廣州地鐵3號線信號系統(tǒng)與PIDS系統(tǒng)接口升級

吳應(yīng)攀 劉 翔 鐘敏富

PIDS(乘客信息顯示系統(tǒng))需要顯示列車運營信息，包括終點站和到站時間。PIDS信息的準(zhǔn)確和全面反映了城市軌道交通的服務(wù)水平。廣州地鐵3號線由南往北貫穿中心城區(qū)，客流量大且分布不均衡，故采用多交路運營模式，同一站臺的列車可能開往不同的目的地，因此了解后續(xù)多趟列車的運營信息對乘客有較大意義。原有廣州地鐵3號線PIDS只顯示后續(xù)單趟列車運營信息，為了顯示后續(xù)3趟列車運營信息故需要將系統(tǒng)升級。

1 PIDS升級前

PIDS顯示屏右側(cè)3/4為廣告區(qū)，左側(cè)1/4為列車運營信息顯示區(qū)。升級之前PIDS顯示列車運營信息的界面如圖1所示，自上而下依次為：①本次列車終點站，直接顯示終點站名稱，在終點站無顯示;②下趟列車到站時間，精確到分鐘，N分至N分59秒均顯示N分鐘，1min以內(nèi)顯示“列車進(jìn)站”;③當(dāng)前時間信息。

信號系統(tǒng)與PIDS接口采用MODBUS TCP/IP通信協(xié)議，信號系統(tǒng)每500 ms向PIDS系統(tǒng)發(fā)送一次列車運營信息，報文格式如圖2所示。

寄存器301為站臺數(shù)量，接下來每3個寄存器攜帶1個站臺的數(shù)據(jù)。如寄存器302～304攜帶站臺1的數(shù)據(jù)：302H為終點站臺的編號;302L為列車到站時間，以分為單位;303為列車停站時間，以秒為單位;304低兩位為后備模式標(biāo)志，表示信號系統(tǒng)是否處于后備模式。

圖2 PIDS升級前報文格式

信號系統(tǒng)向PIDS發(fā)送列車運營信息有終點站、到站時間、停站時間等，這些信息的計算以時刻表為基礎(chǔ)，再根據(jù)列車實際運行情況進(jìn)行調(diào)整。時刻表中的列車終點站信息可直接發(fā)給PIDS。列車到站時間，是該站臺到列車之間的所有站臺、區(qū)間停站時間及運行時間之和。停站時間和到站時間根據(jù)下列時刻調(diào)整：①列車進(jìn)站停穩(wěn)，根據(jù)列車準(zhǔn)點情況，調(diào)整當(dāng)前站臺的停站時間，也間接地調(diào)整了前方站臺的到站時間;②列車停站時間滿，在列車得到移動授權(quán)的同時，根據(jù)列車準(zhǔn)點情況，分配相應(yīng)的ESSP(節(jié)能速度曲線)，ESSP包含了相應(yīng)的區(qū)間運行時間信息，從而調(diào)整了前方站臺的到站時間。

廣州地鐵3號線每個區(qū)間包含16條ESSP。其余時刻，停站時間和到站時間都按照調(diào)整時刻的計算結(jié)果倒數(shù)計時。如果列車沒有被分配時刻表里面的班次，不存在準(zhǔn)點情況，系統(tǒng)就為該車分配默認(rèn)的停站時間和ESSP。

2 PIDS升級后

升級之后PIDS顯示列車運營信息的界面如圖3所示。自上而下依次為：①本次列車終點站和到站時間;②下趟列車終點站和到站時間;③第三趟列車終點站和到站時間;④當(dāng)前時間信息。其中：終點站欄直接顯示終點站名稱，不停站顯示“請勿上車”，在終點站顯示“請勿上車”;列車到站時間欄精確到分鐘，N分至N分59秒均顯示N分鐘，1 min以內(nèi)顯示“列車進(jìn)站”。

實行多交路運營之后，終點站不再固定，本趟列車的終點站可能是其他列車的中間站，故終點站需顯示“請勿上車”，以提醒乘客不要上錯列車。同時，對不停站列車也要增加“請勿上車”的提示。

圖4 PIDS報文格式 (升級后)

升級之后信號發(fā)往PIDS的報文格式如圖4所示。寄存器301為站臺數(shù)量，接下來每6個寄存器攜帶1個站臺的數(shù)據(jù)。如302-307攜帶站臺1的數(shù)據(jù)，302H為第一趟列車終點站，302L為第一趟列車到站時間，303H為第一趟車ID，303L-304L為第二趟列車信息，305H-306H為第三趟列車信息，寄存器306的第7-6、5-4和3-2位分別為三趟列車的狀態(tài)標(biāo)志，306最低兩位為后備模式標(biāo)志，307為第一趟列車的停站時間。其中，列車狀態(tài)標(biāo)志00表示正常運營狀態(tài)、01表示終點站、10表示不停站、11暫時預(yù)留，PIDS收到01和10的狀態(tài)標(biāo)志時就將終點站欄顯示為“請勿上車”。另外，增加了列車ID信息，方便維護(hù)人員根據(jù)報文進(jìn)行故障分析。

