全自動運行系統試車線共享車輛段室內信號設備方案

馬 龍

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037）

1 概述

在城市軌道交通中，車輛段的作業主要是列車進、出段及段內調車作業，車輛段與正線、試車線接口界面清晰。試車線主要用于車載信號設備的靜態、動態功能測試，以驗證設備安裝是否正確，系統性能和接口是否符合要求，列車是否滿足上線運營要求。全自動運行系統對車輛段賦予了列車喚醒、休眠、自動進出段、自動洗車等全自動運行功能，車輛段自動控制區域具備與正線相同的基于通信的列車控制系統（Communication Based Train Control，CBTC）級別下的列車自動防護/列車自動運行（Automatic Train Protection/Automatic Train Operation，ATP/ATO）功能。本文通過分析傳統車輛段、試車線和全自動運行系統下的車輛段、試車線信號配置方案，提出全自動運行系統試車線共享車輛段室內信號設備的方案，并對該方案進行分析。

2 試車線與車輛段信號設備組成分析

傳統車輛段信號方案普遍采用車輛段納入正線列車自動監控（Automatic Train Supervision，ATS）監視，并設置獨立的計算機聯鎖（Computer Interlocking，CI）設備來保證進路安全，同時設置ATS分機、數據通信系統（Data Communication System，DCS）、維護監測系統（Maintenance Support System，MSS）、電源設備等，實現對車輛段內正常聯鎖功能及運營維護。傳統試車線單獨設置一套完整信號系統設備，包括CI、地面電子單元（Lineside Electronic Unit，LEU）、ATP、數據存儲單元（Data Storage Unit，DSU）、DCS、電源設備以及室外設備等。

要滿足全自動運行要求，需將正線信號系統延伸到車輛段。在車輛段設置與正線相同的信號系統設備，與正線信號系統共同構成完整的全自動運行信號系統，并納入正線一體化管理，實現車輛段自動控制區域的列車的自動出入車輛段。因此，車輛段需設置ATS分機、CI、ATP、DCS、MSS、電源設備等，并在運用庫和咽喉區等自動控制區域關鍵位置設置應答器和無線覆蓋，實現列車位置初始化定位和位置校準以及保證列車以CBTC級在自動控制區域內運行。同時試車線為滿足全自動運行相關功能的測試，也需具有完整的信號系統設備，包括CI、LEU、ATP、DSU、DCS、電源設備以及室外設備等。

3 試車線共享車輛段室內信號設備方案

要實現試車線和車輛段獨立控制，保證試車調試測試功能的進行及車輛段的正常作業，試車線共享車輛段室內信號設備方案需滿足如下要求。

1）試車線具備全自動運行相關功能

試車線能完成車載設備的靜態、動態功能測試及其與軌旁信號設備結合的全自動運行功能測試。

2）試車線與車輛段運行互不影響

傳統試車線信號方案是單獨設置信號系統設備，并通過繼電或網絡接口實現和車輛段的互聯，車輛段和試車線分別獨立運營。試車線共享車輛段室內信號設備方案需從軟件層面增加隔離功能，確保試車線和車輛段彼此獨立控制，互不影響。

3）試車作業流程應盡可能保持不變

試車線共享車輛段室內信號設備方案從軟件層面實現了試車線和車輛段獨立控制，同時為便于運營管理習慣，保證試車線和車輛段操作員職責清晰、流程獨立，還沿用傳統試車線作業流程，即試車線和車輛段進行控制權限交接，實現試車線和車輛段運營互相獨立。

3.1 方案架構設計

試車線共享車輛段室內信號設備方案中，試車線將不再單獨設置CI、LEU、ATP、DSU、電源設備等。試車線功能可由車輛段室內信號設備實現，因此需將車輛段監控范圍擴大到試車線，實現車輛段室內信號設備對試車線的控制。同時設置試車線工作站，與車輛段現地工作站劃分不同權限和操作范圍。試車線工作站與車輛段室內信號設備實時交互信息，完成試車調試測試功能。試車線室外信號設備，如信號機、應答器、計軸、地鐵長期演進系統（Long Term Evolution-Metro，LTE）天線的布置原則遵循正線設備布置的原則，并連接到車輛段室內信號設備，以便受車輛段室內信號設備的監控，從而實現在試車線進行全自動運行相關功能測試。系統架構如圖1所示。

