6號線車載設備與軌旁及中央之間的無線通信

倪弘

【摘要】 CBTC作為一種連續且自動化的列車控制系統已經在世界各地的軌道交通系統中廣泛應用。1999年電氣和電子工程師協會軌道交通運輸車輛接口委員會將其定義為：利用高精度列車定位、雙向大容量車地數據通信和車載、地面的安全功能處理器實現的一種連續自動列車控制系統，也就是基于無線通信的列車自動控制系統。這次本人就以上海軌道交通6號線為例，從車載設備的角度談談列車與軌旁及中央之間的無線通信。

【關鍵詞】 CBTC 車載設備 無線通信

引言

上海軌道交通6號線于2007年12月29日開通，采用的是法國THALES的CBTC信號系統。剛開通時列車的運行模式為WSP軌旁防護模式，并不是真正意義上的CBTC。直到2011年5月，6號線信號系統才實現了移動閉塞技術，CBTC技術真正得到了運用，同時列車與中央建立通信也成為了列車建立運行模式（ATPM/ATO）的必要條件之一。

一、列車通信的建立與原理

1.1從車載設備內部的角度看

VOBC（車載控制器，包括外圍處理單元和中央處理器等）接收到列車的外圍信息，包括速度、位置、停準信息等。這些信息進行處理后，通過CAN通道傳送至OBRU（車載無線單元）。而OBRU收到信息會將其傳送至司機室顯示單元并通過內部以太網傳送至加密解密裝置和無線電裝置，最后由無線電裝置通過電纜發送至無線天線后由軌旁AP接收。

1.2 從整套系統的角度來看

CBTC系統通過無線通信確定列車的位置并控制列車。列車車載設備通過探測軌道上的信標，在數據庫中查找它們的位置，并通過測速系統計算出輪徑值，測量與最后一個探測到的信標之間的行程距離來確定列車的位置，然后通過使用車地無線通信向軌旁設備報告列車的位置。

從框架圖中可以看出軌旁AP接收到VOBC的一系列信息（包括列車位置，速度，方向等）后通過以太網將信息傳送到ZC（區域控制器），ZC和VOBC再通過無線網絡與中央ATS通訊，這樣中央ATS便能遠程觀察到列車的各種詳細信息。而ZC中MAU（移動授權單元）則通過列車的這些信息來給列車提供相應的LMA（移動授權）。給定列車的LMA是在列車的當前行車方向上，從列車車尾到列車前方首個障礙物的線路區域。障礙物可能是前方列車的LMA、軌道的關閉區域或道岔。而列車的LMA中道岔和信號機的狀態也將由ZC發送給列車，同時列車也通過ZC接收到前方列車或障礙物與自己的距離。由于前方列車不斷移動，那么前方列車的LMA也不斷向前移動，因而兩個相鄰的移動閉塞分區就能以很小的間隔同時前進，而不是像固定閉塞那樣只能通過前方障礙物所占用區段的邊界來決定自己的安全間隔，這就是移動閉塞。所以說無線通信就是CBTC和移動閉塞的基礎。

二、列車通信丟失后的影響與處理

工作人員在夜間調試時會做這樣一項測試：當列車以ATO或ATPM模式正常運行時，拔下車載無線電裝置的電纜。這時由于失去通信，列車模式丟失并觸發EB，司機顯示屏上的“ATP/ATO”顯示NO，即不可用。如果列車沒有恢復通信而是繼續尋找模式的話，建立的則是WSP模式。

以上所說的是通信丟失時列車上能看到的現象。而對于中央ATS，由于列車失去通信，中央無法獲知列車信息，中央ATS維護工作站上會顯示列車為“NCT非通訊列車”狀態。同樣的，ZC也無法獲取列車的信息，那么MAU也就無法為列車分配LMA，中央就會顯示故障報文 “VOBC與MAU之間通信丟失”，而LMA也會變為人工預留進路。如果通信仍沒有恢復而列車繼續尋找模式的話，由于移動閉塞已經失效，因此ZC中PMI（計算機聯鎖）負責控制聯鎖，并根據區段占用及所有障礙物的已知位置提供列車的安全間隔，所以就采取兩個信號機為一個區段采用固定閉塞，也就是軌旁防護模式。反之亦然。

一般單列車發生通信丟失的故障基本就是車載設備的問題了。除去設備軟件配置的問題，造成列車通信丟失主要有以下原因：

（1）VOBC與OBRU之間CAN通道發生問題。比如線路接觸不良或破損，從而導致VOBC信息無法正常傳輸。

（2）設備自身原因。比如板卡損壞、無線電裝置功率過低、加密解密裝置時間與系統不同步等。這需要結合中央ATS遠程監控車載設備的狀態來具體判斷。

（3）電纜接頭未接好，或者電纜本身質量問題如駐波比過高（>2），從而導致衰耗過大，影響信息的傳輸。

當然除以上原因外也會有其他導致列車丟失通信的原因，因篇幅關系就不一一介紹了。除車載設備以外軌旁設備出現問題也會導致通信丟失，不過這樣會導致區域內通信丟失，凡是進入該區域的列車都會發生通信丟失的現象，影響較大，不過一般較少發生。

三、總結

6號線從剛開通時的WSP運行模式發展到現今的移動閉塞CBTC，這就像是軌道交通行業的一個縮影：隨著計算機技術的發展和實踐經驗的不斷積累，CBTC因其簡潔、靈活、高效等特點，必將成為未來軌道交通的發展趨勢。

參 考 文 獻

[1]孫章 何宗華 徐金祥 城市軌道交通概論 [M]中國鐵道出版社 2011版：209-210

[2] CBTC系統框架及特點 智能交通網 2012年8月6日