升級后列車運營信息的計算原理大體沒有變化，主要改變了站臺PIDS的跳變時機。廣州地鐵3號線原本按照無人駕駛模式設(shè)計，列車在站臺停站時間滿時，隨即獲得移動授權(quán)和ESSP并自動關(guān)門動車，站臺PIDS會在列車得到移動授權(quán)后跳變，第N+1趟列車變成了第N趟列車。

在實際運營中，司機在列車得到移動授權(quán)后人工關(guān)閉車門，較自動關(guān)門有所延遲，在車門未關(guān)閉前站臺PIDS就已經(jīng)跳變。這種現(xiàn)象在單交路運營模式下沒有影響，但在多交路運營模式下，由于下趟列車的終點站與本趟列車的終點站不一定相同，容易誤導(dǎo)計劃搭乘下趟列車的乘客搭乘本趟列車，特別是在下趟列車到站時間也為“列車進(jìn)站”的時候。為避免PIDS在站臺列車還未關(guān)門時跳變，信號系統(tǒng)將PIDS跳變的觸發(fā)條件更改為站臺列車動車。

3 完善建議

3.1 增加ESSP數(shù)量

在調(diào)試和演練期間，出現(xiàn)了一種故障現(xiàn)象：部分站臺在列車已經(jīng)進(jìn)站停穩(wěn)之后，其PIDS顯示的列車到站時間才從N＞1 min直接跳變?yōu)椤傲熊囘M(jìn)站”，N的數(shù)值跟上一個區(qū)間的長度成正比。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因：系統(tǒng)設(shè)計時速為110 km/h，區(qū)間ESSP只有16條，部分區(qū)間的 ESSP沒有90 km/h這一擋位，而當(dāng)時全線限速90 km/h運營，導(dǎo)致列車不能獲得ESSP，如果列車沒有ESSP，信號系統(tǒng)在計算區(qū)間運行時間時會將該車當(dāng)做后備模式處理，后備模式的速度是60 km/h。為了讓PIDS適應(yīng)列車限速運營情況，需要增加ESSP數(shù)量，讓ESSP具備60～110 km/h的所有擋位。

3.2 引入補償措施

在現(xiàn)場運營中，有時站臺PIDS顯示“列車進(jìn)站”，卻遲遲未見列車到站，在單股道站前折返的終點站最為明顯。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是列車在區(qū)間運行的過程中實際運行速度低于ESSP要求速度，一般是因為列車區(qū)間臨時停車或降速。因此，計算列車到站時間，可以在區(qū)間運行速度低于ESSP要求速度一定比例的情況下，采取補償措施，予以矯正。

3.3 將列車到站時間精確到秒

將列車到站時間精確到秒，顯示格式為“XX分：XX秒”，1min以內(nèi)也不再顯示“列車進(jìn)站”。如此，可以讓乘客更精確地了解列車運營信息。但是需要改變信號與PIDS的接口協(xié)議，列車到站時間增加為2個字節(jié)，一個字節(jié)為分鐘數(shù)，另一個字節(jié)為秒數(shù)。

3.4 提供列車停站倒計時

既然列車已經(jīng)到站，“列車進(jìn)站”顯示對乘客就不再有意義。此時可以為乘客提供列車停站倒計時，顯示格式為“停站 XX分：XX秒”。信號系統(tǒng)在列車進(jìn)站停穩(wěn)之后，根據(jù)準(zhǔn)點情況，調(diào)整列車停站時間，將其發(fā)送給PIDS，PIDS隨后開始倒數(shù)計時。

3.5 增加首尾班車時間提示

可在當(dāng)前時間信息欄滾動顯示當(dāng)站開往不同方向的首尾班車時間。信號系統(tǒng)在每次加載時刻表之后向PIDS發(fā)送首尾班車時間信息，之后不再發(fā)送直到再次調(diào)整時刻表。該信息單獨發(fā)送即可，不占用其他列車信息的寄存器資源。

4 結(jié)束語

廣州地鐵3號線信號系統(tǒng)與PIDS系統(tǒng)的接口已于2014年8月1日完成升級，滿足多交路運營條件，取得了良好的社會效果。升級內(nèi)容主要包括界面、協(xié)議和計算原理等方面。當(dāng)然，信號與PIDS接口仍然有繼續(xù)完善的空間，希望本次升級對以后類似工程項目具有一定的參考意義。

［1］ 廣州地鐵3號線信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、PIDS系統(tǒng)接口文件［R］.廣州市地下鐵道總公司，2012，10.

［2］ 廣州地鐵3號線信號系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書［R］.廣州市地下鐵道總公司，2005，12.

［3］ 廣州地鐵3號線SMC系統(tǒng)維護(hù)手冊［R］.廣州市地下鐵道總公司，2005，12.

［4］ 陳爽.廣州地鐵PIDS緊急信息發(fā)布功能優(yōu)化實施方案［J］.鐵道通信信號，2014(6)：81-82+85

［5］ 王長林，林穎.列車運行控制技術(shù)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.