城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通發(fā)展的思考

郭騰飛

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)也進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。依據(jù)基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制互聯(lián)互通的背景和意義，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)中，基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制互聯(lián)互通實(shí)施的必要性，在此基礎(chǔ)上從基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制的整體架構(gòu)、子系統(tǒng)布置位置和原則、接口技術(shù)等方面，探討信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，給出整套互聯(lián)互通方案。

關(guān)鍵詞：列車(chē)控制機(jī)制;通信交流;互聯(lián)

隨著城市軌道交通規(guī)模的擴(kuò)展，急需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體化運(yùn)行，以打破各線(xiàn)路之間的碎片化管理。信號(hào)系統(tǒng)作為城市軌道交通系統(tǒng)的重要載體，是確保整個(gè)運(yùn)營(yíng)體系安全、正確、效率運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，也是城市軌道交通互聯(lián)互通的關(guān)鍵因素之一。因此，需要對(duì)城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，編制一種通用的協(xié)議實(shí)現(xiàn)城市軌道交通互聯(lián)互通運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 城市軌道列車(chē) ATO 信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行原理

城市軌道列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的車(chē)載單元在列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，需要與ATP車(chē)載單元聯(lián)合起來(lái)，控制列車(chē)的行駛情況，包括對(duì)列車(chē)速度的控制、調(diào)速情況以及在某個(gè)固定的點(diǎn)及時(shí)停車(chē)等。根據(jù)城市軌道列車(chē)ATO信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行原理發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)最重要的作用就是能夠自行解決城市軌道列車(chē)在行駛過(guò)程中所遇到的障礙。因此，城市軌道列車(chē) ATO信號(hào)系統(tǒng)基本的運(yùn)行原理就是：在列車(chē)開(kāi)車(chē)之前，城市軌道列車(chē)的駕駛?cè)藛T要根據(jù)系統(tǒng)接收到的指示信號(hào)，依次啟動(dòng)列車(chē)上的 ATO 車(chē)載單元，同時(shí)還要在ATP 系統(tǒng)的輔助下，將所接收到的允許列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)及時(shí)傳輸給列車(chē)的 ATO車(chē)載單元。此時(shí)，當(dāng)列車(chē) ATO車(chē)載單元接收到 ATP系統(tǒng)發(fā)出的允許列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)后，列車(chē) ATO單元?jiǎng)t會(huì)按照列車(chē)的運(yùn)行情況對(duì)城市軌道列車(chē)在運(yùn)行中所要接受的列車(chē)電壓和電流進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，然后按照之前預(yù)定好的運(yùn)行方案發(fā)車(chē)，并運(yùn)行。此時(shí)，城市軌道列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)速度信息則都要通過(guò) ATP 車(chē)載設(shè)備進(jìn)行傳遞，城市軌道列車(chē)的 ATO系統(tǒng)接收到 ATP車(chē)載設(shè)備發(fā)出的速度信號(hào)后，立即根據(jù)這個(gè)信號(hào)對(duì)當(dāng)前列車(chē)的線(xiàn)路進(jìn)行確定，列車(chē)的 ATO車(chē)載單元就會(huì)按照 ATO 系統(tǒng)接收到的列車(chē)行駛線(xiàn)路曲線(xiàn)，進(jìn)一步對(duì)列車(chē)的牽引、制動(dòng)電壓以及牽引列車(chē)制動(dòng)的電流進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)，列車(chē)的 TWC 系統(tǒng)也會(huì)將監(jiān)測(cè)到的地面環(huán)線(xiàn)交叉點(diǎn)的定位信息及時(shí)發(fā)送給列車(chē)ATO 系統(tǒng)，當(dāng)列車(chē) ATO 信號(hào)系統(tǒng)接收到TWC 發(fā)來(lái)的定位系統(tǒng)后，就會(huì)將其與列車(chē)實(shí)際運(yùn)行所到達(dá)的位置進(jìn)行比較，通過(guò)比較結(jié)果的差異性，進(jìn)而對(duì)列車(chē)牽引制動(dòng)的電流進(jìn)行調(diào)整，保證列車(chē)在正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還能在有效、精準(zhǔn)的位置點(diǎn)自動(dòng)停車(chē)。當(dāng)軌道列車(chē)進(jìn)站停車(chē)后，列車(chē)的 ATP 系統(tǒng)就會(huì)將打開(kāi)車(chē)門(mén)的指令傳輸給列車(chē) ATO車(chē)載單元，當(dāng)列車(chē) ATO車(chē)載單元接收到列車(chē)的 ATP系統(tǒng)所發(fā)出的打開(kāi)車(chē)門(mén)的指令后，列車(chē)ATO 車(chē)載單元就會(huì)發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)，使列車(chē)自動(dòng)打開(kāi)車(chē)門(mén)，方便乘客下車(chē)和上車(chē)。而當(dāng)列車(chē)到站停止時(shí)間達(dá)到了預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間以后，列車(chē)的 ATP系統(tǒng)就會(huì)將關(guān)閉車(chē)門(mén)的指令傳輸給列車(chē) ATO 車(chē)載單元，當(dāng)列車(chē) ATO 車(chē)載單元接受到關(guān)閉車(chē)門(mén)的指令后，其就會(huì)促使列車(chē)按照所發(fā)出的關(guān)閉車(chē)門(mén)信號(hào)，使列車(chē)自動(dòng)關(guān)閉車(chē)門(mén)。或者有的列車(chē)也是由列車(chē)的司機(jī)對(duì)列車(chē)關(guān)閉車(chē)門(mén)的情況進(jìn)行自動(dòng)控制，車(chē)門(mén)關(guān)閉后，列車(chē)?yán)^續(xù)按照之前設(shè)定好的路線(xiàn)和速度進(jìn)行行駛。如果城市軌道車(chē)輛在運(yùn)行的過(guò)程中，出現(xiàn)了無(wú)法運(yùn)行的情況，并且在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的檢查后，發(fā)現(xiàn)其是由于列車(chē) ATO 系統(tǒng)故障而造成的，如在按下列車(chē) ATO 系統(tǒng)中的發(fā)車(chē)按鈕后，列車(chē)并沒(méi)有運(yùn)行，此時(shí)，列車(chē)駕駛員就要向中央控制室信號(hào)調(diào)度員進(jìn)行 ATP人工駕駛模式的請(qǐng)示，當(dāng)調(diào)度人員接收到ATP 人工駕駛模式的行駛要求時(shí)，在線(xiàn)路允許的條件下，及時(shí)發(fā)出允許指令，軌道列車(chē)駕駛?cè)藛T接收到允許 ATP 人工駕駛模式的運(yùn)行信號(hào)后，迅速將列車(chē)行駛模式切換到人工駕駛模式，保障列車(chē)的正常運(yùn)行以及乘客的生命安全

