全自動運行ATS遠程控制研究

張馨月

（紹興市軌道交通集團有限公司，浙江紹興 312000）

全自動運行條件下，軌道交通行業弱化了司機對列車的操作，可由控制中心統一進行遠程控制，實現列車的正常運行，如自動休眠、自動喚醒、自動準備、自動運行、自動停車以及自動開關門等功能，具有高度自動控制，降低人為誤操作等特點。本文主要對城市軌道交通信號系統內部子系統之間的接口功能進行分析。

1 全自動運行系統的特點

隨著軌道交通事業的飛速發展，目前我國的軌道交通運行模式已經從人工駕駛操作階段逐步發展進入機械自動化階段。目前，我國上海、北京、成都、太原、蘇州等部分城市已開始在軌道交通運行中應用城市軌道交通全自動運行系統，紹興、寧波、徐州、南寧、合肥等城市正在籌備并準備建造全自動運行模式的軌道交通。

軌道交通全自動運行系統是以現代計算機技術、通信技術、控制技術和系統技術集成等技術為基礎的新興城市軌道交通系統，實現列車運行全過程自動化，提高城市軌道交通操作系統的安全性和效率。全自動運行系統是衡量城市軌道交通系統功能性和性能先進性的一個尺度，可以進一步提高系統的可靠性、安全性、可用性和可維護性，進而提高運營過程中相關系統的應急處理水平，提高系統自動化水平，減少人工操作及降低人員勞動強度，進一步提高城市軌道交通運行系統的安全性和運行效率；提高RAMS水平，提升自動化水平，降低人工勞動強度，提升后期運營或系統應急處理的能力。

2 ATS子系統的新增功能

ATS子系統是集軌道交通遠程行車指揮、控制與信號采集為一體的重要系統。在全自動運行系統中，其作為信號系統的人機交互界面，功能上也得到了深度強化及完善。

2.1 蠕動模式

城市軌道交通全自動運行的蠕動模式是全自動運行模式的新增后備模式。該模式可在列車主要通信信號終端網絡中斷后保障列車安全運行的情況下使用，其功能是保護乘客和列車的安全，故蠕動模式也可稱為降級的全自動運行模式。全自動運行列車采用蠕動模式運行時，需要保證能夠實現列車精準定位，同時使列車能自動限速運行至下一站臺并清客，清客后由站臺相關工作人員登車進行故障處理，保證列車的運行安全。

2.2 線路監控

進行線路監控時，應保證在原有功能的基礎上增加可自動顯示線路內的自動控制區域和非自動控制區域范圍，能在線路區域內設置允許/禁止全自動運行授權功能。為保證相關作業人員以及乘客的安全，應新增具備人員防控開關狀態、洗車機狀態、洗車庫庫門狀態等進行監測顯示，并能在控制中心進行遠程控制。

2.3 列車監控

進行列車監控時，應保證在原有功能的基礎上增設列車自動休眠、列車自動喚醒、列車自動檢測、列車自動準備、正線服務、列車位置自動校正、列車自動洗車、列車自動報警等相關功能，提高列車啟動及列車運行時的聯動性，便于列車出現相關故障時能夠及時發現并進行維修。新增遠程緊急制動/緩解功能、遠程車門控制功能、火災確認功能、車輛故障復位及遠程旁路功能等，大幅度提高了列車運行出現緊急情況時的安全性及便捷性。

2.4 維護檢測功能

維護檢測功能的原有功能包括接收列車牽引制動、蓄電池、廣播、車門、視頻監控等各系統狀態故障以及相關報警信息，保留原有功能的基礎上，對信號新增車載設備、新增信號地面設備狀態進行維護和管理。

3 ATS子系統內部接口及其功能

在信號系統中，列車自動監控子系統（ATS子系統）是信號系統的重要系統，其功能是用于監視列車運行、控制列車運行方向、信號設備管理、自動運行和調整等場景。ATS的控制功能需要與其他子系統進行相互協作才能實現，如ATP子系統、ATO子系統、DCS子系統、MSS子系統等，負責系統間的數據交換和信息傳輸，保證信號系統的安全性和可靠性。

3.1 與ATO子系統的接口

ATO子系統是列車自動控制子系統，由ATO地面設備和ATO車載設備組成，安全等級為SIL2。工作機制：通過ATP子系統的保護，根據ATS子系統所發出的指令，實現列車自動駕駛操作，通過ATO子系統對列車速度進行自動調整以及對列車開關車門的自動控制等。

