懸掛式單軌交通側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

王梓丞，易立富，虞凱，王孔明

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

0 引言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國軌道交通建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在高速鐵路、地下鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路等軌道交通快速發(fā)展的同時(shí)，為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的不同需求，許多新型軌道交通應(yīng)運(yùn)而生，如中低速磁浮交通、現(xiàn)代有軌電車、懸掛式單軌（以下簡(jiǎn)稱“空軌”）、山地齒軌等。其中，空軌是我國近年來軌道交通發(fā)展到一定規(guī)模和覆蓋面的情況下興起的一種新型軌道交通制式，具有環(huán)境友好、適應(yīng)能力強(qiáng)、景觀效果好、施工工期短、對(duì)交通影響小等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。國外方面，日本、德國等投入運(yùn)營的空軌線路定位為中小城市骨干客運(yùn)線、客運(yùn)樞紐接駁線、組團(tuán)內(nèi)短途填充線和旅游線。如，日本千葉線、德國烏帕塔爾線承擔(dān)了中小城市的主要公共客運(yùn)職能，德國杜塞爾多夫機(jī)場(chǎng)線為連接火車站和機(jī)場(chǎng)的短途接駁線，日本湘南線屬于組團(tuán)內(nèi)短途填充線，日本上野動(dòng)物園線為旅游觀光線。國內(nèi)方面，空軌交通的研究起步較晚但發(fā)展迅速，目前我國有約20個(gè)城市正在開展空軌交通的規(guī)劃和設(shè)計(jì)[3]。

然而，與地鐵、輕軌等成熟的軌道交通制式不同，空軌車輛的轉(zhuǎn)向架和第三軌在軌道梁內(nèi)部，車體懸掛于軌道梁下方，易因側(cè)風(fēng)等外部氣候條件導(dǎo)致車身擺動(dòng)，從而影響車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性及乘客的舒適性，嚴(yán)重時(shí)將影響空軌車輛的安全運(yùn)行[4-5]。因此，本文根據(jù)空軌列車易受側(cè)風(fēng)影響的特殊運(yùn)行工況提出了側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)功能的設(shè)計(jì)方案。

1 綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

綜合運(yùn)營調(diào)度技術(shù)是以監(jiān)控系統(tǒng)高度自動(dòng)化、硬軟件深度集成、數(shù)據(jù)高度融合為核心理念的新型運(yùn)營調(diào)度管理技術(shù)?；谠摷夹g(shù)構(gòu)建的綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)將所有弱電系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備視為一個(gè)管控整體，最大程度消除各專業(yè)間的技術(shù)界限?？偟膩碚f，具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）統(tǒng)一硬件平臺(tái)：最大程度實(shí)現(xiàn)控制中心、車站弱電、機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備（服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等）的集成整合，建立統(tǒng)一的綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)硬件平臺(tái)。

（2）統(tǒng)一軟件平臺(tái)：最大程度實(shí)現(xiàn)控制中心、車站弱電、機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)軟件的深度集成，建立統(tǒng)一的綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)軟件平臺(tái)。

（3）整合網(wǎng)絡(luò)資源：將控制中心、車站弱電、機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備整合在綜合調(diào)度系統(tǒng)一張網(wǎng)絡(luò)中。

（4）精簡(jiǎn)接口技術(shù)：通過統(tǒng)一的硬軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各功能業(yè)務(wù)所需數(shù)據(jù)的內(nèi)部流轉(zhuǎn)，通過統(tǒng)一平臺(tái)的通信接口設(shè)備與弱電和機(jī)電系統(tǒng)站級(jí)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)交互，減少系統(tǒng)間的接口設(shè)備及接口協(xié)調(diào)工作。

綜合調(diào)度系統(tǒng)通過統(tǒng)一的硬、軟件平臺(tái)將弱電和機(jī)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)高度融合，減少命令至執(zhí)行的中間環(huán)節(jié)，高效實(shí)現(xiàn)對(duì)列車、設(shè)備、乘客和環(huán)境等要素的全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間快速聯(lián)動(dòng)和非正常情況下的應(yīng)急處置，提升空軌交通的運(yùn)營效率和應(yīng)急處理能力，為空軌交通的安全、舒適、快速運(yùn)營提供有力保障，同時(shí)進(jìn)一步降低建設(shè)及運(yùn)營維護(hù)成本。

因此，本文基于綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)，針對(duì)空軌車輛易因側(cè)風(fēng)等外部氣候條件導(dǎo)致車身擺動(dòng)從而影響車輛運(yùn)行安全的問題，提出了一種側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)方案，并將其作為綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)當(dāng)線路側(cè)風(fēng)超過閾值時(shí)，空軌綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)能及時(shí)、快速、高效地做出合理操作，為空軌列車運(yùn)行安全提供技術(shù)保障。

1.2 系統(tǒng)組成

空軌交通綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)組成主要包括網(wǎng)管與培訓(xùn)子系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)管理子系統(tǒng)、列車運(yùn)行監(jiān)控子系統(tǒng)、側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)、中央控制子系統(tǒng)、電力監(jiān)控子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)、站臺(tái)門監(jiān)視子系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票子系統(tǒng)、廣播子系統(tǒng)、乘客信息子系統(tǒng)。