2信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通解決措施

2.1 CBTC 系統(tǒng)架構(gòu)

CBTC系統(tǒng)由VOBC（車(chē)載控制器）、CI（計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖）、ZC（區(qū)域控制器）和ATS等關(guān)鍵系統(tǒng)組成，通過(guò)DCS（數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的信息交互。CI系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)并發(fā)送給ZC和ATS系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)ATS系統(tǒng)命令控制道岔、信號(hào)機(jī)狀態(tài)和辦理進(jìn)路，當(dāng)VOBC在站臺(tái)時(shí)，還需要接收處理從VOBC發(fā)送的開(kāi)關(guān)站臺(tái)屏蔽門(mén)的控制命令，并將站臺(tái)屏蔽門(mén)的狀態(tài)發(fā)送給VOBC。ZC系統(tǒng)根據(jù)列車(chē)位置、行進(jìn)方向速度，以及CI提供的進(jìn)路信息，為控區(qū)內(nèi)的列車(chē)提供移動(dòng)授權(quán)。ATS系統(tǒng)位于CBTC系統(tǒng)的上層，部署在控制中心和車(chē)站，提供列車(chē)監(jiān)督、自動(dòng)調(diào)度和時(shí)刻表調(diào)整等功能。VOBC根據(jù)線(xiàn)路速度和ZC提供的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算列車(chē)限速，同時(shí)提供自動(dòng)駕駛、自動(dòng)折返、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)等功能。從信息交互流程可知，VOBC、CI、ZC和ATS等4個(gè)子信號(hào)系統(tǒng)間的信息交互構(gòu)成了CBTC系統(tǒng)正常運(yùn)行的首要條件。若異構(gòu)CBTC系統(tǒng)中的4個(gè)子系統(tǒng)間在互聯(lián)互通協(xié)議框架下實(shí)現(xiàn)了信息無(wú)縫傳輸和應(yīng)用，搭載任意廠商VOBC的列車(chē)就可以在裝配了其他廠商CBTC地面系統(tǒng)的線(xiàn)路上正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)作業(yè)。

