福州地鐵一號線信號系統ATP與ATS接口分析

梁曉玲

摘 要：基于通信的列車控制系統屬于先進的軌道交通控制系統，和傳統的電氣集中控制系統、計算機連鎖控制系統相比，它更加集成化、智能化。為做好相應維護工作、處理系統故障，必須要進行系統地學習，并掌握相應的數據分析實踐能力。本文以福州地鐵一號線信號系統ATP與ATS接口為例，分析功能原理及現場實際故障，為做好系統維護、故障處理總結經驗。

關鍵詞：信號系統；ATP；ATS；接口

中圖分類號：TN913 文獻標識碼：A

福州地鐵一號線信號系統采用基于通信的列車控制系統，自試運行以來，發生了多起壓道列車越站功能故障、列車提前發車無推薦速度、車輛控制系統報站錯誤等故障。以上故障均涉及信號系統ATP與ATS接口，下面就ATP與ATS接口進行技術分析。

一、接口原理簡介

信號系統包括列車自動防護系統、即ATP子系統，列車自動運行系統、即ATO子系統，以及列車自動監控系統、即ATS子系統，其中ATP子系統包括軌旁ATP和車載ATP。ATS主要功能是實現列車任務，列車任務通過行車路徑、用于乘客乘降和運營停車點的站臺、站臺車站點選擇、折返策略、車門開啟策略、停站時間和行程時間控制等來表現。列車任務控制是通過控制這些列車任務參數的ATS指令方式實現。

ATS控制包括對站臺的控制和對列車的控制：

1.對站臺的控制：選擇站臺停車點，車門策略選擇，越站控制，停車控制，折返策略。

2.對列車的控制：列車任務碼，列車調整控制。其中列車調整控制包括停站時間、運行時間和下一站控制。

ATS控制中用于站臺相關的控制發送給軌旁ATP，用于列車相關的控制發送給車載ATP。ATS能夠追蹤所有列車的移動，檢查列車目的地號。ATS監控列車停站，計算停站時間、為下一段列車運行生成發車和到達時間，向車載ATP發送當前站臺、下一個站臺、停站時間等數據信息。車載ATP通過處理來自軌旁運行數據、命令報文和時間報文，處理列車任務，當前ATS控制要優先于默認列車任務的參數。當沒有ATS控制時、列車執行默認任務，即在默認參數的條件下在進路上的所有站臺停車：站臺停車點，車門策略，停站時間，下一站臺，至下一站臺的運行時間，折返策略。所有默認數據在ATP軟件中配置。

信號各子系統之間傳輸的數據總結如下：

1.軌旁ATP與車載ATP：軌旁ATP向車載ATP發送運營數據信息以及移動授權；車載ATP向軌旁ATP發送列車位置報告、站臺門控制信息。

2.軌旁ATP與ATS：軌旁ATP向ATS發送軌旁信號機、道岔、計軸區段、屏蔽門、防淹門、緊停按鈕等的實時狀態信息；ATS向軌旁ATP發送運營數據信息，包括選擇站臺停車點、車門策略選擇、越站控制、停車控制以及折返策略等信息。

3.車載ATP與ATS：車載ATP向ATS發送運營事件、運營狀態和診斷數據等信息；ATS向車載ATP發送命令信息、時間信息。其中命令信息包括：列車任務碼、停站時間、運行時間和下一站控制。下一站控制除了正常運行外，還包括列車越站，列車跳停等功能。

二、壓道列車越站功能故障分析

故障現象為車載ATP操作臺無越站圖標顯示，故障列車均為早上壓道車。在ATS子系統設置全線不停車通過的情況下，會出現反向壓道列車全程無越站圖標、無法自動越站，正向壓道列車偶發部分列車部分站臺無越站圖標、無法自動越站情況。經過深入分析車載ATP以及ATS的軟件數據，由于ATS未正常發送越站命令，導致車載ATP不能收到ATS發送的越站命令，所以車載ATP操作臺無越站圖標顯示、且無法實現正常越站功能。在深入掌握ATS與車載ATP通信原理的基礎上，通過對比分析ATS發送給車載ATP的數據，以及ATP接收到ATS的數據，綜合判斷為ATS軟件不能發送越站命令數據。該故障屬于ATS軟件功能缺陷，需要通過進一步優化、升級ATS系統軟件得以解決。

