地鐵列車自動報(bào)站控制邏輯對比及優(yōu)化分析

薛紅艷，李偉巖

（青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東青島 266041）

1 列車廣播系統(tǒng)功能概述

廣播系統(tǒng)是?PIDS?系統(tǒng)最基本、最主要的系統(tǒng)之一，為乘客上下車提供便利[1]，主要包含廣播報(bào)站、兩端司機(jī)室對講、乘客緊急報(bào)警對講、客室緊急廣播循環(huán)播放、客室廣播音量根據(jù)噪聲級別自動調(diào)整等功能[2]。本文主要研究列車廣播系統(tǒng)中的廣播報(bào)站功能，并進(jìn)行對比分析[3]。

廣播報(bào)站模式通常分為?3?種：手動報(bào)站、半自動報(bào)站、全自動報(bào)站。手動報(bào)站是由司機(jī)手動點(diǎn)擊廣播控制盒觸發(fā)預(yù)錄的報(bào)站信息；半自動報(bào)站是根據(jù)特定信號觸發(fā)預(yù)到站/到站廣播；全自動報(bào)站是通過列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)（TCMS）將列車自動控制（ATC）信號給出的站點(diǎn)信息轉(zhuǎn)發(fā)到廣播系統(tǒng)后，觸發(fā)預(yù)到站/到站廣播[4]。

2 半自動報(bào)站廣播控制邏輯

當(dāng)車輛無?ATC?信號時(shí)，要求廣播系統(tǒng)可根據(jù)?TCMS屏或廣播控制盒上設(shè)置的起始站、下一站、終點(diǎn)站的站點(diǎn)信息，通過半自動報(bào)站廣播控制邏輯，實(shí)現(xiàn)列車半自動報(bào)站功能。半自動報(bào)站廣播控制邏輯包括?2?方面：預(yù)到站/到站廣播的觸發(fā)邏輯和站點(diǎn)代碼增加邏輯（加站控制邏輯）。目前國內(nèi)地鐵列車采用的預(yù)到站/到站廣播觸發(fā)邏輯有?2?種，一種是根據(jù)列車速度信號觸發(fā)，另一種是根據(jù)列車距站臺的距離信號觸發(fā)。

青島地鐵?11?號線要求在?TCMS?屏上設(shè)置報(bào)站模式、起始站、下一站和終點(diǎn)站信息。PIDS?系統(tǒng)控制主機(jī)中央處理器接收來自?TCMS?系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的列車實(shí)時(shí)速度信息，之后自行計(jì)算距離，根據(jù)列車距站臺的距離信號觸發(fā)預(yù)到站/到站廣播，并進(jìn)行加站完成自動報(bào)站過程。控制邏輯簡述如下。

（1）已知所有站與站之間的距離。

（2）假設(shè)車停靠在?A?站并準(zhǔn)備發(fā)車駛出站臺前往B?站，此時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測列車速度，并對時(shí)間進(jìn)行累積運(yùn)算，實(shí)時(shí)計(jì)算出已駛出?A?站的距離，即起始距離。再由A、B?站間距計(jì)算離下一站?B?站的距離，即目標(biāo)距離。

（3）當(dāng)起始距離達(dá)到?10??m?時(shí)，開始報(bào)預(yù)到站廣播；目標(biāo)距離為?200??m?時(shí)，開始報(bào)到站廣播。

（4）目前按照開關(guān)門信號和離站距離信號進(jìn)行加站，即當(dāng)檢測到開關(guān)門動作且車輛離站距離?10??m?時(shí)，下一站?ID?自動加?1。其中開關(guān)門信號采用的是客室門關(guān)閉信號，以免正線中司機(jī)開閉司機(jī)室門導(dǎo)致報(bào)站錯(cuò)誤。

3 全自動報(bào)站廣播控制邏輯

青島地鐵?11?號線全自動報(bào)站模式下，站點(diǎn)信息完全由?ATC?信號提供，PIDS?系統(tǒng)控制主機(jī)中央處理器接收TCMS?系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的?ATC?相關(guān)信號并進(jìn)行廣播播報(bào)，如圖?1?所示。

