城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通發(fā)展的思考

郭騰飛

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)也進入了網(wǎng)絡(luò)化時代。依據(jù)基于通信的列車運行控制互聯(lián)互通的背景和意義，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營中，基于通信的列車運行控制互聯(lián)互通實施的必要性，在此基礎(chǔ)上從基于通信的列車運行控制的整體架構(gòu)、子系統(tǒng)布置位置和原則、接口技術(shù)等方面，探討信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運營，給出整套互聯(lián)互通方案。

關(guān)鍵詞：列車控制機制;通信交流;互聯(lián)

隨著城市軌道交通規(guī)模的擴展，急需對網(wǎng)絡(luò)進行整體化運行，以打破各線路之間的碎片化管理。信號系統(tǒng)作為城市軌道交通系統(tǒng)的重要載體，是確保整個運營體系安全、正確、效率運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，也是城市軌道交通互聯(lián)互通的關(guān)鍵因素之一。因此，需要對城市軌道交通的信號系統(tǒng)進行統(tǒng)一規(guī)劃，編制一種通用的協(xié)議實現(xiàn)城市軌道交通互聯(lián)互通運轉(zhuǎn)。

1 城市軌道列車 ATO 信號系統(tǒng)的運行原理

城市軌道列車自動駕駛系統(tǒng)中的車載單元在列車運行的過程中，需要與ATP車載單元聯(lián)合起來，控制列車的行駛情況，包括對列車速度的控制、調(diào)速情況以及在某個固定的點及時停車等。根據(jù)城市軌道列車ATO信號系統(tǒng)的運行原理發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)最重要的作用就是能夠自行解決城市軌道列車在行駛過程中所遇到的障礙。因此，城市軌道列車 ATO信號系統(tǒng)基本的運行原理就是：在列車開車之前，城市軌道列車的駕駛?cè)藛T要根據(jù)系統(tǒng)接收到的指示信號，依次啟動列車上的 ATO 車載單元，同時還要在ATP 系統(tǒng)的輔助下，將所接收到的允許列車運行的信號及時傳輸給列車的 ATO車載單元。此時，當(dāng)列車 ATO車載單元接收到 ATP系統(tǒng)發(fā)出的允許列車運行的信號后，列車 ATO單元則會按照列車的運行情況對城市軌道列車在運行中所要接受的列車電壓和電流進行相應(yīng)的調(diào)整，然后按照之前預(yù)定好的運行方案發(fā)車，并運行。此時，城市軌道列車在運行過程中的各項速度信息則都要通過 ATP 車載設(shè)備進行傳遞，城市軌道列車的 ATO系統(tǒng)接收到 ATP車載設(shè)備發(fā)出的速度信號后，立即根據(jù)這個信號對當(dāng)前列車的線路進行確定，列車的 ATO車載單元就會按照 ATO 系統(tǒng)接收到的列車行駛線路曲線，進一步對列車的牽引、制動電壓以及牽引列車制動的電流進行調(diào)整，此時，列車的 TWC 系統(tǒng)也會將監(jiān)測到的地面環(huán)線交叉點的定位信息及時發(fā)送給列車ATO 系統(tǒng)，當(dāng)列車 ATO 信號系統(tǒng)接收到TWC 發(fā)來的定位系統(tǒng)后，就會將其與列車實際運行所到達的位置進行比較，通過比較結(jié)果的差異性，進而對列車牽引制動的電流進行調(diào)整，保證列車在正常運行的基礎(chǔ)上，還能在有效、精準(zhǔn)的位置點自動停車。當(dāng)軌道列車進站停車后，列車的 ATP 系統(tǒng)就會將打開車門的指令傳輸給列車 ATO車載單元，當(dāng)列車 ATO車載單元接收到列車的 ATP系統(tǒng)所發(fā)出的打開車門的指令后，列車ATO 車載單元就會發(fā)出開門信號，使列車自動打開車門，方便乘客下車和上車。而當(dāng)列車到站停止時間達到了預(yù)先設(shè)定好的時間以后，列車的 ATP系統(tǒng)就會將關(guān)閉車門的指令傳輸給列車 ATO 車載單元，當(dāng)列車 ATO 車載單元接受到關(guān)閉車門的指令后，其就會促使列車按照所發(fā)出的關(guān)閉車門信號，使列車自動關(guān)閉車門。或者有的列車也是由列車的司機對列車關(guān)閉車門的情況進行自動控制，車門關(guān)閉后，列車繼續(xù)按照之前設(shè)定好的路線和速度進行行駛。如果城市軌道車輛在運行的過程中，出現(xiàn)了無法運行的情況，并且在經(jīng)過相應(yīng)的檢查后，發(fā)現(xiàn)其是由于列車 ATO 系統(tǒng)故障而造成的，如在按下列車 ATO 系統(tǒng)中的發(fā)車按鈕后，列車并沒有運行，此時，列車駕駛員就要向中央控制室信號調(diào)度員進行 ATP人工駕駛模式的請示，當(dāng)調(diào)度人員接收到ATP 人工駕駛模式的行駛要求時，在線路允許的條件下，及時發(fā)出允許指令，軌道列車駕駛?cè)藛T接收到允許 ATP 人工駕駛模式的運行信號后，迅速將列車行駛模式切換到人工駕駛模式，保障列車的正常運行以及乘客的生命安全

