全自動運行信號系統與洗車機的接口方案研究

寇若嵐

(1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

1 概述

隨著軌道交通控制技術的發展，越來越多的城市軌道交通工程采用全自動運行控制系統提升運營管理水平。全自動運行系統能夠自動實現列車休眠、列車喚醒、自動發車、自動折返、自動進出段/場、自動停車、自動開/關車門以及在故障情況下實現自動恢復等功能。

全自動運行系統下的車輛段/停車場新增自動洗車作業。為實現全自動駕駛的相關要求，信號系統需增強設備配置，特別是增加與洗車設備的接口功能和邏輯關系，以實現全自動洗車功能。

本文主要針對聯鎖子系統與洗車機接口功能，以及洗車庫內的作業流程進行分析，提出信號系統聯鎖與洗車庫接口的方案。

2 全自動洗車功能

在全自動駕駛FAM模式下，洗車作業由自動列車駕駛系統（ATO）控制完成。聯鎖系統向洗車機發送洗車請求，收到洗車機確認回復后，ATO向車輛發送洗車模式及牽引命令，列車就位后進行洗車作業；洗車過程中，ATO控制列車定點停車及折返換端，完成特定部位的清洗；洗車完成后，ATO控制列車出清洗車庫停車點，停穩后退出洗車模式。車載ATO撤銷向車輛發送洗車模式的信息，根據移動授權運行回庫。

自動洗車流程中，信號系統需實現洗車庫庫門的聯鎖防護。ATP提供超速防護，列車運行到洗車庫前指定位置后停車；洗車完成后，聯鎖系統進行防護進路檢查，滿足條件后關閉洗車庫門。

3 全自動洗車流程

3.1 洗車流程概述

1）ATS發送當天運營計劃，車輛段/停車場派班室人工選擇空檔時間，設置待洗列車的車組號、洗車時刻。

2）待洗列車在停車列檢庫內停穩后，到預定義的洗車時刻ATS向具有車輛段/停車場控制權的主用中心行調或信號樓行調進行洗車提示。行調確認后自動觸發至洗車庫的進路。

3）打開洗車庫庫門：列車入庫時，ATS根據洗車開始時刻提前10 min（可設定）向洗車庫門發送開門命令，若聯鎖檢查條件滿足，則洗車庫門打開；若洗車庫門超過規定時間未打開則在行調工作站報警；當洗車機就緒且洗車庫門打開且鎖閉情況下，ATS按洗車計劃向行調工作站提示洗車請求。

4）人工為洗車機上電，系統自動控制進行洗車。

5）關閉洗車庫庫門：洗車計劃全部完成后，行調工作站提示是否關閉洗車庫門，待行調確認后ATS向洗車庫門發送關閉命令，洗車庫門自動關閉。

按照洗車線類型的不同，洗車作業可分為盡頭式自動洗車和貫通式自動洗車兩種。受電方式分為第三軌受電和接觸網受電。本文根據洗車線和受電方式的不同，歸納出兩種自動洗車流程，分別進行詳細的分析。

3.2 盡頭式洗車庫作業場景分析（采用第三軌受電）

1）人工為洗車機上電，洗車機就緒后向聯鎖系統發送高電平的確認信息，直到列車入庫行駛到指定檢測位置，洗車機開始向聯鎖系統發送低電平信息，表示檢測到列車。

2）聯鎖系統采集洗車機和信號設備的狀態發送給ATS系統，段/場信號調度接收到就緒信息后發送目的地號。聯鎖系統接收到目的地號后自動向洗車線排列進路，洗車庫庫門開啟，列車運行至洗車機前停車。如圖1所示。

圖1 列車入庫前位置示意圖Fig.1 The location before entering the garage

3）全自動駕駛系統模式下，信號車載設備將持續通過聯鎖系統向洗車機發送自動洗車請求，直到列車從洗車庫盡頭折返后停穩；洗車機收到請求信息后進行回復確認；車載信號接收到洗車機的確認信息后，控制列車低速運行(車速3～5 km／h)至折返軌區段如圖2中1BG所示，列車進行換端并在圖2中的A點停穩；車載通過聯鎖系統向洗車機發送洗車作業請求，洗車機準備就緒后回復請求確認；列車收到確認信息后低速運行至車頭洗位B，列車停穩后如圖2中列車位置3通過聯鎖系統發送信息給洗車機，洗車機對車頭進行清洗。

4）洗車機完成前端洗車命令后，通過聯鎖系統向列車發送移動指令。列車繼續向前運行，在此過程中洗車機對列車側面進行清洗。

5）當列車繼續運行至車尾洗位C如圖2中列車位置4時，聯鎖系統將停穩信息轉發給洗車機；收到停穩信息后，洗車機進行后端洗車流程。

圖2 盡頭式冼車庫自動冼車示意圖Fig.2 Full automatic train washing in stub-end type washing garage

