福州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)ATP與ATS接口分析

梁曉玲

摘 要：基于通信的列車控制系統(tǒng)屬于先進(jìn)的軌道交通控制系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的電氣集中控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)連鎖控制系統(tǒng)相比，它更加集成化、智能化。為做好相應(yīng)維護(hù)工作、處理系統(tǒng)故障，必須要進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，并掌握相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析實(shí)踐能力。本文以福州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)ATP與ATS接口為例，分析功能原理及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際故障，為做好系統(tǒng)維護(hù)、故障處理總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：信號(hào)系統(tǒng)；ATP；ATS；接口

中圖分類號(hào)：TN913 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

福州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)采用基于通信的列車控制系統(tǒng)，自試運(yùn)行以來，發(fā)生了多起壓道列車越站功能故障、列車提前發(fā)車無推薦速度、車輛控制系統(tǒng)報(bào)站錯(cuò)誤等故障。以上故障均涉及信號(hào)系統(tǒng)ATP與ATS接口，下面就ATP與ATS接口進(jìn)行技術(shù)分析。

一、接口原理簡(jiǎn)介

信號(hào)系統(tǒng)包括列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、即ATP子系統(tǒng)，列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)、即ATO子系統(tǒng)，以及列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、即ATS子系統(tǒng)，其中ATP子系統(tǒng)包括軌旁ATP和車載ATP。ATS主要功能是實(shí)現(xiàn)列車任務(wù)，列車任務(wù)通過行車路徑、用于乘客乘降和運(yùn)營(yíng)停車點(diǎn)的站臺(tái)、站臺(tái)車站點(diǎn)選擇、折返策略、車門開啟策略、停站時(shí)間和行程時(shí)間控制等來表現(xiàn)。列車任務(wù)控制是通過控制這些列車任務(wù)參數(shù)的ATS指令方式實(shí)現(xiàn)。

ATS控制包括對(duì)站臺(tái)的控制和對(duì)列車的控制：

1.對(duì)站臺(tái)的控制：選擇站臺(tái)停車點(diǎn)，車門策略選擇，越站控制，停車控制，折返策略。

2.對(duì)列車的控制：列車任務(wù)碼，列車調(diào)整控制。其中列車調(diào)整控制包括停站時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和下一站控制。

ATS控制中用于站臺(tái)相關(guān)的控制發(fā)送給軌旁ATP，用于列車相關(guān)的控制發(fā)送給車載ATP。ATS能夠追蹤所有列車的移動(dòng)，檢查列車目的地號(hào)。ATS監(jiān)控列車停站，計(jì)算停站時(shí)間、為下一段列車運(yùn)行生成發(fā)車和到達(dá)時(shí)間，向車載ATP發(fā)送當(dāng)前站臺(tái)、下一個(gè)站臺(tái)、停站時(shí)間等數(shù)據(jù)信息。車載ATP通過處理來自軌旁運(yùn)行數(shù)據(jù)、命令報(bào)文和時(shí)間報(bào)文，處理列車任務(wù)，當(dāng)前ATS控制要優(yōu)先于默認(rèn)列車任務(wù)的參數(shù)。當(dāng)沒有ATS控制時(shí)、列車執(zhí)行默認(rèn)任務(wù)，即在默認(rèn)參數(shù)的條件下在進(jìn)路上的所有站臺(tái)停車：站臺(tái)停車點(diǎn)，車門策略，停站時(shí)間，下一站臺(tái)，至下一站臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間，折返策略。所有默認(rèn)數(shù)據(jù)在ATP軟件中配置。

信號(hào)各子系統(tǒng)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總結(jié)如下：

1.軌旁ATP與車載ATP：軌旁ATP向車載ATP發(fā)送運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)信息以及移動(dòng)授權(quán)；車載ATP向軌旁ATP發(fā)送列車位置報(bào)告、站臺(tái)門控制信息。

2.軌旁ATP與ATS：軌旁ATP向ATS發(fā)送軌旁信號(hào)機(jī)、道岔、計(jì)軸區(qū)段、屏蔽門、防淹門、緊停按鈕等的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；ATS向軌旁ATP發(fā)送運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)信息，包括選擇站臺(tái)停車點(diǎn)、車門策略選擇、越站控制、停車控制以及折返策略等信息。

