CBTC系統(tǒng)ATS進(jìn)路控制技術(shù)的研究

劉毅

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口持續(xù)增長，百姓對便捷暢通的出行需求呼聲越來越高，建設(shè)城市軌道交通這種快捷、高效、大運(yùn)量的交通運(yùn)輸工具迎來了高速的發(fā)展期。基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）因其顯著的技術(shù)優(yōu)勢，已在軌道交通列車控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。ATS系統(tǒng)作為CBTC系統(tǒng)的大腦，發(fā)揮著重要作用。進(jìn)路控制功能是ATS系統(tǒng)的一大主要功能，通過進(jìn)路控制技術(shù)，可以最大限度的滿足列車在大小交路、Y型交路等各種復(fù)雜運(yùn)營場景下的不同運(yùn)營需求，為列車安全、高效的運(yùn)營奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：CBTC系統(tǒng);ATS;進(jìn)路沖突檢測;進(jìn)路控制

中圖分類號：TS736

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A.

文章編號：2095-6487（2019）03-0116-02

0引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口持續(xù)增長，百姓對便捷暢通的出行需求呼聲越來越高，建設(shè)城市軌道交通這種快捷、高效、大運(yùn)量的交通運(yùn)輸工具迎來了高速的發(fā)展期。基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）因其顯著的技術(shù)優(yōu)勢，已在軌道交通列車控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用

1CBTC系統(tǒng)概述

基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）主要由列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、區(qū)域控制器系統(tǒng)（ZC）、計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI）、車載控制器（CC）、通信系統(tǒng)（DCS）以及數(shù)據(jù)庫存儲單元等設(shè)備組成。系統(tǒng)運(yùn)用列車定位、車地雙向通信等技術(shù)，通過將計算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在運(yùn)營控制中心實(shí)現(xiàn)對整個軌道交通系統(tǒng)的列車運(yùn)行狀態(tài)、地面信號設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行控制命令的監(jiān)督和控制，從而實(shí)現(xiàn)縮短列車追蹤間隔，有效提高了列車通過能力，極大增強(qiáng)了城市軌道交通列車的載客能力和運(yùn)輸效率。

2ATS進(jìn)路控制

ATS系統(tǒng)作為CBTC系統(tǒng)人機(jī)對話的窗口，主要實(shí)現(xiàn)的功能是對全線列車的監(jiān)督以及控制，它是CBTC系統(tǒng)的核心，是確保列車安全、準(zhǔn)點(diǎn)、高效運(yùn)行的重要技術(shù)保證。ATS系統(tǒng)設(shè)備由中心級設(shè)備、車站級設(shè)備及車輛段/停車場設(shè)備組成。中心級設(shè)備主要由互為冗余的應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及若干調(diào)度工作站、維護(hù)工作站等設(shè)備組成，不同的設(shè)備根據(jù)自身功能的不同，運(yùn)行著不同的應(yīng)用軟件。車站級設(shè)備主要由一套第三級冗余的服務(wù)器和車站現(xiàn)地控制工作站組成。當(dāng)控制中心服務(wù)器全部故障時，由車站的第三級冗余服務(wù)器無擾的接替控制中心服務(wù)器的工作，確保列車的正常運(yùn)營秩序。車站現(xiàn)地控制工作站則主要負(fù)責(zé)處理與聯(lián)鎖設(shè)備的信息交互，與控制中心ATS設(shè)備接口，接收并轉(zhuǎn)發(fā)中心的控制指令。

根據(jù)ATS.系統(tǒng)中的聯(lián)鎖表、計劃運(yùn)行圖以及列車所在的位置，列車進(jìn)路控制系統(tǒng)和列車自動調(diào)整功能相結(jié)合，自動判斷，自動生成并輸出進(jìn)路控制指令傳送至聯(lián)鎖設(shè)備和ATP設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對列車的進(jìn)路進(jìn)行控制。列車進(jìn)路控制功能的輸入信息主要有如下信息：車站控制模式信息，運(yùn)行圖調(diào)整模式信息，進(jìn)路控制模式信息，列車位置信息，計劃運(yùn)行圖信息，人工操作指令。列車進(jìn)路判斷邏輯主要有：模式、控制權(quán)限檢查，自動觸發(fā)進(jìn)路及進(jìn)路條件是否滿足，進(jìn)路是否存在沖突。列車進(jìn)路控制的功能：進(jìn)路控制模式處理，列車進(jìn)路自動觸發(fā)，進(jìn)路間沖突檢測及報警。

