ATS車次號自動識別系統解決方案

王 忻 趙隨海

王 忻:中國鐵道科學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號線信號系統采用感應式軌道環線的車-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，調度指揮ATS子系統只能通過計劃生成或人工輸入，并且當出現車次號丟失、車次號沖突或錯誤等意外時，只能通過調度員人工糾正。隨著軌道交通的發展，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度工作中，改變車次號的人工輸入和校核方式已經成為不可回避的問題。為此在不改變原有信號系統基本特征的情況下，引入車次號自動識別系統，并對原有車次號追蹤系統進行優化，以提高系統車次號識別能力。

1 車次號自動識別系統

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

圖1 車次號自動識別系統結構圖

1．車載電子標簽。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構，抗酸堿、油污，適應野外惡劣工作環境;防護等級為IP67。

車載電子標簽背面不接收反射信號，為保證最佳接收效果，標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，所以車載電子標簽需要安裝在每列列車防護擋板的外側底部。

2．軌旁信標閱讀器。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構，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，適應野外惡劣工作環境;防護等級為IP65。

軌旁信標閱讀器設置在各個設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，和與車載電子標簽有效通信距離。信標閱讀器工作面與信標正面垂直距離應小于0.7 m。

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

2 ATS車次號系統的追蹤與自動識別原理

安裝地面閱讀器和車載電子標簽后，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系統自動識別車次號問題，還需要由控制中心的ATS服務器結合軌道占用、列車折返、運行計劃等相關信息進行運算，才能形成提供給調度員使用的車次號、到發點等信息。這一過程就是ATS車次號的追蹤與自動識別過程。

2.1 ATS系統車次號自動追蹤

對每一車站的所有股道、接近、離去區段和區間閉塞分區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，分為接車追蹤、發車追蹤和自動閉塞區間的追蹤。

1．接車追蹤。當列車占用進站信號外方的接近區段時，如果接車進路鎖閉并且進站信號處于開放狀態，則說明列車準備進站。在此條件下，如果進站信號關閉且進站信號機前方區段占用，說明列車正在進站。此時，列車車次號從接近區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段的車次號顯示，完成接車進路的車次追蹤過程。

2．發車追蹤。當股道占用時，如果發車進路鎖閉且出站信號處于開放狀態，則說明此列車準備出站。在此條件下，如果出站信號關閉，且出站信號前方的區段被占用，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段，并清除股道上車次窗的車次號顯示。

3．自動閉塞區間的追蹤。當一個閉塞分區從出清到占用狀態時，表示有列車移動到此區段，此時要檢查本區段的相鄰區段是否有列車占用，并檢查相鄰區段對應列車的運行方向。如果列車的運行方向與此區段的運行方向相同，則將車次傳遞到本分區，完成區間車次號的區間自動追蹤。

2號線ATS系統的列車車次號追蹤，是根據軌道占用和信號狀態的實時改變來實現的。一旦因自然條件，或者軌道占用檢測，電器設備故障將會導致車次號跟蹤錯誤，在ATS系統中的表現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置為最高級，車次號自動識別系統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才能對列車車次進行有效的識別。

2.2 ATS系統車次號自動識別

當列車運行過程中出現車次號丟失時，系統追蹤程序會自動給予列車一個假設的邏輯車次號，俗稱“假車次號”。每當在線運營列車進、出站或通過折返軌時，車次號自動識別系統的車載信標就會向地面閱讀器發送其本身唯一標識的車次號信息，ATS系統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所提供的車次號信息進行比較，從而實現車次號的自動校核。如果兩者相同，則維持現狀;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”將立即根據車次號識別系統提供的信息進行修改;如果發現是經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過人工修改，而是由于其他原因變更的，追蹤程序將一律按照車次號識別系統提供的車次號信息進行更正，從而實現自動識別錯誤或恢復丟失車次號的功能。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是對ATS系統車次追蹤識別程序的重要補充，進一步提高了系統車次號的。

3 結論

ATS列車車次號的識別是ATS系統的核心功能，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，達到了提升調度自動化程度、降低人為干預的風險、減輕運調工作負擔、提升運營效率的目的。該方案可應用于重慶軌道交通2號線一期至三期ATS系統的所有車站，同時對國內安裝有CBTC系統的輕軌及地鐵線路擁有廣泛的應用價值，對重慶軌道交通2號線這種跨坐式單軌感應環線式信號系統的技術改進和推廣，也有著重要的意義。

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