（1）預(yù)報(bào)站信號：列車距離進(jìn)站前?8??s，信號為true，列車進(jìn)入站臺信號為?false。

（2）到站信號：列車進(jìn)入站臺信號為?true，列車停穩(wěn)后信號為?false。

（3）離站信號：列車離開站臺時(shí)信號為?true，車尾離開站臺信號為?false。

（4）當(dāng)前站?ID：列車進(jìn)入站臺發(fā)送當(dāng)前站?ID，車尾離開站臺后當(dāng)前站?ID?取消。

（5）下一站?ID?：列車從上一站發(fā)車后持續(xù)發(fā)送下一站?ID?信息，列車在當(dāng)前站停穩(wěn)后更新下一站?ID+1?信息。

（6）開門側(cè)：列車進(jìn)入站臺發(fā)送信號為?true，車尾離開站臺信號為?false；ATC?信號只發(fā)送?A?側(cè)或?B?側(cè)信號，1?車的左側(cè)永遠(yuǎn)為?A?側(cè)，1?車的右側(cè)永遠(yuǎn)為?B?側(cè)。

列車?A、B?開門側(cè)判斷，如圖?2?所示：

（1）當(dāng)司機(jī)室?1?被激活，基于列車向前運(yùn)行，A?側(cè)位于列車的左方，B?側(cè)位于列車的右方；

（2）當(dāng)司機(jī)室?2?被激活，基于列車向前運(yùn)行，A?側(cè)位于列車的右方，B?側(cè)位于列車的左方。

圖1 信號時(shí)序圖

圖2 列車 A、B 開門側(cè)

目前青島地鐵?11?號線只有預(yù)到站廣播和到站廣播，只需要?2?種信號，采用的是到站信號和離站信號。當(dāng)列車進(jìn)入站臺，到站信號有效，列車播報(bào)到站廣播；當(dāng)列車啟動離開站臺，離站信號有效，列車播報(bào)下一站預(yù)到站廣播。全自動報(bào)站的加站邏輯是列車從上一站發(fā)車后持續(xù)發(fā)送下一站?ID?信息，列車在當(dāng)前站停穩(wěn)后更新下一站?ID+1?的信息。

4 自動報(bào)站工作方式優(yōu)化

4.1 半自動報(bào)站工作方式優(yōu)化

青島地鐵?11?號線在?TCMS?屏上設(shè)置半自動報(bào)站模式、起始站、下一站和終點(diǎn)站。假設(shè)列車停在當(dāng)前站臺A，下一站為?B，終點(diǎn)站為?C，設(shè)置完成后列車起動。正常情況下，每次發(fā)車之前司機(jī)在起始站站臺位置設(shè)置?1?次半自動報(bào)站信息，可實(shí)現(xiàn)全程半自動報(bào)站廣播。

現(xiàn)要求?1?次設(shè)置實(shí)現(xiàn)全天折返半自動報(bào)站，即每天發(fā)車前司機(jī)只需在車庫里或折返線設(shè)置?1?次半自動報(bào)站模式及站點(diǎn)信息，全天折返無須再次手動設(shè)置，便可實(shí)現(xiàn)全天系統(tǒng)自動報(bào)站。

全線折返時(shí)兩端會有?2?個(gè)固定的折返點(diǎn)，在折返點(diǎn)上鑰匙換端后，TCMS?會將前次設(shè)置的信息進(jìn)行保存，然后自動發(fā)給?PIDS?系統(tǒng)。

根據(jù)以上信息，由于?PIDS?系統(tǒng)半自動模式是按距離進(jìn)行報(bào)站的，無法識別當(dāng)前設(shè)置時(shí)是在站臺還是車庫或折返點(diǎn)。因此要實(shí)現(xiàn)此功能，需要進(jìn)行以下改進(jìn)：

（1）無論司機(jī)在庫里發(fā)車前設(shè)置，還是在兩端折返點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，均需要將起始站和下一站設(shè)置為同一個(gè)站點(diǎn)，即起始站?ID?=?下一站?ID；