6）當完成洗車任務后，洗車機通過聯鎖系統向車載發送移動指令。車載收到指令后繼續向前移動至圖2中的D點停車，如圖2中列車位置5所示。

7）列車根據出庫信號機CK1A的信號顯示駛離洗車庫，信號開放應檢查洗車機歸位至限界處。當CI檢查到防護進路空閑，且列車位置已出清洗車庫門相鄰區段，且運行方向為出庫方向時，方可關閉洗車庫庫門。

3.3 貫通式洗車庫作業場景分析（采用接觸網受電）

1）人工為洗車機上電，列車運行至洗車庫前停穩，此階段流程和3.2 節盡頭式洗車庫作業中的1）和2）相同。

2）列車按指令在洗車庫前停車，如圖3中A點。聯鎖系統按照受電弓的固定編號向車輛發送指令提示換弓；車輛收到指令后根據受電弓狀態繼續進行換弓，完成后向信號系統反饋就位信號。

3）車載通過聯鎖系統向洗車機發送自動洗車請求，收到確認回復后，車輛控制列車低速運行至車頭洗位（圖3中B點）精確停車。洗車機收到停穩信息后，進行前端洗車。

4）前端洗車完畢后，列車繼續前行至換弓點停穩，洗車機收到停穩信息后停止洗車。車輛系統再次進行換弓。完成后信號系統再次啟動洗車命令，列車繼續向前移動，在此過程中洗車機持續對車身側面進行清洗。列車運行至車尾洗位（圖3中C點）時，聯鎖系統將停穩信息轉發給洗車機；收到停穩信息后，洗車機進行尾端洗車流程。

5）尾端洗車完畢后，洗車機通過聯鎖系統向車載發送移動指令。車載收到指令后繼續向前移動至圖3中的D點停車。

6）列車根據出庫信號機CK1B的信號顯示駛離洗車庫。此階段流程和3.3節盡頭式洗車庫作業中的7）相同。

4 洗車機接口方案設計

4.1 接口功能

1）為滿足段內的全自動駕駛和有人駕駛的作業需要，聯鎖系統需增加與洗車機的接口，實現洗車機狀態的采集，并將停穩等相關信息傳遞給ATS系統，實現全自動洗車作業。

2）為實現與車庫門的聯動，信號系統還需增加與洗車庫庫門的接口，接收車庫門狀態納入聯鎖進路檢查條件并傳輸到ATS，實現庫門的聯鎖防護并實時監測，并向車庫門發送車庫門開啟和關閉的指令。

3）ATS子系統增加提供人員防護開關、洗車機狀態和洗車庫庫門狀態的顯示功能。并具備顯示線路自動控制區域和非自動控制區域功能。

4.2 接口方式

圖3 貫通式冼車庫自動冼車示意圖Fig.3 Full automatic train washing in through type washing garage

洗車庫內配備全自動洗車機，信號系統與全自動洗車機采用繼電接口，互傳控制和狀態信息。繼電電路均采用雙斷電路，安全繼電器的狀態通過安全型輸入/輸出板進行驅動和采集。信號系統內部信息傳輸采用信號系統內部的數據通信系統。

4.3 接口交互信息

車載設備通過聯鎖系統向洗車機發送列車停穩信息，洗車機通過聯鎖系統向車載設備發送洗車條件信息、允許列車移動信息以及洗車作業完成后的移動指令；聯鎖系統向洗車機發送洗車請求，列車停穩信息；同時聯鎖系統向ATS提供人員防護開關的狀態、洗車機狀態信息。ATS向聯鎖系統發送當天的運營計劃和待洗列車的車次號等信息。

聯鎖系統和洗車機之間的信息交互內容如表1、2所示。

表1 聯鎖子系統向洗車機發送信息表Tab.1 Information from CI system to train washing machine

表2 洗車機向聯鎖子系統發送信息表Tab.2 Information from train washing machine to CI system

若列車采用接觸網供電，在指定的停車換弓點聯鎖系統還需向車輛發送換弓提示，車輛根據受電弓狀態判斷并執行換弓動作，執行完成后向聯鎖系統發送確認信息。聯鎖子系統和車輛之間信息交互如表3所示。

表3 聯鎖子系統和車輛互傳信息表Tab.3 Mutual information between CI system and train

5 結束語

總結全自動運行系統下自動洗車的功能和流程，對聯鎖系統與洗車機的接口方式和互傳信息進行設計。本方案僅作為案例探討，流程中還有諸多未考慮的因素和不完善之處。在方案設計過程中，應結合實際洗車流程和接口信息、接口方式等進行綜合考慮，滿足全自動運行系統的設計要求。