3.車載ATP與ATS：車載ATP向ATS發(fā)送運(yùn)營(yíng)事件、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和診斷數(shù)據(jù)等信息；ATS向車載ATP發(fā)送命令信息、時(shí)間信息。其中命令信息包括：列車任務(wù)碼、停站時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和下一站控制。下一站控制除了正常運(yùn)行外，還包括列車越站，列車跳停等功能。

二、壓道列車越站功能故障分析

故障現(xiàn)象為車載ATP操作臺(tái)無越站圖標(biāo)顯示，故障列車均為早上壓道車。在ATS子系統(tǒng)設(shè)置全線不停車通過的情況下，會(huì)出現(xiàn)反向壓道列車全程無越站圖標(biāo)、無法自動(dòng)越站，正向壓道列車偶發(fā)部分列車部分站臺(tái)無越站圖標(biāo)、無法自動(dòng)越站情況。經(jīng)過深入分析車載ATP以及ATS的軟件數(shù)據(jù)，由于ATS未正常發(fā)送越站命令，導(dǎo)致車載ATP不能收到ATS發(fā)送的越站命令，所以車載ATP操作臺(tái)無越站圖標(biāo)顯示、且無法實(shí)現(xiàn)正常越站功能。在深入掌握ATS與車載ATP通信原理的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比分析ATS發(fā)送給車載ATP的數(shù)據(jù)，以及ATP接收到ATS的數(shù)據(jù)，綜合判斷為ATS軟件不能發(fā)送越站命令數(shù)據(jù)。該故障屬于ATS軟件功能缺陷，需要通過進(jìn)一步優(yōu)化、升級(jí)ATS系統(tǒng)軟件得以解決。

三、列車提前發(fā)車無推薦速度故障分析

故障現(xiàn)象為司機(jī)發(fā)車時(shí)有緊制速度、無推薦速度，行調(diào)手動(dòng)設(shè)置提前發(fā)車后出現(xiàn)推薦速度。

通過系統(tǒng)研究信號(hào)系統(tǒng)功能，明確車載ATP在站臺(tái)能夠給出推薦速度、使列車能夠發(fā)車，有兩個(gè)前提條件：

1.軌旁ATP將列車發(fā)車進(jìn)路排列完成，向車載ATP給出發(fā)車信號(hào)、移動(dòng)授權(quán)。

2.ATS在列車停站時(shí)間終止后，向車載ATP給出發(fā)車的命令信息。

因?yàn)锳TS控制要優(yōu)先于默認(rèn)列車任務(wù)的參數(shù)，而列車以收到ATS指令為準(zhǔn)來計(jì)算列車的到發(fā)時(shí)刻，所以停站時(shí)間終止后、車載ATP才能給出發(fā)車時(shí)令和推薦速度。如果ATS沒能向車載ATP給出發(fā)車的命令信息，車載ATP不能給出推薦速度，列車不能發(fā)車。因此，以上屬于信號(hào)系統(tǒng)正常表現(xiàn)。

綜上所述，由于列車在站臺(tái)收到ATS發(fā)送的停站時(shí)間為300s，列車到站停穩(wěn)后未停滿300s就提前發(fā)車，導(dǎo)致車載ATP不能給出發(fā)車指示，故沒有推薦速度。

在福州地鐵一號(hào)線試運(yùn)行階段，由于行車人員對(duì)系統(tǒng)功能不熟，把系統(tǒng)正常表現(xiàn)錯(cuò)誤當(dāng)作了故障。為避免類似情況再次發(fā)生，信號(hào)系統(tǒng)維修人員要加強(qiáng)對(duì)行車人員的培訓(xùn)、使行車人員盡快掌握信號(hào)系統(tǒng)的功能。

四、車輛控制系統(tǒng)報(bào)站錯(cuò)誤分析

此類故障包括兩種情況：列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站錯(cuò)誤，車輛控制屏下一站顯示錯(cuò)誤。

1.列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站錯(cuò)誤

故障現(xiàn)象為列車到達(dá)折返站13車站站臺(tái)停穩(wěn)，在進(jìn)行折返換端時(shí)、列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站為14車站。

正常情況下，列車到達(dá)折返站13車站上行站臺(tái)停穩(wěn)、車載ATP收到由ATS發(fā)送的下一站臺(tái)為13車站上行站臺(tái)，直到折返換端、離開當(dāng)前站臺(tái)時(shí)，車載ATP收到由ATS發(fā)送的下一站臺(tái)為14車站上行站臺(tái)。列車頭、尾兩端各有一套車載ATP設(shè)備，同一時(shí)刻只有一端處于激活、正常工作狀態(tài)。激活端車載ATP實(shí)時(shí)接收ATS發(fā)送的下一站臺(tái)數(shù)據(jù)，未激活端沒有實(shí)時(shí)接收ATS發(fā)送的下一站臺(tái)數(shù)據(jù)、而是采用默認(rèn)的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)。

