劉晨陽(yáng)

摘 要：全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)促進(jìn)了城市軌道交通自動(dòng)化水平的提升，可顯著節(jié)約人力和各項(xiàng)成本。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在既有豐碩成果基礎(chǔ)上，可以將更多行車系統(tǒng)集成進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的綜合行車控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提升總體自動(dòng)化水平。文章主要分析和討論全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)以及在列車實(shí)際運(yùn)行控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)運(yùn)行；信號(hào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U231+.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0092-02

Abstract： The automatic signal system promotes the improvement of the automation level of urban rail transit， and can significantly save manpower and various costs. With the development of science and technology， on the basis of abundant achievements， more vehicle systems can be integrated to achieve a unified data source of integrated vehicle control system， and further improve the overall level of automation. This paper mainly analyzes and discusses the design and improvement of the automatic operation signal system and its application in the actual operation control of the train.

Keywords： automatic operation； signal system； design and application

城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行線路的控制系統(tǒng)依賴于信號(hào)、車輛、通信、綜合監(jiān)控等各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，在列車的全自動(dòng)運(yùn)行控制中，信號(hào)系統(tǒng)是其核心系統(tǒng)，對(duì)普通CBTC信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備及軟件功能進(jìn)行了優(yōu)化，增強(qiáng)和擴(kuò)展了既有其他系統(tǒng)的接口功能，同時(shí)新增部分設(shè)備接口，與各個(gè)專業(yè)相互配合構(gòu)成全自動(dòng)運(yùn)行線路的信號(hào)控制系統(tǒng)。

1 全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)CBTC信號(hào)系統(tǒng)的差異

1.1 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面

（1）提高了系統(tǒng)RAMS水平。各控制設(shè)備要求冗余，可靠性、可用性、可維護(hù)性及安全性等多項(xiàng)指標(biāo)高于常規(guī)，且主備系統(tǒng)可無縫切換。（2）全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)、車輛、通信系統(tǒng)進(jìn)行完善的自診斷、故障定位、報(bào)警、故障自動(dòng)恢復(fù)及中央遠(yuǎn)程監(jiān)督控制功能。（3）具備列車自動(dòng)喚醒啟動(dòng)和休眠、自動(dòng)出入停車場(chǎng)、自動(dòng)清洗、自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)停車、自動(dòng)控制車門上下客等功能。（4）具備車輛段、停車場(chǎng)與正線要求完全相同的信號(hào)系統(tǒng)。（5）系統(tǒng)具有全自動(dòng)運(yùn)行、非全自動(dòng)運(yùn)行以及各級(jí)降級(jí)運(yùn)營(yíng)等運(yùn)營(yíng)模式。

1.2 在系統(tǒng)架構(gòu)方面

（1）信號(hào)系統(tǒng)與綜合監(jiān)控、車輛管理系統(tǒng)等進(jìn)行深度集成，形成以行車指揮為中心的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。（2）控制中心增加乘客調(diào)度、車輛調(diào)度以及維修調(diào)度等工作站。（3）采用全自動(dòng)車輛段、停車場(chǎng)后場(chǎng)段信號(hào)設(shè)備按照正線設(shè)備集中站統(tǒng)一配置。

2 以行車指揮為中心的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

在全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)模式下，加強(qiáng)了列車火災(zāi)、乘客報(bào)警及異常、車輛故障、站臺(tái)門狀態(tài)等的聯(lián)動(dòng)和信息整合，還增加了控制中心操作員對(duì)車廂乘客進(jìn)行廣播、視頻監(jiān)視的功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛設(shè)備的管理、監(jiān)控和聯(lián)動(dòng)，使綜合監(jiān)控系統(tǒng)更加完善。列車的實(shí)時(shí)信息可以及時(shí)的上傳到中央控制中心，比如車載圖像CCTV上傳、列車緊急對(duì)講聯(lián)動(dòng)、列車緊急拉手（逃生門）聯(lián)動(dòng)、列車煙感報(bào)警聯(lián)動(dòng)等。

在全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)中就應(yīng)用了以行車指揮為中心的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，具備以下七個(gè)功能：（1）集成ATS與綜合監(jiān)控子系統(tǒng)。（2）增加了對(duì)乘客服務(wù)調(diào)度以及車輛檢修調(diào)度所需的相關(guān)功能要求。（3）車輛運(yùn)行信息和故障信息監(jiān)視系統(tǒng)。（4）增加OCC對(duì)車輛內(nèi)廣播的控制。（5）對(duì)列車上、車站及區(qū)間、車輛段內(nèi)視頻監(jiān)控（CCTV）設(shè)備進(jìn)行控制。（6）在應(yīng)急情況下可遠(yuǎn)程手動(dòng)控制部分列車功能。

因此，以行車指揮為中心的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將信號(hào)系統(tǒng)控制界面與綜合監(jiān)控設(shè)備顯示界面整合到一起，行車組織人員可根據(jù)統(tǒng)一的報(bào)警顯示進(jìn)行相應(yīng)的處理工作，使聯(lián)動(dòng)機(jī)制更加完善，同時(shí)也便于調(diào)度人員對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)列車及車站設(shè)備的控制。

3 全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)在列車實(shí)際運(yùn)行中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 增加了信號(hào)系統(tǒng)的功能