2信號系統(tǒng)互聯(lián)互通解決措施

2.1 CBTC 系統(tǒng)架構(gòu)

CBTC系統(tǒng)由VOBC（車載控制器）、CI（計算機聯(lián)鎖）、ZC（區(qū)域控制器）和ATS等關(guān)鍵系統(tǒng)組成，通過DCS（數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）實現(xiàn)各個系統(tǒng)間的信息交互。CI系統(tǒng)實時采集軌旁信號設(shè)備狀態(tài)并發(fā)送給ZC和ATS系統(tǒng)，同時根據(jù)ATS系統(tǒng)命令控制道岔、信號機狀態(tài)和辦理進路，當(dāng)VOBC在站臺時，還需要接收處理從VOBC發(fā)送的開關(guān)站臺屏蔽門的控制命令，并將站臺屏蔽門的狀態(tài)發(fā)送給VOBC。ZC系統(tǒng)根據(jù)列車位置、行進方向速度，以及CI提供的進路信息，為控區(qū)內(nèi)的列車提供移動授權(quán)。ATS系統(tǒng)位于CBTC系統(tǒng)的上層，部署在控制中心和車站，提供列車監(jiān)督、自動調(diào)度和時刻表調(diào)整等功能。VOBC根據(jù)線路速度和ZC提供的移動授權(quán)計算列車限速，同時提供自動駕駛、自動折返、自動開關(guān)門等功能。從信息交互流程可知，VOBC、CI、ZC和ATS等4個子信號系統(tǒng)間的信息交互構(gòu)成了CBTC系統(tǒng)正常運行的首要條件。若異構(gòu)CBTC系統(tǒng)中的4個子系統(tǒng)間在互聯(lián)互通協(xié)議框架下實現(xiàn)了信息無縫傳輸和應(yīng)用，搭載任意廠商VOBC的列車就可以在裝配了其他廠商CBTC地面系統(tǒng)的線路上正常運行，實現(xiàn)跨線運營作業(yè)。

2.2 各子系統(tǒng)布置位置和原則

為實現(xiàn)城市軌道交通信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通，特別是ATO的互聯(lián)互通，必須確定統(tǒng)一的工程設(shè)計原則，必須確保跨線運行列車的行車安全。（1）路網(wǎng)控制中心主要放置路網(wǎng)控制設(shè)備。如各線統(tǒng)一的調(diào)度集中管理設(shè)備和各線統(tǒng)一電子地圖管理設(shè)備。（2）控制中心主要放置本線ATS控制設(shè)備。如調(diào)度員工作站、運行圖顯示工作站、維護工作站等。（3）設(shè)備集中站主要放置本線控制設(shè)備。如ATS分機、地面ATP、聯(lián)鎖、LEU等。

2.3 信號系統(tǒng)互聯(lián)互通接口

電纜、軌道設(shè)備、環(huán)線施工等城市軌道交通建設(shè)工程的技術(shù)水平和專業(yè)水平，如果和安裝要求不對應(yīng)，也將會導(dǎo)致嚴重的后果。每一個技術(shù)安裝的調(diào)試策略要點都需要更多的研發(fā)人員參與其中，從安裝及調(diào)試開始對質(zhì)量進行及早的控制，而不是先出現(xiàn)再處理，從開始就保證城市軌道交通信號系統(tǒng)安裝技術(shù)的質(zhì)量。提高社會整體城市軌道安裝的能力是不可推卸的責(zé)任，企業(yè)要將這項工程管理作為改善社會環(huán)境一項重要工程，積極開展技術(shù)控制要點相關(guān)的培訓(xùn)。尤其是要讓城市軌道交通信號系統(tǒng)安裝設(shè)計人員針對不同項目已有的系統(tǒng)安裝與調(diào)試技術(shù)控制要點進行明確、設(shè)計，并根據(jù)具體情況進行安裝模擬，制定出更適合安裝技術(shù)實施的具體工程實施方案，促進城市軌道交通信號系統(tǒng)的質(zhì)量要點控制工作的開展。

結(jié)束語

總之，城市軌道列車在ATO信號系統(tǒng)的指示下安全運行，使城市軌道列車能夠在無人控制的情況下，通過自動行駛系統(tǒng)實現(xiàn)列車的自動行駛、停止、開門以及關(guān)門等動作。保證車輛按照規(guī)定的時間以及速度進行行駛，直到列車行駛的下一站，當(dāng)列車車輛進站在規(guī)定的站點停穩(wěn)后，通過ATO信號系統(tǒng)下發(fā)的指令，將列車車門打開，這是一個完整的行車系統(tǒng)。

參考文獻：

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