車輛段/停車場增設全自動運行功能的分析

黃志紅

車輛段/停車場增設全自動運行功能的分析

黃志紅

基于目前車輛段/停車場的聯鎖控制方案，對車輛段/停車場作業的需求分析，通過在車輛段/停車場配置全自動運行區域，列車在該區域具備CBTC級別下的ATP/ATO功能以及ATS監控功能，并能夠以ATO自動完成進出段/場的運行功能。

車輛段；停車場；全自動；CBTC

1 研究背景

目前城市軌道交通信號系統采用的基于通信的列車控制（CBTC）系統已經基本具備一定的正線自動化運行能力，但是在車輛段/停車場仍然依靠人工駕駛和計算機集中聯鎖控制的調度管理方式。這種運營方式的好處在于車輛段/停車場的管理相對獨立，調車作業非常靈活；缺點是由于正線信號系統與車輛段/停車場的信號系統不同，列車出入車輛段/停車場分界點，需要車輛段/停車場信號系統與正線CBTC系統進行信息交互，以確認列車是否可以繼續行駛，列車需要在轉換軌處停車或減速，因此，運行效率不高。

國內城軌線路中，車輛段/停車場內一般采用計算機聯鎖設備單獨控制，不配備列車自動防護/列車自動運行（ATP/ATO）設備，列車自動監控（ATS）設備對車輛段/停車場作業僅監視、不控制。場/段內設置調車信號機，所有作業均為調車作業形式，駕駛模式采用限制人工駕駛（RM）或非限制人工駕駛（NRM）模式，司機以地面信號機顯示作為行車憑證，人工保證行車安全。

車輛段/停車場內每天需要進行大量的列車進出段/場的作業，非全自動的段/場作業在聯鎖辦理完成調車進路后，完全由人工來保證運行過程中的安全。尤其在轉換軌與停車列檢庫之間，列車的運行距離長，道岔多，這種方式存在調度員、司機工作量大以及可能的操作失誤導致闖信號機等安全隱患。

因此，在車輛段/停車場配置全自動運行區域，列車在全自動區域具備CBTC級別下的ATP/ATO功能以及ATS監控功能，在列車升級CBTC后，由信號系統防護列車運行安全。

目前北京地鐵14號線、7號線相繼按照全自動車輛段/停車場進行實施。

2 設備配置

要實現車輛段/停車場的全自動運行，應將正線CBTC系統延伸到車輛段/停車場，需要在車輛段/停車場配置獨立的區域控制器（ZC）設備、計算機聯鎖（CI）設備、ATS設備及車載ATP/ATO設備，與正線設置的數據存儲單元（DSU）設備（包含車輛段/停車場電子地圖）共同組成完整的ATC系統，納入正線一體化管理，全自動運行區域實現車輛自動出入車輛段/停車場。車輛段/停車場的停車列檢庫及全自動控制區域均設置無線接入點（AP）以實現無線覆蓋，以保證列車在進入全自動區域時，可以以CBTC級別進入全自動區域。列車可根據運營需求選擇在全自動控制區域的運行級別。

具體需要配置的設備如下。

（1）ZC設備。負責根據CBTC列車所匯報的位置信息以及聯鎖所排列的進路和軌道占用/空閑信息，為其控制范圍內的CBTC列車計算生成移動授權（MA），保證其控制區域內CBTC列車的安全運行。

（2）聯鎖設備。負責完成管轄區域內的所有聯鎖功能，以及與軌旁ZC之間的接口和數據傳輸。

（3）數據通信子系統（DCS）設備，包括信號系統間通信的骨干網設備以及用于段/場內車-地通信的AP、天線。

（4）車站ATS分機及現地控制工作站、ATS派班工作站及附屬設備，用于實現車輛段/停車場的ATS監控功能。

（5）在每個列檢庫前設置2個無源應答器用于定位升級，在段/場內設置數個無源應答器用于位置校正，保證每列車在出段/場時至少能經過1個應答器完成位置校正。

3 系統功能

3.1 車輛段/停車場的ATS監控

ATS子系統自動完成并實現列車在正線和車輛段/停車場內列車識別號的連續追蹤。具備在車輛段/停車場轉換軌處停車/不停車情況下的自動賦予列車識別號功能，并且ATS子系統能夠根據出入庫計劃自動設置列車頭碼，自動觸發停車列檢庫至轉換軌之間的列車進路和移庫調車進路，以提高段/場出入庫運行效率。

3.2 信號顯示

采用列調分離的方案，車輛段/停車場內設置列車進路和調車進路，CBTC列車運行采用列車進路控制，非CBTC列車運行采用列車或調車方式。進段/場列車信號機可以采用紅綠黃三顯示，進庫、出庫列車信號機采用紅白黃三顯示，調車信號機采用藍白兩顯示。

3.3 ATS出/入庫自動控制

ATS子系統根據出入庫計劃中指定的列車進入正線運營時間，提前若干時分（可配置），自動將列車設置為頭碼車，自動觸發到轉換軌的列車進路，命令列車運行至轉換軌處后，再根據正線列車計劃，自動匹配正線車次號，按照正線列車計劃正常運營。