本文涉及的側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)方法主要由列車運(yùn)行監(jiān)控模塊（ATS）、側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊、廣播模塊（PA）、乘客信息模塊（PIS）、綜合調(diào)度工作站協(xié)同完成。綜合調(diào)度工作站功能架構(gòu)主要包括列車運(yùn)行監(jiān)控界面、側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)監(jiān)控界面、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控界面、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控界面、電力監(jiān)控界面、視頻監(jiān)控界面、門禁監(jiān)控界面、站臺(tái)門監(jiān)視界面、自動(dòng)售檢票監(jiān)控界面、廣播監(jiān)控界面、乘客信息監(jiān)控界面。

2 側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)空軌側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)功能，需在綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)中增加側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)功能模塊，該功能模塊包含6個(gè)子模塊，具體為：

（1）互聯(lián)子模塊：用于與室外側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備互聯(lián)，收集監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備采集到的風(fēng)速、風(fēng)向信息。

（2）顯示子模塊：用于將風(fēng)速和風(fēng)向信息在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，如果出現(xiàn)紅色或黃色預(yù)警，則顯示預(yù)警信息。

（3）判別子模塊：用于根據(jù)側(cè)風(fēng)與列車運(yùn)行位置及方向的關(guān)系和風(fēng)速大小，為各監(jiān)測(cè)線路區(qū)段生成側(cè)風(fēng)預(yù)警等級(jí)。

（4）篩選子模塊：用于根據(jù)列車運(yùn)行方向、位置及所在線路區(qū)段，判斷并篩選出運(yùn)行在發(fā)生側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或運(yùn)行前方為預(yù)警線路區(qū)段的所有列車。

（5）確認(rèn)子模塊：用于中心調(diào)度員通過綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面確認(rèn)側(cè)風(fēng)預(yù)警等級(jí)和發(fā)生側(cè)風(fēng)預(yù)警的區(qū)段。

（6）聯(lián)動(dòng)子模塊：用于根據(jù)側(cè)風(fēng)預(yù)警等級(jí)和側(cè)風(fēng)預(yù)警發(fā)生的區(qū)段位置，各模塊間協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，保證列車運(yùn)行安全，并根據(jù)運(yùn)營需求提供自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)3種聯(lián)動(dòng)方法。

其中，確認(rèn)模塊含有2個(gè)執(zhí)行單元，第一執(zhí)行單元用于如果線路區(qū)段發(fā)生側(cè)風(fēng)預(yù)警，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面上點(diǎn)擊發(fā)生預(yù)警的區(qū)段，在彈出的菜單中選擇側(cè)風(fēng)預(yù)警確認(rèn)指令；第二執(zhí)行單元用于如果中心調(diào)度員確認(rèn)未發(fā)生側(cè)風(fēng)預(yù)警，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面上點(diǎn)擊發(fā)生錯(cuò)誤預(yù)警的區(qū)段，在彈出的菜單中選擇復(fù)位指令。

3 側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案

空軌交通側(cè)風(fēng)預(yù)警自動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案包括以下步驟：

（1）側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備將線路各側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)區(qū)段的風(fēng)速與風(fēng)向信息實(shí)時(shí)傳送給綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊。

（2）側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊通過判別側(cè)風(fēng)與列車運(yùn)行位置、方向的關(guān)系和風(fēng)速大小，為各監(jiān)測(cè)線路區(qū)段生成側(cè)風(fēng)預(yù)警等級(jí)，包括紅色預(yù)警、黃色預(yù)警，并顯示。

（3）在發(fā)生側(cè)風(fēng)紅色、黃色預(yù)警時(shí)，側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊遍歷在途運(yùn)行的所有列車，通過分析列車的運(yùn)行方向、位置及所在線路區(qū)段，判斷并篩選出運(yùn)行在側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或其運(yùn)行前方為側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的所有列車。

（4）在發(fā)生側(cè)風(fēng)紅色、黃色預(yù)警時(shí)，側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊自動(dòng)與ATS模塊聯(lián)動(dòng)，確保列車在側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)線路區(qū)段安全運(yùn)行。

所述步驟（2）具體包括：所述報(bào)警信息顯示在綜合調(diào)度工作站的報(bào)警列表上，在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面上改變相應(yīng)監(jiān)測(cè)線路區(qū)段的顯示顏色，紅色預(yù)警表示為紅色區(qū)段，黃色預(yù)警表示為黃色區(qū)段，未發(fā)生預(yù)警的區(qū)段顯示為灰色。

所述步驟（4）具體包括：①如果某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警，ATS模塊通過車地?zé)o線通信自動(dòng)向車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送紅色預(yù)警對(duì)應(yīng)的列車控制信息；②如果某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警，ATS模塊通過車地?zé)o線通信自動(dòng)向車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送黃色預(yù)警對(duì)應(yīng)的列車控制信息。