3.2 方案分析與實現

試車線共享車輛段室內信號設備方案應從ATS、CI、ATP、LTE、MSS、電源設備等方面進行研究，分析其實現的原理及方式。

1）ATS設備

車輛段ATS分機在軟件邏輯層按不同的編號對車輛段與試車線進行邏輯區域劃分。

車輛段現地工作站人機界面根據編號設置車輛段室外設備控制權限，且僅顯示車輛段信號平面布置圖（相應的試車線區域僅顯示道岔、調車信號機、阻擋信號機）。試車線工作站人機界面根據編號設置試車線室外設備控制權限，且僅顯示試車線信號平面布置圖（相應的車輛段區域僅顯示試車線道岔）。但需注意的是，試車線的控制權限需在完成車輛段與試車線正常的控制權交接后才能進行，從而實現試車線受車輛段現地工作站和試車線工作站雙重控制，又能通過交接控制權保證同一時間的唯一控制權。

試車線軌旁設備及運行在試車線上的列車車載控制器（Vehicle On-Board Controller,VOBC）、列 車 控 制 及 監 控 系 統（Train Control and Monitor System,TCMS）報警信息在試車線工作站顯示，車輛段軌旁設備及運行在車輛段上的列車車載VOBC、車載TCMS報警信息在車輛段現地工作站顯示。

2）CI設備

車輛段CI設備監控試車線上列車信號機、計軸和應答器等室外設備，并將其納入到車輛段聯鎖表中。在CI軟件邏輯層需劃分為車輛段監控范圍和試車線監控范圍，并在現地工作站和試車線工作站界面上設置相應的操作權限。試車線室外信號設備連接至CI，CI將車輛段和試車線的室外信號設備（含人員防護開關按鈕等）及虛擬站臺門狀態統一發送給ATP、ATS，并在試車線工作站實現對試車線室外信號設備的監控。

3）ATP設備

車輛段ATP設備將試車線納入控制范圍，根據試車線工作站、DSU限速信息和CI反饋信息，實時為試車線上列車計算列車授權。ATP設備將試車線區域和車輛段區域統一處理，列車根據授權信息進行運行控制。

車輛段ATP設備需與正線DSU進行數據版本號比較，確認數據版本號一致后，才允許對其管轄范圍內的列車進行控制，并將數據版本號作為與列車交互信息發送，用于保證車地使用相同的數據等功能。同時，正線DSU可接收并存儲試車線的臨時限速信息，并下發至車輛段ATP。ATP為列車計算移動授權時，將臨時限速信息作為移動授權的一部分，發送至車載設備。

4）LTE設備

正線、車輛段、試車線共用LTE核心網，可以從整體的角度對所涉及范圍內的基站進行調整，降低不同小區之間的同頻干擾問題，實現列車在試車線和車輛段運行時與ATP、CI設備實時雙向通信。

5）MSS設備

車輛段設置MSS采集模塊和MSS維護工作站，實現對車輛段室內外信號設備狀態集中監視和報警，實時監測信號設備的使用情況，定位故障地點，分析故障原因，統計故障時間，管理維修作業。同時可根據運營需要，將試車線室外信號設備的狀態也納入到MSS的監測中。

6）電源設備

車輛段電源設備主要由智能電源屏、UPS、蓄電池、集中穩壓器等組成。除了要滿足車輛段室內外信號設備用電需求外，還需為試車線室外信號設備提供穩定、可靠的電源。

3.3 方案對比分析

與傳統試車線信號方案相比，試車線共享車輛段室內信號設備方案在設備配置、隔離方式、投資等方面存在差異，如表1所示。

4 結語

相對于傳統車輛段、試車線單獨設室內信號設備的模式，試車線共享車輛段室內信號設備方案從軟件方面實現車輛段和試車線的隔離，并通過試車線控制權移交的方式，實現車輛段現地工作站和試車線工作站對試車線操作的唯一性。從技術發展趨勢來說，試車線共享車輛段室內信號設備具有良好的應用前景。對于節省設備投資、減少土建用房、降低維護工作量具有明顯的作用。