現(xiàn)代有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化研究

概述現(xiàn)代有軌電車(chē)得以高效、安全的運(yùn)行，是通過(guò)多種因素的集合，包括車(chē)載、軌旁及控制中心等設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)、人工控制和信息手段綜合應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。目前現(xiàn)代有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)越來(lái)越多的城市線路上應(yīng)用，其功能和指標(biāo)能滿足當(dāng)前的需要，但是技術(shù)上還需要繼續(xù)提升，以具備同其他國(guó)際先進(jìn)供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)的條件。以當(dāng)前的設(shè)備為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化提升技術(shù)指標(biāo)，滿足安全可靠要求，能夠達(dá)到未來(lái)有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)的安全等級(jí)要求，并可提高有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)水平，提高相應(yīng)的安全性、可靠性、可用性、可維護(hù)性指標(biāo)。

系統(tǒng)介紹

現(xiàn)代有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)相對(duì)于國(guó)鐵和城軌信號(hào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在運(yùn)營(yíng)要求和對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的要求上存在較大差異，有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)主要通過(guò)控制中心或車(chē)載設(shè)備自動(dòng)（或人工）下達(dá)排路或道岔轉(zhuǎn)換指令，指令發(fā)送到軌旁控制器，由軌旁控制器控制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換，并控制信號(hào)機(jī)的進(jìn)路顯示。

控制中心/綜合監(jiān)控系統(tǒng)

設(shè)置在控制中心調(diào)度大廳的電子大屏幕，綜合顯示其各種界面和信息，顯示全線的線路、車(chē)站、車(chē)輛段（或停車(chē)場(chǎng)）布局全景，實(shí)時(shí)顯示電車(chē)車(chē)次號(hào)的跟蹤運(yùn)行、道岔及進(jìn)路表示器等設(shè)備狀態(tài)。

調(diào)度員終端顯示車(chē)站、區(qū)間及車(chē)輛段（或停車(chē)場(chǎng)）的信號(hào)設(shè)備狀態(tài)和電車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的細(xì)景。可人工調(diào)整運(yùn)行時(shí)間、關(guān)閉電車(chē)自動(dòng)調(diào)整功能和自動(dòng)進(jìn)路排列功能等，得到授權(quán)后，可以進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)路操作。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)顯示全線設(shè)備的運(yùn)用狀態(tài)，并監(jiān)督車(chē)輛的運(yùn)行速度和位置，當(dāng)前后車(chē)運(yùn)行距離小于安全閾值時(shí)，有專(zhuān)門(mén)的報(bào)警提示框顯示報(bào)警。以便司機(jī)更好的了解運(yùn)行情況。

車(chē)載設(shè)備

車(chē)載計(jì)算機(jī)是司機(jī)駕駛的輔助設(shè)備，為司機(jī)提供各種操作命令的輸入和相關(guān)信息的顯示。接近道岔區(qū)域時(shí)，車(chē)載顯示屏（TOD）根據(jù)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示道岔區(qū)域站場(chǎng)圖、地面設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、將要通過(guò)的進(jìn)路、進(jìn)路選用狀態(tài)、鎖閉狀態(tài)、區(qū)域內(nèi)的其它車(chē)輛位置等信息，聲光提示操作信息和報(bào)警信息。司機(jī)可通過(guò)按壓進(jìn)路終端按鈕和確認(rèn)按鈕辦理進(jìn)路。

車(chē)載計(jì)算機(jī)通過(guò)測(cè)速傳感器的信息，可以連續(xù)的定位本車(chē)位置，通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)向控制中心報(bào)告。

系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化方面

控制中心系統(tǒng)

既有系統(tǒng)的控制中心部分，很多是采用分立式控制設(shè)計(jì)方式，各子系統(tǒng)相對(duì)分立，但實(shí)現(xiàn)的整體功能耦合度高，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)。另外，控制中心對(duì)車(chē)輛的定位跟蹤采用的是接收車(chē)載的原始報(bào)文，由于通訊情況的限制，如延時(shí)、斷開(kāi)、重連等情況的發(fā)生，定位位置存在不準(zhǔn)確性、與實(shí)際不符的情況;同時(shí)采用分立控制方式，不利于權(quán)限統(tǒng)一管理和安全性。