經(jīng)過分析車載ATP的軟件數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)故障列車到達(dá)13車站上行站臺(tái)停穩(wěn)后，收到了由ATS發(fā)送的下一站臺(tái)14車站上行站臺(tái)的軟件數(shù)據(jù)。車載ATP將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給車輛控制系統(tǒng)，導(dǎo)致列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站錯(cuò)誤。列車兩端的車載ATP都同時(shí)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送下一站臺(tái)數(shù)據(jù)，車輛控制系統(tǒng)錯(cuò)誤采用了未激活端車載ATP發(fā)送的下一車站數(shù)據(jù)。折返換端后、列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲蟹较驎r(shí)，該數(shù)據(jù)為默認(rèn)的14車站上行站臺(tái)，因此列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站為14車站。

2.車輛控制屏下一站顯示錯(cuò)誤

故障現(xiàn)象為列車到達(dá)折返站13車站上行站臺(tái)進(jìn)行折返換端前，在列車發(fā)車之前、車輛控制屏錯(cuò)誤顯示當(dāng)前站臺(tái)為12車站。

同上述列車自動(dòng)廣播下一站報(bào)站錯(cuò)誤故障，列車兩端的車載ATP都同時(shí)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送下一站臺(tái)數(shù)據(jù)，車輛控制系統(tǒng)錯(cuò)誤采用了未激活端車載ATP發(fā)送的下一車站數(shù)據(jù)。折返換端前、列車運(yùn)行方向?yàn)橄滦蟹较驎r(shí)，該數(shù)據(jù)為默認(rèn)的12車站下行站臺(tái)，因此車輛控制顯示屏錯(cuò)誤顯示當(dāng)前站為12車站。

綜上所述，列車有兩套車載ATP設(shè)備、正常工作時(shí)只有一套處于激活工作狀態(tài)。處于激活工作狀態(tài)的車載ATP實(shí)時(shí)接收ATS的下一車站數(shù)據(jù)信息，處于未激活工作狀態(tài)的車載ATP不能接收ATS的數(shù)據(jù)信息、而是采用系統(tǒng)配置的默認(rèn)數(shù)據(jù)。通過查閱信號(hào)系統(tǒng)與車輛控制系統(tǒng)的接口協(xié)議文件，發(fā)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)符合接口協(xié)議文件規(guī)定，最終認(rèn)定由于車輛控制系統(tǒng)軟件內(nèi)部處理機(jī)制存在缺陷，導(dǎo)致以上車輛控制系統(tǒng)報(bào)站錯(cuò)誤故障。

結(jié)語(yǔ)

福州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)采用先進(jìn)的、基于通信的列車控制系統(tǒng)，通過深入研究該信號(hào)系統(tǒng)ATP與ATS接口，可以發(fā)現(xiàn)基于通信的列車控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電氣集中電路控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)連鎖控制系統(tǒng)相比，更加集成化、智能化，這也是目前軌道交通控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。通過對(duì)福州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)ATS與ATP接口原理的系統(tǒng)研究，以及相關(guān)故障的深入分析，總結(jié)出要做好對(duì)此類系統(tǒng)的維護(hù)工作，要重點(diǎn)關(guān)注：（1）系統(tǒng)維修人員要加強(qiáng)對(duì)行車人員的培訓(xùn)，尤其是對(duì)新建軌道交通線路，一定要通過培訓(xùn)使行車人員盡快掌握系統(tǒng)的功能。（2）通過實(shí)踐掌握相關(guān)軟件數(shù)據(jù)的分析方法是非常有必要的，這能夠?yàn)樽龊孟到y(tǒng)維護(hù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）相比傳統(tǒng)的電氣集中控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)連鎖控制系統(tǒng)、它們都是單系統(tǒng)，基于通信的列車控制系統(tǒng)有多個(gè)子系統(tǒng)、各子系統(tǒng)之間信息傳輸種類多、傳輸量大、傳輸機(jī)制復(fù)雜。因此維修人員更要側(cè)重對(duì)工作原理和功能的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和理論研究，系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)對(duì)做好設(shè)備維護(hù)、處理故障至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1]郜春海.基于通信的軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2007，12（2）：7.