自動列車監(jiān)控系統(tǒng)車輛狀態(tài)顯示實現(xiàn)

戴志浩

【摘? 要】本文總結(jié)現(xiàn)有ATS處理車輛接口特點，綜合分析接口軟件的處理需求和調(diào)度工作站軟件的用戶顯示需求。提出一種可靠的智能顯示自動監(jiān)控系統(tǒng)車輛狀態(tài)的方法：在ATS接口軟件中添加一個車輛狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，該模塊通過項目數(shù)據(jù)配置實現(xiàn)轉(zhuǎn)換邏輯，使調(diào)度工作站顯示模塊可根據(jù)配置動態(tài)顯示文本或圖形。

【關(guān)鍵詞】自動列車;監(jiān)控系統(tǒng);車輛

1 車輛接口描述

依據(jù)《城市軌道交通CBTC信號子系統(tǒng)-ATS子系統(tǒng)規(guī)范》，ATS系統(tǒng)應(yīng)支持列車信息的顯示，實時顯示列車的故障告警等信息。在CBTC信號子系統(tǒng)架構(gòu)中，ATS不與車輛系統(tǒng)直接接口，故一般通過列車控制器中轉(zhuǎn)，從車輛系統(tǒng)接收運行信息和故障告警信息。列車控制器匯總所有車輛信息后以周期性消息報告方式，發(fā)送至ATS系統(tǒng)。由于項目差異、車輛廠家差異、車輛設(shè)備差異，該車輛接口消息報告的長度、字段數(shù)量、字段格式、信息順序等差異較大。比如一輛列車的車門數(shù)量由實際項目使用列車的編組長度決定。

在ATS調(diào)度工作站上，要求車輛重要報警信息需以直觀的方式向調(diào)度員做出提醒，一般信息也需在后臺顯示以備隨時查看。由于項目用戶需求不同，針對每輛列車，有文本列表顯示和圖形化顯示兩種主要方式。

2 車輛狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯算法介紹

綜合分析多個項目的車輛接口特征，得知車輛接口總體上符合周期性消息報告方式，細(xì)節(jié)上消息總長度、字段數(shù)量、字段格式、信息順序等差異較大。則可設(shè)計一個車輛接口轉(zhuǎn)換配置文件，配置每一個字段的格式和信息含義，由接口轉(zhuǎn)換模塊管理。該轉(zhuǎn)換配置文件所有字段長度即為消息總長度，配置順序即為信息順序。再分析項目用戶顯示需求，可將接口轉(zhuǎn)換模塊的輸出狀態(tài)值也設(shè)計為配置項。針對不同的狀態(tài)值，如配置為文本顯示，則發(fā)送匹配文本至調(diào)度工作站上層顯示模塊;如配置為圖形顯示，則發(fā)送匹配圖形特征字至上層顯示模塊，從而調(diào)用其對應(yīng)的圖形顯示。

車輛狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換邏輯算法流程圖如圖1所示。

現(xiàn)假定車輛接口的內(nèi)容為81 A2 74，則模塊的轉(zhuǎn)換邏輯算法的具體步驟為：

（1）狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊收到車輛狀態(tài)消息流。

（2）轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)配置順序讀入一個狀態(tài)項。假定所讀狀態(tài)項為“列車工況模式”狀態(tài)項，假定其配置的匹配關(guān)系為：匹配第一個字節(jié)的前三位，即匹配掩碼為0x7。由于該消息流大于一個字節(jié)，則匹配成功。

（3）計算該消息流在“列車工況模式”狀態(tài)項的實際狀態(tài)值。消息流第一個字節(jié)為0x81，取前三位，則實際狀態(tài)值為0x1。

（4）在“列車工況模式”狀態(tài)項的狀態(tài)值配置列表中找到該實際狀態(tài)值0x1的對應(yīng)配置。假定配置為文本顯示，顯示內(nèi)容為“上線服務(wù)”，則將該顯示文本發(fā)送至上層顯示模塊。

（5）該狀態(tài)項列表未讀取結(jié)束。假定還存在“列車緊急制動”狀態(tài)項，假定其配置的匹配關(guān)系為：匹配第二個字節(jié)的第二位，即匹配掩碼為0x2。由于該消息流存在第二個字節(jié)，則匹配成功。

（6）計算該消息流在“列車緊急制動”狀態(tài)項的實際狀態(tài)值。消息流第二個字節(jié)為0x A2，取第二位，則實際狀態(tài)值為0x10。

（7）在“列車緊急制動”狀態(tài)項的狀態(tài)值配置列表中找到該實際狀態(tài)值0x10的對應(yīng)配置。假定配置為圖形顯示，其圖形特征字為“Emergency Brake Occur”，將該圖形特征字發(fā)送至上層顯示模塊，上層顯示模塊調(diào)用其對應(yīng)的圖形顯示。

（8）判斷該狀態(tài)項列表是否讀取結(jié)束，如未匹配結(jié)束則轉(zhuǎn)第2步執(zhí)行;如已匹配結(jié)束，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)束。

3 調(diào)度工作站顯示實例

以香港南島線ATS為例，該項目列車控制器周期性將車輛系統(tǒng)信息報告至ATS接口軟件。其信息報告主體部分定義見表1（由于內(nèi)容過多，本文僅截取一小部分作示意說明）。

該項目用戶要求所有信息均使用圖形顯示，按轉(zhuǎn)換邏輯算法，設(shè)計車輛接口轉(zhuǎn)換配置，由接口轉(zhuǎn)換模塊周期性按配置順序計算各字段顯示狀態(tài)值，則發(fā)送匹配圖形特征字至上層顯示模塊。

4 展望

該車輛狀態(tài)邏輯轉(zhuǎn)換算法已成功應(yīng)用于多條新建設(shè)的城市軌道交通信號系統(tǒng)中，取得了很好的反饋。該算法可進(jìn)一步結(jié)合更先進(jìn)的顯示技術(shù)，比如三維顯示、虛擬現(xiàn)實顯示等，應(yīng)用于車輛狀態(tài)接口的其它系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]王紅艷，霍苗苗，李熙，等.“地鐵運營關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測平臺”：信號子系統(tǒng)功能簡介[C]// 第四屆全國智慧城市與軌道交通學(xué)術(shù)會議暨軌道交通學(xué)組年會論文集.天津：中央民族大學(xué)出版社，2017：454-458.

[2]戚磊.基于地鐵信號系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)[J].科學(xué)大眾：科學(xué)教育，2006，70（5）：67-68.

[3]丁祎.地鐵PIS系統(tǒng)的功能分析及其實現(xiàn)[J].住宅與房地產(chǎn)，2015，21（22）：59.

[4]張子楊.淺談地鐵中PIS系統(tǒng)功能的實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013，10（15）：98.

[5]張軼.地鐵PIS系統(tǒng)建設(shè)分析[J].市政技術(shù)，2010，28（z2）：390-393.

[6]王先磊，鐘義安.關(guān)于城市軌道交通PIS與ATS信息交換原理的闡述及其典型故障分析[J].信息通信，2018，31（10）：132-134.

[7]張寧.地鐵信號系統(tǒng)與乘客信息系統(tǒng)接口研究[J].鐵道通信信號，2008，25（10）：18-19.

[8]羅明杰.地鐵信號系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)接口分析及發(fā)展方向[J].通訊世界，2018，24（2）：333-334.

[9]賀俊，王鐵軍，郝俊.車載PIS系統(tǒng)向車地一體化運營的發(fā)展方向[J].電視技術(shù)，2019，43（5）：80-82.

[10]陳雷.軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)中PIS子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2017.