（1）ATS子系統與ATO地面設備。

ATS子系統向ATO地面設備發送列車停車控制命令，經過車地無線通信系統進行自動停車。若列車在進站停車過程中未到相關停車點，或超出了設定的停車精度，ATO子系統將自動啟動對位調整功能。

（2）ATS子系統與ATO車載設備。

ATO子系統實時生成實際列車速度曲線，與控制中心所發送的計劃列車速度曲線進行對比。在ATP子系統的保護下，若超速行駛，列車應準備實時啟動自動緊急制動裝置并發出相關報警提示。此時系統根據不同的緊急制動原因，采取不同的緊急制動緩解方式，如自動緩解、遠程人工確認緩解、司機人工緩解，實現列車自動調整功能，使列車能夠正常運行。站臺值班員人工清客確認、系統收到遠程請客確認指令后，ATO子系統才能自動關閉該站的車門和站臺門，也可采用聯動該站自動扣車功能實現自動關門操作，人工確認清客完畢后解除扣車，列車將自動發車。ATO子系統車載設備還應具備列車休眠和喚醒功能的輔助設備，并將相關信息發送到ATS子系統控制中心。

3.2 與ATP子系統的接口

列車運行防護子系統（ATP子系統）由軌旁ATP和車載ATP組成，負責監督列車安全速度運行，列車超過規定最大允許速度時，立即自動實行制動操作。

（1）ATS子系統與軌旁ATP。

軌旁ATP向ATS子系統發送軌旁信號機、計軸器、轉轍機、應答器等的狀態信息；ATS子系統向軌旁ATP發送列車運行數據信息，包括列車車門與站臺隔離門對位狀態信息、車站停車信息、扣車/跳停狀態信息等。在此基礎上，還應該增設人員防護開關（SPKS），保證提供相關人員的安全防護，防止全自動運行狀態下，相關人員進入人工作業區域時啟動，符合故障-安全原則。

（2）ATS子系統與車載ATP。

車載ATP向ATS子系統發送運營狀態和故障診斷狀態等信息；ATS向軌旁ATP發送控制命令信息、時間命令信息等。在ATP子系統的保護下，當列車超速行駛，ATO子系統實時準備實施自動緊急制動并進行緊急制動緩解。列車產生緊急制動或者緊急制動緩解時，車載ATP均會向控制中心發送相關報警信息。

3.3 與CBI子系統的接口

CBI子系統是計算機聯鎖子系統，主要功能包括聯鎖控制功能、顯示功能等。在全自動運行模式下，聯鎖系統能夠自發向ATS子系統提供人員防護開關控制狀態、洗車機開關狀態和洗車庫開關門狀態等。ATS子系統向CBI子系統發送聯鎖控制命令，通過繼電器動作以及電位顯示，對聯鎖設備進行控制，如信號機、轉轍機等。記錄并存儲故障檢測進行診斷，向ATS子系統進行信息傳送，將聯鎖設備的狀態反饋回ATS子系統中，發送到相應子系統進行信息處理。

3.4 與MSS子系統的接口

城市軌道交通信號維護支持系統（MSS子系統），其功能包括實時監測信號設備狀態，對各信號各子系統設備狀態信息進行分析、處理和存儲，當MSS子系統自動監測到信號設備工作狀態異常時，須及時發出預警和報警。維護支持子系統是城市軌道交通信號設備維護和維修的工作平臺，是提高信號系統設備的維護質量和維護效率的有效手段。維護監測子系統能夠對信號車載設備、新增信號設備狀態進行維護和管理。ATS子系統將故障和維修信息發送給MSS子系統，MSS子系統將所監測到的信號以及對狀態信息的分析處理結果發送到所屬信號維護工作站，使調度人員能夠及時對故障進行維護通知，遵循故障-安全原則。

信號系統接口如圖1所示。

圖1 信號系統接口圖

4 結語

全自動運行系統具有更完善的自動控制功能，其信號系統功能的實現依賴于各個子系統控制接口間的相互作用。信號系統的新增功能也應實現聯動，以保障列車運行安全。此外，信號系統與外部接口之間安全可靠的相互作用也是重要環節，仍需進一步研究。