全自動運行系統(tǒng)試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案

馬 龍

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037）

1 概述

在城市軌道交通中，車輛段的作業(yè)主要是列車進、出段及段內(nèi)調(diào)車作業(yè)，車輛段與正線、試車線接口界面清晰。試車線主要用于車載信號設(shè)備的靜態(tài)、動態(tài)功能測試，以驗證設(shè)備安裝是否正確，系統(tǒng)性能和接口是否符合要求，列車是否滿足上線運營要求。全自動運行系統(tǒng)對車輛段賦予了列車喚醒、休眠、自動進出段、自動洗車等全自動運行功能，車輛段自動控制區(qū)域具備與正線相同的基于通信的列車控制系統(tǒng)（Communication Based Train Control，CBTC）級別下的列車自動防護/列車自動運行（Automatic Train Protection/Automatic Train Operation，ATP/ATO）功能。本文通過分析傳統(tǒng)車輛段、試車線和全自動運行系統(tǒng)下的車輛段、試車線信號配置方案，提出全自動運行系統(tǒng)試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備的方案，并對該方案進行分析。

2 試車線與車輛段信號設(shè)備組成分析

傳統(tǒng)車輛段信號方案普遍采用車輛段納入正線列車自動監(jiān)控（Automatic Train Supervision，ATS）監(jiān)視，并設(shè)置獨立的計算機聯(lián)鎖（Computer Interlocking，CI）設(shè)備來保證進路安全，同時設(shè)置ATS分機、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（Data Communication System，DCS）、維護監(jiān)測系統(tǒng)（Maintenance Support System，MSS）、電源設(shè)備等，實現(xiàn)對車輛段內(nèi)正常聯(lián)鎖功能及運營維護。傳統(tǒng)試車線單獨設(shè)置一套完整信號系統(tǒng)設(shè)備，包括CI、地面電子單元（Lineside Electronic Unit，LEU）、ATP、數(shù)據(jù)存儲單元（Data Storage Unit，DSU）、DCS、電源設(shè)備以及室外設(shè)備等。

要滿足全自動運行要求，需將正線信號系統(tǒng)延伸到車輛段。在車輛段設(shè)置與正線相同的信號系統(tǒng)設(shè)備，與正線信號系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的全自動運行信號系統(tǒng)，并納入正線一體化管理，實現(xiàn)車輛段自動控制區(qū)域的列車的自動出入車輛段。因此，車輛段需設(shè)置ATS分機、CI、ATP、DCS、MSS、電源設(shè)備等，并在運用庫和咽喉區(qū)等自動控制區(qū)域關(guān)鍵位置設(shè)置應(yīng)答器和無線覆蓋，實現(xiàn)列車位置初始化定位和位置校準以及保證列車以CBTC級在自動控制區(qū)域內(nèi)運行。同時試車線為滿足全自動運行相關(guān)功能的測試，也需具有完整的信號系統(tǒng)設(shè)備，包括CI、LEU、ATP、DSU、DCS、電源設(shè)備以及室外設(shè)備等。

3 試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案

要實現(xiàn)試車線和車輛段獨立控制，保證試車調(diào)試測試功能的進行及車輛段的正常作業(yè)，試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案需滿足如下要求。

1）試車線具備全自動運行相關(guān)功能

試車線能完成車載設(shè)備的靜態(tài)、動態(tài)功能測試及其與軌旁信號設(shè)備結(jié)合的全自動運行功能測試。

2）試車線與車輛段運行互不影響

傳統(tǒng)試車線信號方案是單獨設(shè)置信號系統(tǒng)設(shè)備，并通過繼電或網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)和車輛段的互聯(lián)，車輛段和試車線分別獨立運營。試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案需從軟件層面增加隔離功能，確保試車線和車輛段彼此獨立控制，互不影響。

3）試車作業(yè)流程應(yīng)盡可能保持不變

試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案從軟件層面實現(xiàn)了試車線和車輛段獨立控制，同時為便于運營管理習(xí)慣，保證試車線和車輛段操作員職責(zé)清晰、流程獨立，還沿用傳統(tǒng)試車線作業(yè)流程，即試車線和車輛段進行控制權(quán)限交接，實現(xiàn)試車線和車輛段運營互相獨立。

3.1 方案架構(gòu)設(shè)計

試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案中，試車線將不再單獨設(shè)置CI、LEU、ATP、DSU、電源設(shè)備等。試車線功能可由車輛段室內(nèi)信號設(shè)備實現(xiàn)，因此需將車輛段監(jiān)控范圍擴大到試車線，實現(xiàn)車輛段室內(nèi)信號設(shè)備對試車線的控制。同時設(shè)置試車線工作站，與車輛段現(xiàn)地工作站劃分不同權(quán)限和操作范圍。試車線工作站與車輛段室內(nèi)信號設(shè)備實時交互信息，完成試車調(diào)試測試功能。試車線室外信號設(shè)備，如信號機、應(yīng)答器、計軸、地鐵長期演進系統(tǒng)（Long Term Evolution-Metro，LTE）天線的布置原則遵循正線設(shè)備布置的原則，并連接到車輛段室內(nèi)信號設(shè)備，以便受車輛段室內(nèi)信號設(shè)備的監(jiān)控，從而實現(xiàn)在試車線進行全自動運行相關(guān)功能測試。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.2 方案分析與實現(xiàn)