全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車的控制主要通過ATS時(shí)刻表實(shí)現(xiàn)的，新增功能主要有自動(dòng)運(yùn)行控制功能、安全防護(hù)功能、系統(tǒng)維護(hù)功能及系統(tǒng)接口功能，典型新增功能如下：（1）列車的休眠與喚醒。列車結(jié)束運(yùn)行任務(wù)后，為了節(jié)省能源，信號(hào)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)休眠程序。在休眠前，ATC信號(hào)系統(tǒng)會(huì)向地面列車維護(hù)系統(tǒng)發(fā)送列車維護(hù)提示，根據(jù)需要對(duì)列車進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)工作。同時(shí)，列車休眠后要保證ATC系統(tǒng)的喚醒模塊保持帶電狀態(tài)。每天運(yùn)營(yíng)前或有列車插入時(shí)，全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表給每列車自動(dòng)分配識(shí)別號(hào)。當(dāng)列車兩端駕駛室都調(diào)到自動(dòng)模式后，列車在發(fā)車前OCC自動(dòng)給列車發(fā)送喚醒指令，然后后列車車載各子系統(tǒng)執(zhí)行啟動(dòng)、自檢和靜態(tài)測(cè)試等程序，自檢結(jié)果再反饋至信號(hào)系統(tǒng)及OCC。（2）綜合自檢。列車被喚醒后會(huì)進(jìn)入自檢程序，車載ATC、車輛、ISCS、通信設(shè)備自動(dòng)完成自檢和靜態(tài)發(fā)車測(cè)試。當(dāng)列車整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢后，最后進(jìn)行車門和緊急制動(dòng)接口測(cè)試。當(dāng)所有測(cè)試都正常進(jìn)行后，列車反饋綜合自檢狀態(tài)。綜合自檢功能可自行對(duì)列車設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，節(jié)約了人工成本，提高了檢測(cè)效率和質(zhì)量。（3）自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)功能。自動(dòng)化車輛段、停車場(chǎng)一般劃分為自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域及非自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域，其中全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)列車的全自動(dòng)駕駛、自動(dòng)休眠、自動(dòng)喚醒、綜合自檢、自動(dòng)化洗車等功能，非全自動(dòng)化區(qū)域則提供了場(chǎng)段內(nèi)調(diào)車作業(yè)功能。可通過轉(zhuǎn)換軌方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的轉(zhuǎn)換。（4）正線列車自動(dòng)運(yùn)行。目前依靠信號(hào)系統(tǒng)ATO功能的列車已能基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)停站、自動(dòng)開關(guān)門、自動(dòng)發(fā)車以及自動(dòng)折返等功能，但由于部分設(shè)備缺少自診斷、自動(dòng)恢復(fù)故障及中央遠(yuǎn)程監(jiān)督控制功能，安全冗余性及可靠性仍有待提高。（5）安全防護(hù)功能。通過ATP子系統(tǒng)完成安全防護(hù)功能，在系統(tǒng)中設(shè)置SPKS保護(hù)開關(guān)、車輛段內(nèi)ATP防護(hù)功能以車庫(kù)門防護(hù)功能等，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)的安全防護(hù)工作。

3.2 新增硬件設(shè)備

以北京上海兩條線路為例，在全自動(dòng)車輛段、停車場(chǎng)均設(shè)置與正線設(shè)備集中站完全相同的信號(hào)設(shè)備，包括軌旁ATC設(shè)備，比如區(qū)域控制器ZC、線路控制器LC、軌旁信標(biāo)和編碼器以及連接這些設(shè)備的DCS系統(tǒng)。同時(shí)，車載信號(hào)系統(tǒng)增加列車喚醒模塊，連接到車輛和DCS無線調(diào)制解調(diào)器，軌旁信號(hào)系統(tǒng)可以通過無線通信系統(tǒng)喚醒列車。

3.3 新增設(shè)備接口

（1）車門及屏蔽門控制。在傳統(tǒng)車門和屏蔽門控制基礎(chǔ)上，增加了故障處理功能及人工介入操作功能，也就是對(duì)位隔離功能。對(duì)于個(gè)別發(fā)生故障的屏蔽門，要采用人工的方式將故障屏蔽門關(guān)閉并鎖定，屏蔽門系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)報(bào)告故障屏蔽門信息，在列車進(jìn)站前，信號(hào)系統(tǒng)將屏蔽門故障信息發(fā)送至車輛，使列車停站時(shí)不開放對(duì)應(yīng)車門。（2）信號(hào)與SPKS區(qū)域封鎖開關(guān)控制。在車站及車輛段增設(shè)可以保護(hù)工作人員的SPKS區(qū)域封鎖開關(guān)，SPKS作業(yè)封鎖開關(guān)功設(shè)置在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，工作人員在進(jìn)入軌行區(qū)之前，需激活該開關(guān)，保證列車不會(huì)運(yùn)行。

3.4 列車運(yùn)行模式

全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)列車運(yùn)行模式與普通CBTC系統(tǒng)相比增加了全自動(dòng)運(yùn)行模式、蠕動(dòng)模式以及睡眠模式，根據(jù)不同運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，自動(dòng)轉(zhuǎn)換至相應(yīng)模式。

3.5 設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)

（1）全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)整體系統(tǒng)，完成整個(gè)系統(tǒng)的安裝后要進(jìn)行第三方安全認(rèn)證。（2）建議車輛段、停車場(chǎng)停車庫(kù)長(zhǎng)度采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，列車至車擋距離至少為15米，兩車之間距離至少為20米。目的是提高列車全自動(dòng)運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)提高列車的入庫(kù)效率。（3）采用全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)后，車載信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)信息與故障信息要能夠?qū)崟r(shí)上傳至控制中心，PIS、列車安防（視頻監(jiān)控）、車載綜合監(jiān)控以及車輛等專業(yè)設(shè)備也要與控制中心OCC保持實(shí)時(shí)通信，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮各專業(yè)對(duì)帶寬的需求，對(duì)采用2.4G、5.8G以及LTE等不同方案進(jìn)行評(píng)估。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)時(shí)要具有創(chuàng)新意識(shí)，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全程的自動(dòng)化，不斷提升列車的行車安全和效率，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通控制技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

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