王 忻 趙隨海

王 忻:中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所 助理研究員 100081 北京

趙隨海:中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所 助理研究員 100081 北京

重慶軌道交通2號線是我國首條跨座式膠輪單軌線路，已開通運營線路全長18.878 km。2號線信號系統(tǒng)采用感應(yīng)式軌道環(huán)線的車-地通信方式，其傳輸信息量小，除了傳輸必須的速度限制信息及列車位置信息外，無法傳輸其他信息。因此，對于車次號信息，調(diào)度指揮ATS子系統(tǒng)只能通過計劃生成或人工輸入，并且當(dāng)出現(xiàn)車次號丟失、車次號沖突或錯誤等意外時，只能通過調(diào)度員人工糾正。隨著軌道交通的發(fā)展，控制及管理自動化程度需求日益增長，在繁忙的軌道交通調(diào)度工作中，改變車次號的人工輸入和校核方式已經(jīng)成為不可回避的問題。為此在不改變原有信號系統(tǒng)基本特征的情況下，引入車次號自動識別系統(tǒng)，并對原有車次號追蹤系統(tǒng)進行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)車次號識別能力。

1 車次號自動識別系統(tǒng)

車次號自動識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。車載電子標(biāo)簽設(shè)備發(fā)送本身唯一標(biāo)識信息(包含車次號的車組號)至無線地面信標(biāo)閱讀器，由信標(biāo)閱讀器設(shè)備對此信息進行處理，并通過有線連接(串口/光纜)將信息轉(zhuǎn)發(fā)至ATS車站分機。車站分機收集信息并進行合法性檢測、格式轉(zhuǎn)換和信息加成(集中站站碼、地面無線設(shè)備位置信息等)后，通過物理信道，將該信息發(fā)送至ATS中心服務(wù)器;由ATS中心服務(wù)器根據(jù)此信息對車次信息進行校核，增強車次號信息的準(zhǔn)確性，以及在故障情況下快速恢復(fù)正確的車次號信息。系統(tǒng)硬件及性能參數(shù)如下。

圖1 車次號自動識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1．車載電子標(biāo)簽。無需外部供電，采用支架安裝方式，重量約 60 g，外形尺寸 90 mm ×58 mm ×8 mm;采用玻璃鋼全密封結(jié)構(gòu)，抗酸堿、油污，適應(yīng)野外惡劣工作環(huán)境;防護等級為IP67。

車載電子標(biāo)簽背面不接收反射信號，為保證最佳接收效果，標(biāo)簽正面與閱讀器工作面要保持平行。由于重慶軌道交通2號線是跨座式膠輪單軌線路，車輛采用抱軌式走行，所以車載電子標(biāo)簽需要安裝在每列列車防護擋板的外側(cè)底部。

2．軌旁信標(biāo)閱讀器。外部供電(直流24 V)，功耗約4.5 W;支架方式安裝，外形尺寸310 mm×220 mm ×65 mm，重量約3.2 kg;機殼采用航空鋁合金全密封結(jié)構(gòu)，天線罩為無鹵素聚碳酸脂塑料(防火等級 UL 94 V-2)，抗酸堿、油污，適應(yīng)野外惡劣工作環(huán)境;防護等級為IP65。

軌旁信標(biāo)閱讀器設(shè)置在各個設(shè)備集中站的站臺前端，以及車站的折返軌和車輛段出入段的轉(zhuǎn)換軌處。在安裝時，要充分考慮與車體的垂直安全距離，和與車載電子標(biāo)簽有效通信距離。信標(biāo)閱讀器工作面與信標(biāo)正面垂直距離應(yīng)小于0.7 m。

3．光纜以及光電轉(zhuǎn)換器。軌旁信標(biāo)閱讀器通過光纜(采用2線制RS-485總線接口)及光電轉(zhuǎn)換器，與每個車站的ATS分機相連接。

2 ATS車次號系統(tǒng)的追蹤與自動識別原理

安裝地面閱讀器和車載電子標(biāo)簽后，車-地通信所提供的列車車次號信息只是一個原始的基本信息。要解決軌道交通2號線ATS系統(tǒng)自動識別車次號問題，還需要由控制中心的ATS服務(wù)器結(jié)合軌道占用、列車折返、運行計劃等相關(guān)信息進行運算，才能形成提供給調(diào)度員使用的車次號、到發(fā)點等信息。這一過程就是ATS車次號的追蹤與自動識別過程。

2.1 ATS系統(tǒng)車次號自動追蹤

對每一車站的所有股道、接近、離去區(qū)段和區(qū)間閉塞分區(qū)分配一個車次號單元，車次號的追蹤就是列車車次在車次號單元中的順序傳遞。車次號追蹤過程可以按照列車的運行狀態(tài)，分為接車追蹤、發(fā)車追蹤和自動閉塞區(qū)間的追蹤。