（2）由于系統(tǒng)加站邏輯是根據(jù)開關(guān)門動作來實(shí)現(xiàn)的，如果未到達(dá)站點(diǎn)進(jìn)行開關(guān)門操作會導(dǎo)致半自動報(bào)站錯(cuò)誤，因此在庫里或者折返點(diǎn)設(shè)置完成后，不允許在到達(dá)相應(yīng)站點(diǎn)前有客室開關(guān)門動作。

4.2 全自動報(bào)站工作方式優(yōu)化

4.2.1 上下行判斷邏輯

在試運(yùn)行階段，廣播報(bào)站模式為全自動報(bào)站時(shí)，ATC?信號觸發(fā)準(zhǔn)確站點(diǎn)信息，但廣播系統(tǒng)未正確報(bào)站。下載日志發(fā)現(xiàn)，由于?PIDS?系統(tǒng)控制主機(jī)程序出現(xiàn)重啟后，不能正確判斷線路上下行，導(dǎo)致報(bào)站錯(cuò)誤。判斷上下行的控制邏輯是下一站?ID?和當(dāng)前站?ID?均不為?0?的情況下進(jìn)行比較，下一站?ID?大于當(dāng)前站?ID?為下行，否則為上行。即下一站?ID?不能等于當(dāng)前站?ID，且下一站?ID?和當(dāng)前站?ID?均不為?0?時(shí)，系統(tǒng)才能確認(rèn)當(dāng)前的上下行。

當(dāng)列車剛進(jìn)入站臺且車未停穩(wěn)，下一站?ID?等于當(dāng)前站?ID?時(shí)，或者列車車尾離開站臺后當(dāng)前站?ID?為?0?時(shí)，系統(tǒng)均不能確認(rèn)當(dāng)前的上下行，會導(dǎo)致報(bào)站錯(cuò)誤。優(yōu)化方法是：將判斷上下行的控制邏輯改為下一站?ID?和當(dāng)前站?ID?比較或者下一站?ID?和終點(diǎn)站?ID?比較，前者不能滿足判斷條件時(shí)，用后者邏輯進(jìn)行判斷。后者的控制邏輯為，若下一站?ID?大于終點(diǎn)站?ID?則為上行，否則為下行。這樣可以保證正確判斷列車上下行，從而解決報(bào)站錯(cuò)誤的問題。

4.2.2 下一站 ID 更新

全自動報(bào)站時(shí)，根據(jù)信號時(shí)序圖可知，當(dāng)下一站進(jìn)行加站時(shí)，ATC?下一站信息更新數(shù)據(jù)位為?0，約?3～4??s，會導(dǎo)致報(bào)站錯(cuò)誤。優(yōu)化的方法是：在程序上將下一站?ID?為?0?的情況進(jìn)行屏蔽，且實(shí)時(shí)更新站點(diǎn)狀態(tài)。優(yōu)化后報(bào)站正確[5]。

5 報(bào)站模式對比分析及結(jié)論

目前青島地鐵?11?號線采用的是全自動報(bào)站，表?1?為青島地鐵?11?號線半自動報(bào)站與全自動報(bào)站模式對比分析。

如表?1?所示，根據(jù)半自動報(bào)站與全自動報(bào)站模式對比分析以及實(shí)際運(yùn)營情況，半自動報(bào)站在?PIDS?系統(tǒng)控制主機(jī)發(fā)生非正常重啟時(shí)，由于?TCMS?系統(tǒng)設(shè)置的站點(diǎn)信息能夠保存，會導(dǎo)致報(bào)站錯(cuò)誤，而?ATC?信號發(fā)出的站點(diǎn)信息準(zhǔn)確率較高，所以建議優(yōu)先使用全自動報(bào)站。全自動報(bào)站不僅無需司機(jī)進(jìn)行站點(diǎn)?ID?設(shè)置，可以減輕司機(jī)的疲勞程度，同時(shí)?PIDS?系統(tǒng)只是被動地接收站點(diǎn)?ID，程序處理相對簡單，可提高報(bào)站的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。

表1 半自動報(bào)站與全自動報(bào)站模式對比分析