2.2 各子系統(tǒng)布置位置和原則

為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，特別是ATO的互聯(lián)互通，必須確定統(tǒng)一的工程設(shè)計(jì)原則，必須確保跨線(xiàn)運(yùn)行列車(chē)的行車(chē)安全。（1）路網(wǎng)控制中心主要放置路網(wǎng)控制設(shè)備。如各線(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)度集中管理設(shè)備和各線(xiàn)統(tǒng)一電子地圖管理設(shè)備。（2）控制中心主要放置本線(xiàn)ATS控制設(shè)備。如調(diào)度員工作站、運(yùn)行圖顯示工作站、維護(hù)工作站等。（3）設(shè)備集中站主要放置本線(xiàn)控制設(shè)備。如ATS分機(jī)、地面ATP、聯(lián)鎖、LEU等。

2.3 信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通接口

電纜、軌道設(shè)備、環(huán)線(xiàn)施工等城市軌道交通建設(shè)工程的技術(shù)水平和專(zhuān)業(yè)水平，如果和安裝要求不對(duì)應(yīng)，也將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。每一個(gè)技術(shù)安裝的調(diào)試策略要點(diǎn)都需要更多的研發(fā)人員參與其中，從安裝及調(diào)試開(kāi)始對(duì)質(zhì)量進(jìn)行及早的控制，而不是先出現(xiàn)再處理，從開(kāi)始就保證城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安裝技術(shù)的質(zhì)量。提高社會(huì)整體城市軌道安裝的能力是不可推卸的責(zé)任，企業(yè)要將這項(xiàng)工程管理作為改善社會(huì)環(huán)境一項(xiàng)重要工程，積極開(kāi)展技術(shù)控制要點(diǎn)相關(guān)的培訓(xùn)。尤其是要讓城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)人員針對(duì)不同項(xiàng)目已有的系統(tǒng)安裝與調(diào)試技術(shù)控制要點(diǎn)進(jìn)行明確、設(shè)計(jì)，并根據(jù)具體情況進(jìn)行安裝模擬，制定出更適合安裝技術(shù)實(shí)施的具體工程實(shí)施方案，促進(jìn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的質(zhì)量要點(diǎn)控制工作的開(kāi)展。

結(jié)束語(yǔ)

總之，城市軌道列車(chē)在ATO信號(hào)系統(tǒng)的指示下安全運(yùn)行，使城市軌道列車(chē)能夠在無(wú)人控制的情況下，通過(guò)自動(dòng)行駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車(chē)的自動(dòng)行駛、停止、開(kāi)門(mén)以及關(guān)門(mén)等動(dòng)作。保證車(chē)輛按照規(guī)定的時(shí)間以及速度進(jìn)行行駛，直到列車(chē)行駛的下一站，當(dāng)列車(chē)車(chē)輛進(jìn)站在規(guī)定的站點(diǎn)停穩(wěn)后，通過(guò)ATO信號(hào)系統(tǒng)下發(fā)的指令，將列車(chē)車(chē)門(mén)打開(kāi)，這是一個(gè)完整的行車(chē)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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