ATS仿真系統列車自動排列進路技術研究

田曉莉，譚在龍，徐志根

（西南交通大學 信息科學與技術學院， 成都 610031）

城市交通通信信號系統是保證行車安全和提高運輸效率的有利工具，通常被稱為軌道交通的“神經系統”。列車自動監控（ATS）系統主要實現對列車運行的監督和控制，它在提高運輸效率和保障運行安全方面起著十分重要的作用。因此，ATS系統能否進行正常操作，將直接關系到列車安全。

目前我國城市軌道交通領域，隨著客流量的不斷增加，運營間隔不斷縮短，如何提高運營效率成為運營管理者和系統開發人員越來越關注的問題。自動排列進路功能的實現降低了調度員的工作量，減少失誤率，從而提高ATS系統的效率。本文以西安一號線ATS系統的列車自動排列進路模塊為例，介紹列車自動排列進路的原理及實現過程。

1 列車自動排列進路的原理

列車自動排列進路軟件需要不斷輪詢列車信息和設備占用位置，查看是否有計劃車和頭碼車滿足自動觸發的條件。為了保證運行規律性，也要考慮運行觸發點，在正線上定義若干個觸發點，同時為正線上的每一條列車進路分配可達節點。將列車的進路信息存放在一個進路文件里，并為進路文件中配置一個觸發點文件。可由列車識別與跟蹤軟件確定列車的位置，列車自動排列進路軟件根據列車位置首先進行觸發時機的檢查，如果觸發時機滿足列車自動排列進路軟件會確定列車運行觸發點，隨后進行進路選擇，在進路選擇之后要進行進路間的沖突檢查，列車進路選排條件檢查是命令輸入到聯鎖之間的最后一步，如果以上條件都滿足后進路將會自動排列出來。

2 列車自動排列進路的過程

列車自動排列進路的過程，如圖1所示。

圖1 列車自動排列進路的過程

2.1 列車觸發時機檢查

列車自動排列子系統從列車識別與跟蹤子系統獲取列車的位置和列車停穩信息。若列車所處的位置是觸發點時，則繼續獲取列車所處區段的車次窗和車次信息。

在ATS系統中，列車的類型主要分為3種：計劃車、頭碼車和人工車。不同的列車類型，判定觸發時機是否滿足的要求也不一樣。

（1）計劃車：即在運行圖中編制出的賦予表號、車次號和線路號的列車。當列車為計劃車時觸發時機的確定要考慮的方面較多。大體上可分為兩種情況：a.當列車不處于停車場/車輛段時，則滿足觸發時機；b.當列車處于停車場/車輛段時，要判定列車是否處于轉換軌的位置，當不處于轉換軌時，則不能滿足觸發時機（停車場/車輛段不能自動排列進路）。當列車處于停車場/車輛段的轉換軌，且（計劃出庫時間–當前時間）<10 min時，則觸發時機滿足。

（2）頭碼車：即賦予運行目的地及車組號的非計劃車。列車為頭碼車時，要根據列車的位置來判定是否滿足觸發時機。若列車所處的位置恰好是目的地時，則不滿足觸發時機（到達目的地不能進行觸發）；反之，滿足觸發時機。

（3）人工車：即由調度員手動添加并人工組織運行，只賦予車組號的非計劃車。人工車不具備自動排列進路的功能。

2.2 列車運行觸發點的確定

運行觸發點，即信號機防護方向后方一定范圍內的設備（一般為無岔設備或道岔設備），可以進行配置；當列車駛過該設備開始進行進路自動觸發流程。

運行觸發點的設置應該使列車在正常運行條件下以區段所允許的最高速度運行，具體應根據列車速度和軌道長度確定。運行觸發點不能觸發的太早，否則會引起其它列車不必要的麻煩，從而影響運行效率。

運行觸發點文件包含進路始端信號機及觸發軌等信息。本次將進路觸發點信息以XML文件的形式存放在進路文件中。

本文介紹的列車自動排列進路，以西安地鐵一號線的部分線路為例進行說明，如圖2所示。

以信號機X2902為例，介紹運行觸發點的數據結構：

其中，Signal station_brief表示信號設備所在站的名稱；line_brief表示信號設備所在線路號；dev_name表示信號設備名稱；Dev station_brief表示觸發區段所在站的名稱；DevName表示進路觸發設備的名稱。

圖2 西安地鐵一號線的部分線路

2.3 列車進路選擇

當列車進入觸發點請求進路時，可以根據已配置的進路數據被確定。因此，為每一個帶有有效目的地號的觸發點配置一條進路。每一個具有有效目的地號的進路還應該配置一條替代進路。替代進路的配置是有必要的，因為如果該進路被其它列車占用時，就可以根據替代進路的優先順序，觸發對應的替代進路。

每條進路的數據以XML的形式存儲在進路文件里，下面以圖2中S2707—S2801為例，介紹進路文件的數據結構：

其中，Route no表示進路號；StartButton station_brief表示開始信號設備的信號按鈕；EndButton station_brief表示結束信號設備的信號按鈕；StartSignal station_brief表示開始信號設備；Section station_brief表示進路所包含的區段；TrainSubtendProtect station_brief表示進路外方的第一個區段；ReachableNodes表示進路的可達節點。

進路的確定根據列車類型的不同而有所區別，頭碼車和計劃車進路選擇的流程如圖3、圖4所示。

圖3 頭碼車選擇流程

圖4 計劃車進路選擇流程

2.4 進路間沖突檢查

進路自動排列的過程中，關鍵的一步就是進路間的沖突檢查。

頭碼車進路沖突檢查策略：檢查當前待排列的進路與已經排列出的進路有沒有重合的區段，包括進路內區段和進路的保護區段有無重合。若重合則進路沖突，聯鎖無法同時執行進路排列。

計劃車進路沖突檢查策略：

（1）計劃車與頭碼車沖突檢查：檢查當前待排列的進路與已經排列出的頭碼車進路有沒有重合的區段，包括進路內區段和進路的保護區段有無重合。若重合則認為進路沖突，聯鎖無法同時執行進路排列。

（2）計劃車與計劃車沖突檢查：計劃車折返或出庫作業；該進路需要進行計劃沖突檢查。檢查時根據下一站節點選擇最近的也需經過該節點的計劃線，若該車為計劃點，且時間在一定范圍，則認為進路沖突。

（3）目前并未進行實際的進路級別路徑的沖突檢查，計劃車仍然是根據計劃車到達節點的時間沖突檢查。

2.5 列車進路選排條件檢查

在進路排列命令輸入到聯鎖設備之前，還需要進行進路選排條件檢查，該檢查能否通過將直接影響進路命令的執行或拒絕。ATS系統開放進路信號必須同時具備以下條件：（1）進路內區段的道岔區段在所需位置或可扳到所需位置；（2）進路始端信號機未開放；（3）進路相關按鈕檢查通過；（4）所有軌道設備均無單封、單解。列車進路選排條件檢查流程如圖5所示。

列車經過以上5個步驟的檢查，就可以根據列車的實際運行情況自動排列出一條滿足系統需求的進路。

圖5 列車進路選排條件檢查流程圖

3 結束語

本文介紹了ATS仿真系統列車自動排列進路的方案，并詳細闡述了列車自動排列進路的過程。在這個過程中，列車進路選擇極為重要。列車自動排列進路技術已經在西安一號線一期應用，減輕了調度人員的工作量并減少了出錯率，減緩了客流壓力，從而提高了整個系統的運行效率。

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