CBTC列車升級為全自動運行列車整車改造技術研究

龔娟

摘 要：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，全自動運行系統(tǒng)已成為城市軌道交通發(fā)展方向?；趯嶋H的一輛CBTC列車，研究將其改造升級為全自動運行系統(tǒng)列車的整車改造技術，為后續(xù)CBTC地鐵列車改造為全自動無人駕駛方案提供參考。

關鍵詞：全自動運行；UTO；升級改造

1 概述

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，全自動運行系統(tǒng)已成為城市軌道交通發(fā)展方向。與傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)相比，全自動運行系統(tǒng)在設備構成、系統(tǒng)接口、應用場景、系統(tǒng)功能等方面都存在較大的差異。通過研究基于CBTC列車改造升級為全自動運行系統(tǒng)的技術，使車輛與信號更緊密的結合，實現(xiàn)車輛的自動喚醒、休眠和動靜態(tài)上電測試、自動升降弓、分合高速斷路器等功能，提升系統(tǒng)自動化水平。

2 整車改造技術

2.1 信號系統(tǒng)車載設備升級

信號系統(tǒng)車載控制器是保證列車運行安全的設備，提供列車運行間隔控制、超速防護、車門和站臺門監(jiān)督等安全防護。信號系統(tǒng)升級項如下表所示：

本文詳細介紹車輛控制功能電路升級改造部分。

2.2.1 自動喚醒與休眠

CBTC車輛，列車喚醒與休眠為本地司機操作完成，通過人工操作列車激活旋鈕（三位置自復位旋鈕）來完成。升級后根據(jù)車載CC的喚醒、休眠指令，實現(xiàn)自動喚醒、休眠。車載CC硬線接口中當發(fā)送喚醒指令時，喚醒繼電器上電吸合，當發(fā)送休眠指令時，休眠繼電器上電吸合。在原列車喚醒、休眠電路中，將喚醒繼電器的常閉觸點與列車激活旋鈕（三位置自復位旋鈕）合位觸點并聯(lián)，將休眠繼電器常閉觸點與列車激活旋鈕0位觸點串聯(lián)，如圖1所示。如此設計可以實現(xiàn)本地人工/自動喚醒和休眠功能，并能保證在列車某一端喚醒后，另一端無法實現(xiàn)同時喚醒，但可以在兩端均能實現(xiàn)列車休眠。

2.2.2 虛擬鑰匙激活

CBTC車輛，列車喚醒與休眠為本地司機操作完成，通過人工操作司控器鑰匙轉到“開（ON）位來完成。升級后可根據(jù)車載CC的虛擬鑰匙指令觸發(fā)虛擬鑰匙繼電器，通過該繼電器觸點與司控器鑰匙狀態(tài)并聯(lián)，即完成虛擬鑰匙激活功能。具體詳見圖2。

2.2.3 自動施加與緩解停放制動

CBTC車輛，列車停放制動的控制為本地司機操作完成，通過操作司機臺面板上的停放制動旋鈕完成。升級后車載CC將停放制動施加與緩解指令控制繼電器，停放制動施加繼電器的常開觸點與停放制動緩解繼電器串聯(lián)，并與原有停放制動自鎖旋鈕并聯(lián)，從而實現(xiàn)停放制動施加、緩解功能。具體詳見圖3。

2.2.4 自動升降受電弓

CBTC車輛，列車受電弓升與降的控制為本地司機操作完成，通過操作司機臺面板上的升弓按鈕與降弓按鈕完成。升級后車載CC通過MVB協(xié)議將升降弓指令發(fā)給TCMS系統(tǒng)，TCMS系統(tǒng)將控制信號發(fā)給LCU邏輯控制單元，本項目部分控制回路采用LCU邏輯控制單元替換繼電器方案，LCU邏輯控制單元通過采集其他控制信號與升降弓指令，綜合判斷升弓保持信號的輸出。

2.2.5 自動分合高速斷路器

CBTC車輛，列車高速斷路器分合的控制為本地司機操作完成，通過操作司機臺面板上的高斷分合按鈕完成。升級后車載CC通過MVB協(xié)議將高速斷路器分合指令發(fā)給牽引逆變器，由牽引逆變器控制高壓箱內高速斷路器的分合。

2.2.6 客室照明自動開關

CBTC車輛，列車客室照明的控制為本地司機操作完成，通過操作司機臺面板上的客室照明旋鈕完成。升級后車載CC通過MVB協(xié)議將客室照明的開、關指令發(fā)給TCMS，DXMe模塊輸出指令控制客室照明開、關繼電器，這兩個繼電器的常開觸點與客室照明旋鈕觸點并聯(lián)，從而實現(xiàn)客室照明自動開、關功能。

2.2.7 蠕動與跳躍模式

CBTC車輛，列車方向控制為本地司機操作司控器方向手柄選擇或在ATO模式下，以司機室鑰匙激活端為方向向前。升級后在跳躍模式下，列車方向由車載CC控制，可以向前或向后。在其他UTO模式控制情況下，均以司機室鑰匙激活端為方向向前。在蠕動模式下，牽引、制動系統(tǒng)響應硬線控制信號，列車限速（25km/h）運行，；在跳躍模式下，ATO輸出方向向前或向后、跳躍測試指令，車輛執(zhí)行跳躍指令，跳躍距離要求在60-80cm之間。

2.2.8 自動鳴笛

CBTC車輛，列車鳴笛控制為本地司機操作電笛按鈕。升級后車載CC通過MVB協(xié)議將電笛鳴笛指令發(fā)給TCMS，DXMe模塊輸出指令控制電笛鳴笛繼電器，這個繼電器的常開觸點與電笛按鈕觸點并聯(lián)，從而實現(xiàn)自動鳴笛功能。

2.2.9 自動開關空調、自動廣播

CBTC車輛，列車空調開關控制為本地司機操作按鈕完成。升級后車載CC通過MVB協(xié)議將開、關空調、自動廣播信息發(fā)送給空調與PIS系統(tǒng)，從而實現(xiàn)自動開關空調、自動廣播。

3 結語

通過研究信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口，無人自動駕駛系統(tǒng)的應用場景及系統(tǒng)功能，基于當前寧波軌道地鐵3號線CBTC的一輛列車，實施改造及升級，并在車輛段內的試車線進行了系統(tǒng)安裝及測試，實現(xiàn)了列車的自動喚醒、休眠、上電測試、全自動運行自動升降弓、分合高速斷路器等場景測試。通過本項目的研究，為后續(xù)項目升級為無人自動駕駛系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)和經驗。

參考文獻：

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[2]高嶸華，鄭澤熙.軌道交通全自動運行系統(tǒng)對CBTC功能需求的研究[J].2018.

[3]謝正媛，李月.城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)應用研究[J].2018.