1．接車追蹤。當(dāng)列車占用進站信號外方的接近區(qū)段時，如果接車進路鎖閉并且進站信號處于開放狀態(tài)，則說明列車準(zhǔn)備進站。在此條件下，如果進站信號關(guān)閉且進站信號機前方區(qū)段占用，說明列車正在進站。此時，列車車次號從接近區(qū)段的車次號單元傳遞到股道車次號單元，并且清除此列車在接近區(qū)段的車次號顯示，完成接車進路的車次追蹤過程。

2．發(fā)車追蹤。當(dāng)股道占用時，如果發(fā)車進路鎖閉且出站信號處于開放狀態(tài)，則說明此列車準(zhǔn)備出站。在此條件下，如果出站信號關(guān)閉，且出站信號前方的區(qū)段被占用，則說明列車正在出站。這時，列車車次號從股道車次單元傳遞到出站進路外的一離去區(qū)段，并清除股道上車次窗的車次號顯示。

3．自動閉塞區(qū)間的追蹤。當(dāng)一個閉塞分區(qū)從出清到占用狀態(tài)時，表示有列車移動到此區(qū)段，此時要檢查本區(qū)段的相鄰區(qū)段是否有列車占用，并檢查相鄰區(qū)段對應(yīng)列車的運行方向。如果列車的運行方向與此區(qū)段的運行方向相同，則將車次傳遞到本分區(qū)，完成區(qū)間車次號的區(qū)間自動追蹤。

2號線ATS系統(tǒng)的列車車次號追蹤，是根據(jù)軌道占用和信號狀態(tài)的實時改變來實現(xiàn)的。一旦因自然條件，或者軌道占用檢測，電器設(shè)備故障將會導(dǎo)致車次號跟蹤錯誤，在ATS系統(tǒng)中的表現(xiàn)就是站場顯示中車次號和實際運行的車次號不符，或者實際運行的列車車次號丟失。

ATS車次號追蹤程序中對于不同來源的車次號，分別設(shè)置不同的車次號可靠性等級。在車次號的追蹤過程中，只有當(dāng)車次號按照列車的運行方向在車次單元中順序傳遞時，才同步傳遞車次號的可靠性等級，否則就降低其可靠性等級，等待其他識別方式來確定車次號的正確性。

車次號的修正只能在同等級之間或者由高等級來修正，人工修正車次號的等級設(shè)置為最高級，車次號自動識別系統(tǒng)提供的車次號等級僅低于人工修正的車次號，所以只有在未進行人工修改車次號的情況下，車次號的自動識別系統(tǒng)才能對列車車次進行有效的識別。

2.2 ATS系統(tǒng)車次號自動識別

當(dāng)列車運行過程中出現(xiàn)車次號丟失時，系統(tǒng)追蹤程序會自動給予列車一個假設(shè)的邏輯車次號，俗稱“假車次號”。每當(dāng)在線運營列車進、出站或通過折返軌時，車次號自動識別系統(tǒng)的車載信標(biāo)就會向地面閱讀器發(fā)送其本身唯一標(biāo)識的車次號信息，ATS系統(tǒng)的車次號追蹤程序會將運行列車的車次號信息與車次號自動識別系統(tǒng)所提供的車次號信息進行比較，從而實現(xiàn)車次號的自動校核。如果兩者相同，則維持現(xiàn)狀;如果不同，則進一步判斷列車所帶的車次號是否是因車次號丟失而賦予的“假車次號”，如果是“假車次號”將立即根據(jù)車次號識別系統(tǒng)提供的信息進行修改;如果發(fā)現(xiàn)是經(jīng)過人工修改的列車車次，就維持其不變。如果列車所帶車次號未經(jīng)過人工修改，而是由于其他原因變更的，追蹤程序?qū)⒁宦砂凑哲嚧翁栕R別系統(tǒng)提供的車次號信息進行更正，從而實現(xiàn)自動識別錯誤或恢復(fù)丟失車次號的功能。車次號自動識別原理圖如圖2所示。

圖2 車次號自動識別原理圖

車次號自動識別系統(tǒng)是對ATS系統(tǒng)車次追蹤識別程序的重要補充，進一步提高了系統(tǒng)車次號的。

3 結(jié)論

ATS列車車次號的識別是ATS系統(tǒng)的核心功能，解決了重慶軌道交通2號線ATS車次號的自動識別和校核問題，達到了提升調(diào)度自動化程度、降低人為干預(yù)的風(fēng)險、減輕運調(diào)工作負(fù)擔(dān)、提升運營效率的目的。該方案可應(yīng)用于重慶軌道交通2號線一期至三期ATS系統(tǒng)的所有車站，同時對國內(nèi)安裝有CBTC系統(tǒng)的輕軌及地鐵線路擁有廣泛的應(yīng)用價值，對重慶軌道交通2號線這種跨坐式單軌感應(yīng)環(huán)線式信號系統(tǒng)的技術(shù)改進和推廣，也有著重要的意義。

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