可以重新對(duì)控制中心軟件進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，將集成列車(chē)識(shí)別與跟蹤、設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控、運(yùn)行圖編制與應(yīng)用等功能，通過(guò)與底層設(shè)備的通信，建成一個(gè)由有軌電車(chē)專(zhuān)用的準(zhǔn)ATS系統(tǒng)。后續(xù)通過(guò)對(duì)網(wǎng)關(guān)的改造，無(wú)需改動(dòng)上位人機(jī)界面系統(tǒng)，可兼容適應(yīng)各版本的軌旁控制系統(tǒng)及車(chē)載系統(tǒng)，并為未來(lái)信號(hào)系統(tǒng)融入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)預(yù)留條件。

車(chē)載顯示終端

車(chē)載系統(tǒng)由車(chē)載顯示終端（Tram Operation Device）和薄膜按鈕組成。司機(jī)在區(qū)間顯示部分，信息區(qū)顯示車(chē)號(hào)、通信狀態(tài)、系統(tǒng)時(shí)間、線路號(hào)、上下行、控制模式列車(chē)前后車(chē)距離、當(dāng)前站點(diǎn)、距離下一站點(diǎn)、公里標(biāo)信息等，能幫助司機(jī)更好地掌握行車(chē)狀態(tài)。

車(chē)速顯示采用速度表盤(pán)，速度表的指針指向刻度盤(pán)的當(dāng)前速度;岔區(qū)模塊的應(yīng)能夠復(fù)示地面站場(chǎng)狀態(tài)，提供人工排列進(jìn)路或單操道岔觸摸和按鍵操作。當(dāng)車(chē)載未自動(dòng)注冊(cè)成功時(shí)，顯示終端需提供人工注冊(cè)及注銷(xiāo)功能;當(dāng)列車(chē)運(yùn)行至終點(diǎn)站時(shí)需提供起點(diǎn)終點(diǎn)站切換人工界面，并根據(jù)站點(diǎn)ID下發(fā)至主機(jī)目的地ID號(hào);還需要提供故障記錄查詢(xún)界面及幫助界面，幫助司機(jī)更好的掌握車(chē)載TOD的操作及使用。

車(chē)載TOD由九個(gè)功能模塊組成，分別是初始化模塊、控制模塊、正線模塊、岔區(qū)模塊、計(jì)劃模塊、通信模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊和注冊(cè)模塊。

系統(tǒng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行后由初始化模塊進(jìn)行系統(tǒng)初始化，完成系統(tǒng)的校時(shí)，對(duì)各路串口進(jìn)行初始化，與控制中心建立通信鏈路，開(kāi)啟日志服務(wù)，啟動(dòng)看門(mén)狗功能。初始化結(jié)束后由正線顯示模塊顯示當(dāng)前列車(chē)的運(yùn)行線路信息，同時(shí)顯示當(dāng)前車(chē)速和其他信息。在列車(chē)運(yùn)行至岔區(qū)時(shí)，由岔區(qū)顯示模塊顯示當(dāng)前站場(chǎng)圖，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)報(bào)警功能模塊完成設(shè)備的報(bào)警提示。

完善系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性

將有軌電車(chē)和信號(hào)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與主系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一考慮，滿足安全完善度的要求。系統(tǒng)滿足在冗余設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。并統(tǒng)一考慮了主系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完善設(shè)備狀態(tài)采集內(nèi)容，故障診斷及輔助維護(hù)等功能，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的維護(hù)性。

通過(guò)軌旁監(jiān)測(cè)板卡的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至控制中心?？刂浦行姆治鲕浖?duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析、統(tǒng)計(jì)，并以報(bào)表的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，供維修部門(mén)提供數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)束語(yǔ)

有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)優(yōu)化是按照歐洲安全標(biāo)準(zhǔn)，在原先的系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。該系統(tǒng)升級(jí)是在采用成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，大量采用了新技術(shù)、新方法，系統(tǒng)具有較高的先進(jìn)性。有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)是完全符合歐洲鐵路安全標(biāo)準(zhǔn)和鐵道部有關(guān)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的。參考和學(xué)習(xí)了國(guó)外和國(guó)內(nèi)先進(jìn)和業(yè)已證明成熟的技術(shù)。已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，具有廣闊的應(yīng)用范疇和優(yōu)良的市場(chǎng)價(jià)值，為走出國(guó)門(mén)做技術(shù)準(zhǔn)備。

作者簡(jiǎn)介：章衛(wèi)衛(wèi)，男，1983年10月20日，民族：漢，浙江省溫嶺市人，學(xué)歷：本科，專(zhuān)業(yè)：機(jī)械工程及其自動(dòng)化，研究方向：機(jī)電技術(shù)，現(xiàn)在職稱(chēng)：中級(jí)工程師