試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案應(yīng)從ATS、CI、ATP、LTE、MSS、電源設(shè)備等方面進行研究，分析其實現(xiàn)的原理及方式。

1）ATS設(shè)備

車輛段ATS分機在軟件邏輯層按不同的編號對車輛段與試車線進行邏輯區(qū)域劃分。

車輛段現(xiàn)地工作站人機界面根據(jù)編號設(shè)置車輛段室外設(shè)備控制權(quán)限，且僅顯示車輛段信號平面布置圖（相應(yīng)的試車線區(qū)域僅顯示道岔、調(diào)車信號機、阻擋信號機）。試車線工作站人機界面根據(jù)編號設(shè)置試車線室外設(shè)備控制權(quán)限，且僅顯示試車線信號平面布置圖（相應(yīng)的車輛段區(qū)域僅顯示試車線道岔）。但需注意的是，試車線的控制權(quán)限需在完成車輛段與試車線正常的控制權(quán)交接后才能進行，從而實現(xiàn)試車線受車輛段現(xiàn)地工作站和試車線工作站雙重控制，又能通過交接控制權(quán)保證同一時間的唯一控制權(quán)。

試車線軌旁設(shè)備及運行在試車線上的列車車載控制器（Vehicle On-Board Controller,VOBC）、列 車 控 制 及 監(jiān) 控 系 統(tǒng)（Train Control and Monitor System,TCMS）報警信息在試車線工作站顯示，車輛段軌旁設(shè)備及運行在車輛段上的列車車載VOBC、車載TCMS報警信息在車輛段現(xiàn)地工作站顯示。

2）CI設(shè)備

車輛段CI設(shè)備監(jiān)控試車線上列車信號機、計軸和應(yīng)答器等室外設(shè)備，并將其納入到車輛段聯(lián)鎖表中。在CI軟件邏輯層需劃分為車輛段監(jiān)控范圍和試車線監(jiān)控范圍，并在現(xiàn)地工作站和試車線工作站界面上設(shè)置相應(yīng)的操作權(quán)限。試車線室外信號設(shè)備連接至CI，CI將車輛段和試車線的室外信號設(shè)備（含人員防護開關(guān)按鈕等）及虛擬站臺門狀態(tài)統(tǒng)一發(fā)送給ATP、ATS，并在試車線工作站實現(xiàn)對試車線室外信號設(shè)備的監(jiān)控。

3）ATP設(shè)備

車輛段ATP設(shè)備將試車線納入控制范圍，根據(jù)試車線工作站、DSU限速信息和CI反饋信息，實時為試車線上列車計算列車授權(quán)。ATP設(shè)備將試車線區(qū)域和車輛段區(qū)域統(tǒng)一處理，列車根據(jù)授權(quán)信息進行運行控制。

車輛段ATP設(shè)備需與正線DSU進行數(shù)據(jù)版本號比較，確認數(shù)據(jù)版本號一致后，才允許對其管轄范圍內(nèi)的列車進行控制，并將數(shù)據(jù)版本號作為與列車交互信息發(fā)送，用于保證車地使用相同的數(shù)據(jù)等功能。同時，正線DSU可接收并存儲試車線的臨時限速信息，并下發(fā)至車輛段ATP。ATP為列車計算移動授權(quán)時，將臨時限速信息作為移動授權(quán)的一部分，發(fā)送至車載設(shè)備。

4）LTE設(shè)備

正線、車輛段、試車線共用LTE核心網(wǎng)，可以從整體的角度對所涉及范圍內(nèi)的基站進行調(diào)整，降低不同小區(qū)之間的同頻干擾問題，實現(xiàn)列車在試車線和車輛段運行時與ATP、CI設(shè)備實時雙向通信。

5）MSS設(shè)備

車輛段設(shè)置MSS采集模塊和MSS維護工作站，實現(xiàn)對車輛段室內(nèi)外信號設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)視和報警，實時監(jiān)測信號設(shè)備的使用情況，定位故障地點，分析故障原因，統(tǒng)計故障時間，管理維修作業(yè)。同時可根據(jù)運營需要，將試車線室外信號設(shè)備的狀態(tài)也納入到MSS的監(jiān)測中。

6）電源設(shè)備

車輛段電源設(shè)備主要由智能電源屏、UPS、蓄電池、集中穩(wěn)壓器等組成。除了要滿足車輛段室內(nèi)外信號設(shè)備用電需求外，還需為試車線室外信號設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源。

3.3 方案對比分析

與傳統(tǒng)試車線信號方案相比，試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案在設(shè)備配置、隔離方式、投資等方面存在差異，如表1所示。

4 結(jié)語

相對于傳統(tǒng)車輛段、試車線單獨設(shè)室內(nèi)信號設(shè)備的模式，試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備方案從軟件方面實現(xiàn)車輛段和試車線的隔離，并通過試車線控制權(quán)移交的方式，實現(xiàn)車輛段現(xiàn)地工作站和試車線工作站對試車線操作的唯一性。從技術(shù)發(fā)展趨勢來說，試車線共享車輛段室內(nèi)信號設(shè)備具有良好的應(yīng)用前景。對于節(jié)省設(shè)備投資、減少土建用房、降低維護工作量具有明顯的作用。