CBTC系統ATS進路控制技術的研究

劉毅

摘要：隨著我國經濟社會的快速發展以及城鎮化率的不斷提高，城市的規模不斷擴大，人口持續增長，百姓對便捷暢通的出行需求呼聲越來越高，建設城市軌道交通這種快捷、高效、大運量的交通運輸工具迎來了高速的發展期。基于通信的列車控制系統（CBTC）因其顯著的技術優勢，已在軌道交通列車控制系統中得到了廣泛的應用。ATS系統作為CBTC系統的大腦，發揮著重要作用。進路控制功能是ATS系統的一大主要功能，通過進路控制技術，可以最大限度的滿足列車在大小交路、Y型交路等各種復雜運營場景下的不同運營需求，為列車安全、高效的運營奠定堅實的基礎。

關鍵詞：CBTC系統;ATS;進路沖突檢測;進路控制

中圖分類號：TS736

文獻標識碼：A.

文章編號：2095-6487（2019）03-0116-02

0引言

隨著我國經濟社會的快速發展以及城鎮化率的不斷提高，城市的規模不斷擴大，人口持續增長，百姓對便捷暢通的出行需求呼聲越來越高，建設城市軌道交通這種快捷、高效、大運量的交通運輸工具迎來了高速的發展期?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y（CBTC）因其顯著的技術優勢，已在軌道交通列車控制系統中得到了廣泛的應用

1CBTC系統概述

基于通信的列車控制系統（CBTC）主要由列車自動監控系統（ATS）、區域控制器系統（ZC）、計算機聯鎖系統（CBI）、車載控制器（CC）、通信系統（DCS）以及數據庫存儲單元等設備組成。系統運用列車定位、車地雙向通信等技術，通過將計算機技術和通信網絡技術進行有機結合，在運營控制中心實現對整個軌道交通系統的列車運行狀態、地面信號設備狀態、系統運行控制命令的監督和控制，從而實現縮短列車追蹤間隔，有效提高了列車通過能力，極大增強了城市軌道交通列車的載客能力和運輸效率。

2ATS進路控制

ATS系統作為CBTC系統人機對話的窗口，主要實現的功能是對全線列車的監督以及控制，它是CBTC系統的核心，是確保列車安全、準點、高效運行的重要技術保證。ATS系統設備由中心級設備、車站級設備及車輛段/停車場設備組成。中心級設備主要由互為冗余的應用服務器、通信服務器、數據庫服務器以及若干調度工作站、維護工作站等設備組成，不同的設備根據自身功能的不同，運行著不同的應用軟件。車站級設備主要由一套第三級冗余的服務器和車站現地控制工作站組成。當控制中心服務器全部故障時，由車站的第三級冗余服務器無擾的接替控制中心服務器的工作，確保列車的正常運營秩序。車站現地控制工作站則主要負責處理與聯鎖設備的信息交互，與控制中心ATS設備接口，接收并轉發中心的控制指令。

根據ATS.系統中的聯鎖表、計劃運行圖以及列車所在的位置，列車進路控制系統和列車自動調整功能相結合，自動判斷，自動生成并輸出進路控制指令傳送至聯鎖設備和ATP設備，實現對列車的進路進行控制。列車進路控制功能的輸入信息主要有如下信息：車站控制模式信息，運行圖調整模式信息，進路控制模式信息，列車位置信息，計劃運行圖信息，人工操作指令。列車進路判斷邏輯主要有：模式、控制權限檢查，自動觸發進路及進路條件是否滿足，進路是否存在沖突。列車進路控制的功能：進路控制模式處理，列車進路自動觸發，進路間沖突檢測及報警。

3進路控制需求分析

與列車進路控制相關的功能模塊主要有以下五個部分，分別是：人機界面顯示模塊、列車識別與跟蹤模塊、控制模式管理模塊、計算機聯鎖模塊和運行圖模塊。列車進路控制系統結合列車自動調整模塊，依據列車計劃運行圖信息、列車實際位置信息，自動判斷并生成進路控制命令，實現對進路控制模式的處理，列車進路自動觸發以及進路沖突檢測。

