地鐵列車輔助預(yù)警系統(tǒng)

高鵬超

摘要：城市軌道交通信號系統(tǒng)故障情況下的運(yùn)營效率和安全無法保障，如果能有一套列車輔助預(yù)警系統(tǒng)能在信號系統(tǒng)故障情況下輔助司機(jī)駕駛列車或者行調(diào)組織管理列車，會大幅提高運(yùn)營效率并保障行車安全。文中介紹了采用列車輔助預(yù)警系統(tǒng)的必要性、功能需求和關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，希望能為地鐵運(yùn)營效率和安全提升提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；信號故障；輔助預(yù)警；運(yùn)輸效率提升

中圖分類號：U298 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6487 （2018） 01-0100-02

0 引言

城市軌道交通信號系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)列車快速、高密度、有序運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，是城市軌道交通調(diào)度指揮和安全運(yùn)營的中樞神經(jīng)。信號系統(tǒng)雖然可靠性較高，但作為一種系統(tǒng)設(shè)備，其必然存在自身設(shè)備故障、人員誤操作等故障情況，在信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，司機(jī)人工駕駛或行車調(diào)度組織管理行車效率低下，且不能保證行車安全，此時如果能有一套輔助系統(tǒng)，在信號系統(tǒng)故障時提供給司機(jī)或者行車調(diào)度所需重要信息，輔助其進(jìn)行行車或者組織管理工作，保障行車安全和效率，提高運(yùn)營服務(wù)水平，顯得越來越具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 必要性分析

隨著城市軌道交通線路網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的快速發(fā)展，對城市軌道交通的載客能力要求越來越高。信號系統(tǒng)是保障行車效率和安全的關(guān)鍵系統(tǒng)，信號系統(tǒng)列車自動控制系統(tǒng)（ATc系統(tǒng)）分為ATP子系統(tǒng)、ATO子系統(tǒng)、ATS子系統(tǒng)以及聯(lián)鎖子系統(tǒng)。其中ATP子系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)督及控制列車在安全狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)超速和運(yùn)行間隔等安全防護(hù)；ATO子系統(tǒng)是在ATP防護(hù)下，實(shí)現(xiàn)列車自動駕駛，確保達(dá)到計(jì)劃的行車間隔和旅行速度；ATS子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行列車的監(jiān)督和控制，并輔助調(diào)度人員對全線列車進(jìn)行管理；聯(lián)鎖子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)道岔、信號機(jī)、計(jì)軸間的正確邏輯關(guān)系及進(jìn)路控制的安全設(shè)備，是確保行車安全的基礎(chǔ)設(shè)備[1]。

在實(shí)際運(yùn)營中，難免會出現(xiàn)一些信號系統(tǒng)故障，會對運(yùn)營造成不同程度的影響。對行車效率及安全存在較大隱患的情況主要有以下兩種。

1.1 車載信號ATP切除情況下的行車問題

ATP子系統(tǒng)分為車載ATP和軌旁ATP，如果由于某種原因造成行車過程中車載ATP不能正常使用，如車載ATP設(shè)備故障、正線信號電源故障等情況，根據(jù)信號系統(tǒng)的故障導(dǎo)向安全設(shè)計(jì)原則往往會導(dǎo)致信號行車模式無法正常投入，為使故障對運(yùn)營的影響降至最低，一般會采取切除ATP模式由司機(jī)人工駕駛列車。切除ATP后系統(tǒng)不提供任何保護(hù)，行車完全由司機(jī)人工操控，人工駕駛因人而異，經(jīng)常會出現(xiàn)對前車距離、道岔位置、彎道以及進(jìn)站停車精度等控車要素的判斷和識別出現(xiàn)偏差，會大幅影響運(yùn)營效率，且行車安全無法保證。

1.2在故障時人工組織行車啟動過程緩慢問題

在發(fā)生較大信號系統(tǒng)故障情況下，如正線信號電源故障、聯(lián)鎖子系統(tǒng)故障、軌旁ATP子系統(tǒng)故障時，往往會造成整個聯(lián)鎖區(qū)信號系統(tǒng)無法正常工作，此時整個聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)的列車均不能正常投入信號模式，會引發(fā)列車大面積晚點(diǎn)，這種情況下往往會啟用電話閉塞無法行車。電話閉塞法行車啟動時，行調(diào)需要耗費(fèi)較長時間與司機(jī)、車站人員共同核對列車位置以及掌握列車周圍環(huán)境，這樣便帶來了相當(dāng)長的一段運(yùn)營恢復(fù)期，效率低且安全性差。