三、列車提前發車無推薦速度故障分析

故障現象為司機發車時有緊制速度、無推薦速度，行調手動設置提前發車后出現推薦速度。

通過系統研究信號系統功能，明確車載ATP在站臺能夠給出推薦速度、使列車能夠發車，有兩個前提條件：

1.軌旁ATP將列車發車進路排列完成，向車載ATP給出發車信號、移動授權。

2.ATS在列車停站時間終止后，向車載ATP給出發車的命令信息。

因為ATS控制要優先于默認列車任務的參數，而列車以收到ATS指令為準來計算列車的到發時刻，所以停站時間終止后、車載ATP才能給出發車時令和推薦速度。如果ATS沒能向車載ATP給出發車的命令信息，車載ATP不能給出推薦速度，列車不能發車。因此，以上屬于信號系統正常表現。

綜上所述，由于列車在站臺收到ATS發送的停站時間為300s，列車到站停穩后未停滿300s就提前發車，導致車載ATP不能給出發車指示，故沒有推薦速度。

在福州地鐵一號線試運行階段，由于行車人員對系統功能不熟，把系統正常表現錯誤當作了故障。為避免類似情況再次發生，信號系統維修人員要加強對行車人員的培訓、使行車人員盡快掌握信號系統的功能。

四、車輛控制系統報站錯誤分析

此類故障包括兩種情況：列車自動廣播下一站報站錯誤，車輛控制屏下一站顯示錯誤。

1.列車自動廣播下一站報站錯誤

故障現象為列車到達折返站13車站站臺停穩，在進行折返換端時、列車自動廣播下一站報站為14車站。

正常情況下，列車到達折返站13車站上行站臺停穩、車載ATP收到由ATS發送的下一站臺為13車站上行站臺，直到折返換端、離開當前站臺時，車載ATP收到由ATS發送的下一站臺為14車站上行站臺。列車頭、尾兩端各有一套車載ATP設備，同一時刻只有一端處于激活、正常工作狀態。激活端車載ATP實時接收ATS發送的下一站臺數據，未激活端沒有實時接收ATS發送的下一站臺數據、而是采用默認的系統配置數據。

經過分析車載ATP的軟件數據，發現故障列車到達13車站上行站臺停穩后，收到了由ATS發送的下一站臺14車站上行站臺的軟件數據。車載ATP將該數據轉發給車輛控制系統，導致列車自動廣播下一站報站錯誤。列車兩端的車載ATP都同時向車輛控制系統發送下一站臺數據，車輛控制系統錯誤采用了未激活端車載ATP發送的下一車站數據。折返換端后、列車運行方向為上行方向時，該數據為默認的14車站上行站臺，因此列車自動廣播下一站報站為14車站。

2.車輛控制屏下一站顯示錯誤

故障現象為列車到達折返站13車站上行站臺進行折返換端前，在列車發車之前、車輛控制屏錯誤顯示當前站臺為12車站。

同上述列車自動廣播下一站報站錯誤故障，列車兩端的車載ATP都同時向車輛控制系統發送下一站臺數據，車輛控制系統錯誤采用了未激活端車載ATP發送的下一車站數據。折返換端前、列車運行方向為下行方向時，該數據為默認的12車站下行站臺，因此車輛控制顯示屏錯誤顯示當前站為12車站。

綜上所述，列車有兩套車載ATP設備、正常工作時只有一套處于激活工作狀態。處于激活工作狀態的車載ATP實時接收ATS的下一車站數據信息，處于未激活工作狀態的車載ATP不能接收ATS的數據信息、而是采用系統配置的默認數據。通過查閱信號系統與車輛控制系統的接口協議文件，發現信號系統符合接口協議文件規定，最終認定由于車輛控制系統軟件內部處理機制存在缺陷，導致以上車輛控制系統報站錯誤故障。

結語

福州地鐵一號線信號系統采用先進的、基于通信的列車控制系統，通過深入研究該信號系統ATP與ATS接口，可以發現基于通信的列車控制系統與傳統的電氣集中電路控制系統、計算機連鎖控制系統相比，更加集成化、智能化，這也是目前軌道交通控制系統的發展方向。通過對福州地鐵一號線信號系統ATS與ATP接口原理的系統研究，以及相關故障的深入分析，總結出要做好對此類系統的維護工作，要重點關注：（1）系統維修人員要加強對行車人員的培訓，尤其是對新建軌道交通線路，一定要通過培訓使行車人員盡快掌握系統的功能。（2）通過實踐掌握相關軟件數據的分析方法是非常有必要的，這能夠為做好系統維護工作打下堅實的基礎。（3）相比傳統的電氣集中控制系統和計算機連鎖控制系統、它們都是單系統，基于通信的列車控制系統有多個子系統、各子系統之間信息傳輸種類多、傳輸量大、傳輸機制復雜。因此維修人員更要側重對工作原理和功能的系統學習和理論研究，系統的理論學習對做好設備維護、處理故障至關重要。

參考文獻

[1]郜春海.基于通信的軌道交通列車運行控制系統[J].現代城市軌道交通，2007，12（2）：7.