3進(jìn)路控制需求分析

與列車進(jìn)路控制相關(guān)的功能模塊主要有以下五個部分，分別是：人機(jī)界面顯示模塊、列車識別與跟蹤模塊、控制模式管理模塊、計算機(jī)聯(lián)鎖模塊和運(yùn)行圖模塊。列車進(jìn)路控制系統(tǒng)結(jié)合列車自動調(diào)整模塊，依據(jù)列車計劃運(yùn)行圖信息、列車實(shí)際位置信息，自動判斷并生成進(jìn)路控制命令，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)路控制模式的處理，列車進(jìn)路自動觸發(fā)以及進(jìn)路沖突檢測。

在列車進(jìn)路控制系統(tǒng)中，根據(jù)車站所屬控制模式不同可分為三種：人工控制模式、自動進(jìn)路模式和自動信號模式。人工控制模式是完全由ATS調(diào)度人員在人機(jī)界面點(diǎn)擊始終端信號機(jī)選排進(jìn)路，列車進(jìn)路控制系統(tǒng)不再自動選排進(jìn)路。自動進(jìn)路模式是由人工設(shè)置聯(lián)鎖自動進(jìn)路模式或由聯(lián)鎖自行判斷，當(dāng)列車占用接近區(qū)段后，由聯(lián)鎖系統(tǒng)按照默認(rèn)的程序設(shè)置，自動為列車排列固定的進(jìn)路。自動信號模式是ATS系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員輸入的目的地或按照計劃運(yùn)行圖自動為列車辦理進(jìn)路。列車進(jìn)路控制系統(tǒng)自動選排進(jìn)路，同時系統(tǒng)接受人工指令，并且人工指令優(yōu)先級高于自動指令。三種控制模式可通過不同的設(shè)置相互進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

實(shí)際使用中，列車自動觸發(fā)進(jìn)路應(yīng)用最為廣泛。列車自動觸發(fā)進(jìn)路的過程概括來說可以分為五個階段：觸發(fā)點(diǎn)的確定、進(jìn)路觸發(fā)時機(jī)檢查、進(jìn)路觸發(fā)條件檢查、列車進(jìn)路選擇和列車進(jìn)路排列條件檢查。

在列車進(jìn)路控制系統(tǒng)中，當(dāng)列車進(jìn)入距離前方信號機(jī)一個特定的區(qū)域，進(jìn)路自動觸發(fā)程序隨即會被啟動，這個區(qū)域就是觸發(fā)點(diǎn)。觸發(fā)點(diǎn)并不是一個固定不變的點(diǎn)，他要綜合考慮列車的運(yùn)行速度、區(qū)間運(yùn)行等級、系統(tǒng)設(shè)備反應(yīng)時間等因素來設(shè)定。同一架信號機(jī)可以設(shè)置多個觸發(fā)點(diǎn)，以便最大限度保證進(jìn)路控制系統(tǒng)的可靠性。

觸發(fā)時機(jī)的判斷，通常正線進(jìn)路，按照觸發(fā)點(diǎn)觸發(fā)，當(dāng)列車駛過觸發(fā)點(diǎn)時觸發(fā)進(jìn)路。對于出車進(jìn)路的觸發(fā)，則通常按照時間進(jìn)行觸發(fā)，如：可以設(shè)置為比計劃時刻表提前I分鐘觸發(fā)進(jìn)路。

當(dāng)進(jìn)路觸發(fā)時機(jī)滿足時，列車進(jìn)路控制系統(tǒng)會不斷檢查進(jìn)路觸發(fā)條件是否滿足。這些檢查條件通常包括：進(jìn)路內(nèi)方及保護(hù)區(qū)段沒有其他列車占用：信號機(jī)防護(hù)方向與列車運(yùn)行方向一致;站臺沒有被設(shè)置緊急關(guān)閉或其他異常狀態(tài);列車為計劃車且為自動模式;車站信號機(jī)進(jìn)路模式為自動模式。