在列車進路控制系統中，根據車站所屬控制模式不同可分為三種：人工控制模式、自動進路模式和自動信號模式。人工控制模式是完全由ATS調度人員在人機界面點擊始終端信號機選排進路，列車進路控制系統不再自動選排進路。自動進路模式是由人工設置聯鎖自動進路模式或由聯鎖自行判斷，當列車占用接近區段后，由聯鎖系統按照默認的程序設置，自動為列車排列固定的進路。自動信號模式是ATS系統根據調度員輸入的目的地或按照計劃運行圖自動為列車辦理進路。列車進路控制系統自動選排進路，同時系統接受人工指令，并且人工指令優先級高于自動指令。三種控制模式可通過不同的設置相互進行轉換。

實際使用中，列車自動觸發進路應用最為廣泛。列車自動觸發進路的過程概括來說可以分為五個階段：觸發點的確定、進路觸發時機檢查、進路觸發條件檢查、列車進路選擇和列車進路排列條件檢查。

在列車進路控制系統中，當列車進入距離前方信號機一個特定的區域，進路自動觸發程序隨即會被啟動，這個區域就是觸發點。觸發點并不是一個固定不變的點，他要綜合考慮列車的運行速度、區間運行等級、系統設備反應時間等因素來設定。同一架信號機可以設置多個觸發點，以便最大限度保證進路控制系統的可靠性。

觸發時機的判斷，通常正線進路，按照觸發點觸發，當列車駛過觸發點時觸發進路。對于出車進路的觸發，則通常按照時間進行觸發，如：可以設置為比計劃時刻表提前I分鐘觸發進路。

當進路觸發時機滿足時，列車進路控制系統會不斷檢查進路觸發條件是否滿足。這些檢查條件通常包括：進路內方及保護區段沒有其他列車占用：信號機防護方向與列車運行方向一致;站臺沒有被設置緊急關閉或其他異常狀態;列車為計劃車且為自動模式;車站信號機進路模式為自動模式。

列車進路排列條件檢查主要包括道岔狀態檢查（道岔位置、道岔封鎖、占用、擠岔、帶動道岔的狀態、雙動道岔的狀態等）;按鈕狀態、屏蔽門狀態檢查（進路涉及區域內站臺緊急停車按鈕狀態、屏蔽門關閉且鎖緊狀態等）;軌道區段狀態檢查（進路內區段無反向方向鎖閉或占用）;系統模式檢查（若為CBTC模式且列車為CBTC裝備車，無需判斷進路中的道岔和區段是否被占用）。

進路間的沖突檢查是進路控制系統中非常重要的一個因素。列車在系統中的運行并不是一個孤立的列車運行，而是眾多列車同時在運行，線路配線情況復雜，客流時空分布不均衡，各車早晚點時間處在動態變化中，運行交路存在不同等各種情況。因此，需要解決多列列車的進路控制問題。

4ATS進路控制技術應用

在列車的實際運行過程中，會出現個別列車由于早點或晚點而造成爭奪進路資源的問題，如大小交路混跑時、Y型交路運行時、共線區段運行時，交路的交叉點上即會普遍存在著這樣的情況。

進路間的沖突檢查通常要考慮如下幾點：首先檢查所有存在交會可能的計劃列車的運行順序。如果發現本該按照計劃時間應該通過某個區域，但是由于本應在其前面的列車因故出現晚點仍未辦理該進路，系統則會觸發彈窗告警，以提示調度員進路出現沖突。該進路沖突告警對話框提供兩種應對策略：“按照先到先發原則為列車排列進路”和“按照時刻表計劃時刻為列車排列進路”。調度員選擇不同的策略，進路控制模塊即會按照預先設置好的策略執行，同時通過信號機機柱顏色的變化來提示調度人員所選用的進路沖突應對策略。調度員也可采用完全由人工來為沖突列車辦理進路。調度員可隨時根據實際的調度需求，來修改進路沖突應對策略，以充分應對各種運營實際場景，選擇最優策略執行，有效緩解調度人員的工作強度，提高系統的自動化水平及故障自愈能力。

5結束語

作為ATS系統核心功能的列車進路控制，主要是對列車的進路控制模式進行調整。在自動進路觸發模式下，列車進路控制系統自動對運行中的列車設置進路，既要保證盡量按照計劃運行圖行車確保運行效率，又要必須進行進路間的沖突檢測，若進路間存在沖突，必須實時向調度員發送彈窗報警，生成應對策略。進路觸發時機非常關鍵，進路沖突檢測對運營計劃起著十分重要的作用。進路控制技術的研究對提高系統自動化水平，打造智能軌道交通控制系統有著深遠的意義。

參考文獻

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