當列車正線運營結束，回到轉換軌停穩時，ATS子系統根據出入庫計劃中指定的列車回庫停車列檢線，自動將列車設置為頭碼車，自動觸發到停車列檢線的列車進路，命令列車運行至停車列檢線處后，列車的運行任務標識被清除，變為人工車。

4 控制模式

車輛段/停車場內劃分有全自動控制區域和非全自動控制區域，其中全自動控制區域納入ATC系統的控制范圍。

4.1 ATP/ATO控制模式

車輛段/停車場信號系統具備CBTC級別的ATP/ATO功能。

車輛段/停車場的全自動控制區域內列車可采用CBTC下的自動運行駕駛（AM）模式和自動防護駕駛（CM）模式、限制人工駕駛（RM）模式或非限制人工駕駛（NRM）模式運行；非全自動控制區域內列車采用RM模式或NRM模式運行。

車輛段/停車場的CBTC列車運行根據ZC計算的移動授權控制列車運行。列車在運行過程中，信號系統實時監控進路中軌道、道岔狀態，若前方軌道區段占用或道岔未鎖閉在規定位置，則通知列車緊急制動，并需降級為RM模式后由司機駕駛。

4.2 ATS控制模式

車輛段/停車場ATS監控存在遙控、站控2種控制模式。

4.2.1 遙控模式

遙控指ATS系統工作正常時，將聯鎖機切換到“遙控”模式，此時ATS控制權轉由中心控制。由ATS子系統根據行車計劃，自動執行相應的控制，實現系統的全自動工作模式。

此時控制權在中心，中心調度員具有所有調車及列車進路監控權，車站值班員僅具有監視權。ATS系統可以按照當天出入庫計劃自動辦理列車進路和移庫調車進路，也可由調度員將列車進路轉為人工控制，人工辦理列車進路及調車進路。

4.2.2 站控模式

站控指ATS系統工作正常時，將聯鎖機切換到“站控”模式，此時ATS的現地工作站一方面作為聯鎖的上位機，提供聯鎖的全部功能操作，另一方面，現地工作站作為ATS子系統在車站的終端，提供ATS子系統車站級別的所有功能。

此時控制權在車輛段/停車場，車站值班員具有監控權，車站值班員可以對車輛段/停車場內所有調車及列車進路進行人工辦理。此時中心只具有監視權。

5 全自動運行的意義

在車輛段/停車場轉換軌與停車列檢庫之間配置全自動運行區域，列車在全自動區域具備CBTC級別下的ATP/ATO功能以及ATS監控功能，在列車升級CBTC后，由ATP防護列車運行安全，并能夠以ATO自動完成正常運營的進出段/場的運行功能。

車輛段/停車場內分為2種作業：

（1）在日常運營的進出場/段的轉換軌與停車列檢庫之間，采用帶ATP防護的人工駕駛或者ATO自動駕駛的列車作業。列車可以在停車列檢庫內進行模式轉換，一次性進出正線。

（2）各種聯合庫、工程車庫、內燃機庫等位置，采用調車作業，駕駛模式為RM模式（ATP限速25 km/h）或NRM模式。

根據以上分析，全自動車輛段/停車場的意義主要在于：

（1）在轉換軌（出入段線）與停車列檢庫之間的運營列車進出段/場作業由ATP防護行車安全。

（2）日常運營列車可采用ATO駕駛模式進出車輛段，降低駕駛人員的勞動強度。

（3）車輛段作業可采用車輛段/停車場本地控制，也可納入到控制中心控制，實現全線由控制中心統一管理。

6 總結

列車在全線（包括車輛段/停車場）實現自動化運行，有利于提高城市軌道交通的運行效率，降低人員的勞動強度，達到節能環保和可持續發展的目的，對于促進我國城市軌道交通發展有著十分重要的指導意義。

[1] GB/T12758-2004 城市城市軌道交通信號系統通用技術條件[S].

[2] GB 50157-2013 地鐵設計規范[S].

[3] 建標104-2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S].

[4] 堵建中. 新加坡地鐵全自動列車控制系統[J]. 現代城市軌道交通，2006 (2).

[5] 肖衍，蘇立勇. 全自動駕駛信號系統功能需求分析[J]. 鐵道通信信號，2014 (12).

責任編輯 冒一平

Analysis of Automatic Train Operation Function of Depot and Parking Yard

Huang Zhihong

Based on the current interlocking control scheme for depot and parking yard, the paper makes analysis of the train operation requirements in depot and parking yard. With the arrangement of automatic train operation area in depot and parking yard, and trains acquire ATP/ATO function of CBTC level and ATS function, the trains with ATO can automatically running in and out depot and parking yard.

depot, parking yard, fully automatic, CBTC

U231.7

2015-04-30

黃志紅：中鐵通信信號勘測設計（北京）有限公司，工程師，北京 100036