列車進(jìn)路排列條件檢查主要包括道岔狀態(tài)檢查（道岔位置、道岔封鎖、占用、擠岔、帶動道岔的狀態(tài)、雙動道岔的狀態(tài)等）;按鈕狀態(tài)、屏蔽門狀態(tài)檢查（進(jìn)路涉及區(qū)域內(nèi)站臺緊急停車按鈕狀態(tài)、屏蔽門關(guān)閉且鎖緊狀態(tài)等）;軌道區(qū)段狀態(tài)檢查（進(jìn)路內(nèi)區(qū)段無反向方向鎖閉或占用）;系統(tǒng)模式檢查（若為CBTC模式且列車為CBTC裝備車，無需判斷進(jìn)路中的道岔和區(qū)段是否被占用）。

進(jìn)路間的沖突檢查是進(jìn)路控制系統(tǒng)中非常重要的一個因素。列車在系統(tǒng)中的運(yùn)行并不是一個孤立的列車運(yùn)行，而是眾多列車同時在運(yùn)行，線路配線情況復(fù)雜，客流時空分布不均衡，各車早晚點(diǎn)時間處在動態(tài)變化中，運(yùn)行交路存在不同等各種情況。因此，需要解決多列列車的進(jìn)路控制問題。

4ATS進(jìn)路控制技術(shù)應(yīng)用

在列車的實(shí)際運(yùn)行過程中，會出現(xiàn)個別列車由于早點(diǎn)或晚點(diǎn)而造成爭奪進(jìn)路資源的問題，如大小交路混跑時、Y型交路運(yùn)行時、共線區(qū)段運(yùn)行時，交路的交叉點(diǎn)上即會普遍存在著這樣的情況。

進(jìn)路間的沖突檢查通常要考慮如下幾點(diǎn)：首先檢查所有存在交會可能的計劃列車的運(yùn)行順序。如果發(fā)現(xiàn)本該按照計劃時間應(yīng)該通過某個區(qū)域，但是由于本應(yīng)在其前面的列車因故出現(xiàn)晚點(diǎn)仍未辦理該進(jìn)路，系統(tǒng)則會觸發(fā)彈窗告警，以提示調(diào)度員進(jìn)路出現(xiàn)沖突。該進(jìn)路沖突告警對話框提供兩種應(yīng)對策略：“按照先到先發(fā)原則為列車排列進(jìn)路”和“按照時刻表計劃時刻為列車排列進(jìn)路”。調(diào)度員選擇不同的策略，進(jìn)路控制模塊即會按照預(yù)先設(shè)置好的策略執(zhí)行，同時通過信號機(jī)機(jī)柱顏色的變化來提示調(diào)度人員所選用的進(jìn)路沖突應(yīng)對策略。調(diào)度員也可采用完全由人工來為沖突列車辦理進(jìn)路。調(diào)度員可隨時根據(jù)實(shí)際的調(diào)度需求，來修改進(jìn)路沖突應(yīng)對策略，以充分應(yīng)對各種運(yùn)營實(shí)際場景，選擇最優(yōu)策略執(zhí)行，有效緩解調(diào)度人員的工作強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的自動化水平及故障自愈能力。

5結(jié)束語

作為ATS系統(tǒng)核心功能的列車進(jìn)路控制，主要是對列車的進(jìn)路控制模式進(jìn)行調(diào)整。在自動進(jìn)路觸發(fā)模式下，列車進(jìn)路控制系統(tǒng)自動對運(yùn)行中的列車設(shè)置進(jìn)路，既要保證盡量按照計劃運(yùn)行圖行車確保運(yùn)行效率，又要必須進(jìn)行進(jìn)路間的沖突檢測，若進(jìn)路間存在沖突，必須實(shí)時向調(diào)度員發(fā)送彈窗報警，生成應(yīng)對策略。進(jìn)路觸發(fā)時機(jī)非常關(guān)鍵，進(jìn)路沖突檢測對運(yùn)營計劃起著十分重要的作用。進(jìn)路控制技術(shù)的研究對提高系統(tǒng)自動化水平，打造智能軌道交通控制系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]GB12758-2004.城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].

[2]呂永昌，林瑜筠.計算機(jī)聯(lián)鎖[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]T/CCES2-2017.市域快速軌道交通設(shè)計規(guī)范[S].