训系统能最大限度帮助车站服务人员直观了解车站设备及其监控系统，帮助车站值班站长、车站值班员、设备值班员熟练掌握车站设备监控系统的操作。

利用现代化多媒体仿真技术，提高培训及考核的质量。

实现学员的直观教学，互动教学及考核，弥补目前教学考核方式的单一性。

建立一套符合实际运营及操作培训需求的轨道交通车站设备监控仿真培训系统，充分利用现代化多媒体仿真技术，在安全的使用环境下，形象、直观、快捷的完成职工岗前培训任务，将改变以往主要依靠言传身教和大量枯燥的文字资料进行培训学习的形式，提高职工上岗培训质量，为实现轨道交通运营管理的规范化，操作维护的程序化打下良好基础。

本系统将采用动态软件仿真技术与软模拟器、实体模型相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。

通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，从而达到对操作员的岗前培训目的。

二、主要研究内容
（1）研究内容（包括主要的技术、经济指标）
①城市轨道交通车站设备监控仿真培训系统研究主要内容是开发轨道交通车站机电设备监控系统的培训软件，包含：
➢培训系统配置软件模块，用于培训系统的配置和协调管理。

含有培训系统配置管理模块、学员机状态监视模块、学员机视图管理模块等；
➢学员工作站软件模块，用于被培训人员操作。

含有界面监视HMI模块、子系统功能模拟模块、报警管理模块、数据分析模块、报表管理模块、
联动管理模块、权限管理模块等；
➢教师工作站软件模块，用于管理学员机，并启动各种场景模拟。

含有学员机管理模块、场景模拟模块、监视模块等；
➢操作结果的软件模拟仿真实现及反馈；
②研究培训系统功能所必须的软件模块和硬件配置；
③研究合理高效的车站设备综合监控岗前培训的方法。

（2）关键技术
●软件仿真技术
●多媒体演示及控制技术
●计算机动态监视和管理技术
●实物演示控制技术
（3）技术路线
本系统的研发，将在模拟实现车站轨道交通设备监控系统功能的情况下，考虑采用适当的硬件设备配合使用软件仿真技术进行现场模拟。

系统计算机操作终端将包括教员机与学员机两个部分，教员机上将能手动模拟各种信息的产生和消失，并能对学员机的操作进行监控。

学员机接收教员机和其他硬件设备传来的信息并显示如同实际现场操作终端一样的监控画面，学员能根据监控信息和指令进行相应的操作控制，按反馈信息进行调整。

本系统开发将采用动态软件仿真技术与软模拟器（如软PLC）相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。

通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，从而达到培训目的。

本项目把轨道交通车站设备系统的监控统一到一个平台上。

开发研究将结合考察上海城市轨道交通车站监控系统的使用和对培训系统的需求情况，在界面开发上，制定标准的布局要求；在信息仿真上，按照对轨道交通单站设备各类信息模拟的原则，保证整体开发的规范统一和开发进程的透明性、可控性。

培训系统的硬件架构下示意图所示：
培训系统的软件系统示意图所示：
系统可用性达到以下要求：
A 系统管理功能
培训管理服务器是整个培训系统的核心，担负着操作命令执行、系统状态设置、故障处理等功能。

培训管理服务器中存储着系统运行的各种相关信息，包括系统内各部件的基本状态参数、系统运行规则，系统内相互传送的变化的信息、培训记录等。

同时，模拟现场环境的仿真软件也部属在服务器上，对于教师工作站和学员工作站而言，培训管理服务器不但是一个数据和服务中心，还是一个现场的仿真环境。

培训管理服务器通过其RJ45网络接口连接教师工作站、学员工作站等设备。

同时，服务器通过100Mbps以太网接口接入中央级网络，负责单向获取综合监控系统的数据。

◆有效管理及调度教员机及学员机；
◆根据不同的情况启动相应的培训模式；
◆具备实时数据处理功能；
◆软件模拟仿真实现及操作反馈
B 学员工作站功能
学员工作站用于被培训人员操作，提供地铁主控系统相关画面，使学员清楚了解系统的运行情况，同时提供操作菜单，让学员可对系统故障或异常情况进行相关操作。

主要包括：
◆显示车站系统的机电设备工作状态界面
◆可进行功能模拟操作，含设备的启停控制、联动控制的模拟、模式控制
的模拟
◆显示机电设备发出的事故报警界面
◆查阅历史数据
◆查阅相关报表
◆进行正常、火灾、线路启运/停运、大客流模式下的联动处理
C 教师工作站功能
用于授权管理、学员机管理，跟踪学员操作状态，并设置各种模拟场景。

教师可以设置各种模拟场景，考核学员的实际操作。

系统可扩展性
系统的界面层与业务层相互分离,无论是界面层的改变还是业务层的改变, 都可以做到互不影响,因而有利于系统的维护和功能的扩充,增强了系统的灵活性。

系统稳定性
学员机、教师机终端需要的数据可以在培训管理服务器中进行预处理或全部处理,然后再将处理结果传给它们,从而降低了网络通信量。

分布式的负载均衡设计保证了整个系统得以高效稳定地运行。

系统可视性
通过实物演示模型模拟与综合监控系统相关的主控系统的基本功能，用实物演示方式模拟执行部分子系统的模拟场景，并可将操作结果反馈，增加培训的直
三、主要研究成果及创新点
本系统采用动态软件仿真技术与软模拟器、实体模型相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。

通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，满足车站服务员和车站值班员对于车站的设备与设备监控系统实操培训的需要。

本培训仿真软件采用同一个监控平台上，该平台能够方便的扩充培训系统需求，以满足上海城市轨道交通监控培训仿真系统针对多线路、多子系统的要求。

通过立式分层结构的模型演示模拟与培训仿真软件相关的主控系统的基本功能，包括大系统型、小系统、隧道通风系统等，能够达到直观培训的效果，创新在于：
✧基于机电设备及操作流程的软件仿真技术的应用，改变了当前培训系统
大多数都停留在理论教学或是简单的界面演示的现状，其模拟现场及较
强的交互性大大提高了培训质量，缩短了培训周期；
✧软件模拟与沙盘模型的结合，极大丰富了培训手段及演示效果，提高了
培训的现场感；
✧基于不同线路的培训要求，实现培训仿真软件可配置选项，使得不同线
路的差异性培训得到体现，并且能够在课堂实现。

四、成果获奖、专利及应用情况
（1）申报软件著作权1项：
城市轨道交通车站设备监控培训系统
（2）申报实用新型专利1项
轨道交通培训仿真系统
（3）作用意义
轨道交通车站设备监控培训系统的开发，为新的操作人员、运行维护人员进行上岗培训提供了有效的培训环境，使他们能够及时准确掌握车站监控系统的运行管理、操作、以及日常维护、故障排除等业务。

有效改变了轨道交通行业运营初期单纯依靠人才引进的形式和职工上岗难、培训周期长，考评难、标准不统一
本系统适合于各种运营管理体制的轨道交通培训需求，符合当前轨道交通系统对运营人才的迫切需求，具有较高的实际意义和市场应用价值。

为促进轨道交通行业专用型人才的培养，提高行业员工专业素质具有积极的引导作用。