上述步驟①包括：首先，對(duì)于正在紅色預(yù)警線路區(qū)段運(yùn)行的列車或列車運(yùn)行前方為紅色預(yù)警線路區(qū)段，ATS模塊自動(dòng)向這些列車車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送制動(dòng)命令，并通過車載PA向車上乘客播報(bào)預(yù)錄制的信息，安撫乘客情緒，車載PIS向車上乘客顯示有關(guān)的文字信息；其次，對(duì)于即將進(jìn)入紅色預(yù)警線路區(qū)段的列車，ATS模塊自動(dòng)向該線路區(qū)段兩側(cè)車站發(fā)送扣車指令，并通過車站PA、車站PIS向車站乘客播報(bào)、顯示列車運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整信息。

上述步驟②包括：首先，對(duì)于正在黃色預(yù)警線路區(qū)段運(yùn)行的列車或列車運(yùn)行前方為黃色預(yù)警線路區(qū)段，ATS模塊自動(dòng)向這些列車車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送臨時(shí)限速命令；其次，待列車駛出黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段后，ATS模塊自動(dòng)向車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送臨時(shí)限速取消命令。

3.2 半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案

空軌交通側(cè)風(fēng)預(yù)警半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案包括以下步驟：

（1）與3.1步驟（1）相同；

（2）與3.1步驟（2）相同；

（3）中心調(diào)度人員在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面手動(dòng)點(diǎn)擊預(yù)警區(qū)段，查看該區(qū)段的風(fēng)速和風(fēng)向信息。

所述步驟（3）具體包括：①如果某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警，在彈出的菜單中手動(dòng)選擇區(qū)段側(cè)風(fēng)紅色預(yù)警確認(rèn)指令；②如果某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警，在彈出的菜單中手動(dòng)選擇區(qū)段側(cè)風(fēng)黃色預(yù)警確認(rèn)指令。

上述步驟①包括：首先，彈出紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警確認(rèn)對(duì)話框，并手動(dòng)點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，側(cè)風(fēng)聯(lián)動(dòng)模塊自動(dòng)篩選出運(yùn)行在發(fā)生紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或其運(yùn)行前方為紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的所有列車，步驟與SA3相同；然后，側(cè)風(fēng)模塊自動(dòng)與ATS模塊聯(lián)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)步驟與SA41相同。

上述步驟②包括：首先，彈出黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警確認(rèn)對(duì)話框，并手動(dòng)點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，側(cè)風(fēng)模塊自動(dòng)篩選出運(yùn)行在發(fā)生黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或其運(yùn)行前方為黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的所有列車，步驟與SA3相同；然后，側(cè)風(fēng)模塊自動(dòng)與ATS模塊聯(lián)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)步驟與SA42相同。

3.3 手動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案

空軌交通側(cè)風(fēng)預(yù)警半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)方案包括以下步驟：

（1）與3.1步驟（1）相同；

（2）與3.1步驟（2）相同；

（3）中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的側(cè)風(fēng)監(jiān)測(cè)界面手動(dòng)點(diǎn)擊預(yù)警區(qū)段，查看該區(qū)段的風(fēng)速和風(fēng)向信息。

所述步驟（3）涉及的情況可能有：①某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警；②某監(jiān)測(cè)線路區(qū)段發(fā)生黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警。

上述步驟①具體包括：首先，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的列車運(yùn)行監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊緊急停車按鈕，選擇正在紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或其運(yùn)行前方為紅色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的列車車次號(hào)，列車車次號(hào)的篩選由人工完成，并點(diǎn)擊確認(rèn)；然后，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的列車運(yùn)行監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊發(fā)生紅色預(yù)警線路區(qū)段的兩側(cè)車站，在彈出的菜單中選擇扣車指令，并點(diǎn)擊確認(rèn)；再次，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的廣播監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊發(fā)生紅色預(yù)警線路區(qū)段的兩側(cè)車站，選擇相應(yīng)的語音播報(bào)內(nèi)容，再點(diǎn)擊啟動(dòng)；最后，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的乘客信息監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊發(fā)生紅色預(yù)警線路區(qū)段的兩側(cè)車站，選擇相應(yīng)的信息顯示內(nèi)容，再點(diǎn)擊啟動(dòng)。

上述步驟②具體包括：首先，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的列車運(yùn)行監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊臨時(shí)限速按鈕，選擇正在黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段或其運(yùn)行前方為黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的列車車次號(hào)以及限制速度，并點(diǎn)擊確認(rèn)；然后，待列車駛出黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段后，中心調(diào)度員在綜合調(diào)度工作站的列車運(yùn)行監(jiān)控界面上手動(dòng)點(diǎn)擊臨時(shí)限速按鈕，選擇已駛出黃色側(cè)風(fēng)預(yù)警線路區(qū)段的列車車次號(hào)，并點(diǎn)擊取消。

4 結(jié)語

本文介紹了一種空軌側(cè)風(fēng)預(yù)警聯(lián)動(dòng)功能設(shè)計(jì)方案，涵蓋了全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)3種聯(lián)動(dòng)方法，充分利用了綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)高度集成、深度互聯(lián)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)的高效、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，從而提高了空軌交通綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的響應(yīng)速度，進(jìn)一步保障乘客和設(shè)備安全。