基于以上兩種情況，如果能在信號ATP切除時輔助司機(jī)進(jìn)行列車駕駛，避免人為失誤造成追尾、闖紅燈信號、擠岔等故障的發(fā)生；或者在出現(xiàn)大范圍信號故障或電話閉塞啟動前輔助行調(diào)進(jìn)行列車位置、數(shù)量以及各列車周圍環(huán)境確認(rèn)，確保及時組織恢復(fù)運(yùn)營。以此來提升運(yùn)營效率及安全，顯得越來越具有必要性。

2 國內(nèi)市場現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)關(guān)于列車輔助預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用尚處于初步階段，國內(nèi)各城市軌道交通公司中，在運(yùn)營線路安裝列車輔助預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備的主要為上海地鐵。2011年上海10號線發(fā)生追尾擦碰事故后，為了預(yù)防該類事故的再次發(fā)生，上海地鐵多條線路陸續(xù)安裝了列車輔助預(yù)警系統(tǒng)，其主要功能是防撞，當(dāng)存在追尾或障礙物碰撞等重大安全隱患時，可以提前進(jìn)行預(yù)警，為列車運(yùn)行提供安全保障。

目前，國內(nèi)部分城市軌道交通公司對列車輔助預(yù)警系統(tǒng)逐漸重視起來，也積極參與到該系統(tǒng)的試用或測試當(dāng)中，如：北京、成都等部分地鐵線路。國內(nèi)研究該系統(tǒng)的廠家也越來越多，但其產(chǎn)品大多處于研究或測試階段，應(yīng)用到實(shí)際運(yùn)營中的情況較少。

3 主要功能需求

列車輔助預(yù)警系統(tǒng)是一種在信號系統(tǒng)故障時的后備應(yīng)用，主要是輔助司機(jī)駕駛列車或者行調(diào)組織管理列車。因此，其主要功能可分為以下幾類：（1）在車載ATP切除情況下，能實(shí)時檢測同一軌道前方列車距離、道岔區(qū)域距離、信號機(jī)顯示（如有）等關(guān)鍵點(diǎn)（見圖1），并給出司機(jī)相應(yīng)的距離、限速等提示信息和不同等級報(bào)警信息，其功能不受對向運(yùn)行列車的干擾；（2）能識別線路上列車位置、數(shù)量，以及列車周圍環(huán)境等信息給中央行車調(diào)度，輔助其在大面積信號故障時組織和管理列車；（3）能夠?qū)ο到y(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行日志記錄，同時系統(tǒng)具有自診斷功能。

4 關(guān)鍵技術(shù)分析

針對地鐵列車輔助預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)會提高系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性和安全性。

4.1 多傳感器融合技術(shù)

采用高精度、高可靠性、多功能的視覺采集和雷達(dá)設(shè)備相融合的方式，通過視覺感知及雷達(dá)測距對前方環(huán)境實(shí)時探測，對場景進(jìn)行分析，通過一定的邏輯算法，深度分析前方隱患，給出安全預(yù)警信息[2]。

4.2

RFID定位識別技術(shù)

無線射頻識別RFID技術(shù)通過無線射頻識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)至設(shè)定標(biāo)簽，針對地鐵特殊的運(yùn)行條件，基于RFID的信號探測技術(shù)可采用前后車應(yīng)答或者車地應(yīng)答的列車定位探測方法，可準(zhǔn)確追蹤和探測列車位置和距離，確保定位準(zhǔn)確性及可靠性[3]。

4.3雷達(dá)二次測距技術(shù)

采用先進(jìn)的雷達(dá)二次測距技術(shù)，實(shí)現(xiàn)問詢、應(yīng)答一體化模式，可在前方車頭和后方車尾間建立通信，這樣在彎曲隧道或高架段，可在車與車之間建立應(yīng)答通信，以確保測距的準(zhǔn)確和可靠，確保安全行車。

5 結(jié)束語

地鐵列車輔助預(yù)警系統(tǒng)目前只在國內(nèi)少數(shù)地鐵線路應(yīng)用，隨著各地地鐵線路的增多，運(yùn)營壓力的增大，為了避免信號系統(tǒng)故障造成的運(yùn)輸效率低和安全無法保證問題，列車輔助預(yù)警系統(tǒng)會受到足夠重視，越來越多的地鐵線路會引入使用該系統(tǒng)，以確保正常運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)

[1] 鞠麗麗，李軍，梁如軍，等.地鐵列車輔助追蹤預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2016（4）：15 -18.

[2] 鄭策.列車防撞輔助預(yù)警系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[3] 周巧蓮.城市軌道交通列車輔助防撞系統(tǒng)方案研究[J].城市軌道交通研究，2014（1）：18 22.