全自動運行線路車載無線通信設備的喚醒自檢項方案

陳 璇 蘇志恒

(成都地鐵運營有限公司，610031，成都 ∥ 第一作者，助理工程師)

1 無線自檢的目的

在全自動運行線路中，專用無線通信系統為地鐵運營的固定用戶(控制中心調度員、停車場及車輛段(以下簡為“場段”)調度員、車站值班員等)和移動用戶(列車值守人員、防災人員及維修人員)提供可靠的語音通信手段和數據信息交換手段。當地鐵運營出現異常情況和有線通信設備發生故障時，專用無線通信系統亦能迅速服務于防災救援和事故處理等，并提供多系統聯動下的乘客緊急對講功能，是地鐵正常運行不可或缺的關鍵設備[1]。在全自動運行列車喚醒時，無線通信系統的車載設備需先進行自檢，并對其故障進行預警，以保障全自動運行線路的行車安全、提高運輸效率和改善服務質量。若無線自檢失敗會導致列車自動喚醒失敗無法出庫，影響當日行車運營組織。

2 車載無線通信設備的自檢

車載無線通信設備主要指無線車載臺、天線及車載臺主機。在全自動運行列車喚醒自檢中，無線車載設備的自檢包括無線車載臺自檢、無線車載臺與其他車輛設備接口自檢。

2.1 無線車載臺的結構及功能

無線車載臺是專用無線通信系統的終端設備之一，包含話音臺和數據臺。在列車車頭及車尾均各部署了1臺話音臺和1臺數據臺。話音臺的主要功能是與控制中心的無線調度臺進行通話、接受控制中心無線調度臺的廣播呼叫、與車站固定臺進行通話、與其他車載臺進行通話、緊急呼叫、自動越區切換及錄音等。數據臺的主要功能是發送乘客緊急對講呼叫請求給控制中心的乘客調度臺、將控制中心下發的預錄廣播詞發送給車輛專業人員以實現在列車內的廣播播放等。無線車載臺的設備結構圖如圖1所示。

2.2 無線車載臺與車輛設備接口的功能

無線車載臺與車輛設備的接口主要包括無線車載設備的電源接口、與列車廣播子系統的接口、與TCMS(列車控制和管理系統)的接口、與乘客緊急對講機的接口[2]。圖2為無線車載臺與車輛設備的接口結構圖，其中的箭頭表示無線車載臺實現功能的數據鏈路圖。

圖1 無線車載臺結構圖

圖2 無線車載臺與車輛接口結構圖

1) 車輛為無線車載臺的設備提供DC110 V電源。無線車載臺專用電源模塊的輸入電源電壓范圍寬、效率高，能適應列車上復雜的電源環境，克服列車升降弓等操作對車載臺工作穩定性的影響。

2) 話音臺與列車廣播子系統接口采用干接點及音頻4線接口，可將調度員的話音轉發至列車車廂。

3) 話音臺和數據臺將自身設備的自檢結果通過TCMS接口發送給TCMS進行運算。TCMS根據運算結果來判斷無線車載臺的設備自檢是否成功。

4) 乘客緊急對講功能主要用于建立列車車廂乘客與控制中心乘客調度員的直接通話。數據臺通過數據和音頻接口同列車的乘客緊急電話系統對接，可實現乘客與乘客調度員通話[3]。該接口負責傳送呼叫觸發信號、乘客緊急通話觸發信號、音頻輸入輸出信號及車廂號信息。

2.3 無線車載臺自檢過程

全自動運行線路的列車上電后，列車各系統及設備開始進行自檢測試。話音臺和數據臺也分別進行自檢：自檢項均正常則自檢結果為1，自檢項不正常則自檢結果為0。設備的自檢結果通過MVB(多功能車輛總線)發送至TCMS，TCMS對話音臺和車載臺反饋的自檢結果進行運算(運算結果為1 則無線自檢成功，結果為0則無線自檢失敗)，并將列車其他系統及設備自檢結果發送給控制中心車輛專家工作站進行顯示。其中，車輛專家工作站負責實時顯示上線車輛運營信息、車輛設備實時狀態和故障報警信息等。隨后，TCMS將綜合車輛自檢結果發送給CC(車載控制器)。車載信號系統若在4 min內收到TCMS反饋的“上電自檢完成”信息，則判斷列車上電自檢成功；若車載信號系統未在4 min內接收到TCMS反饋的“上電自檢完成”信息，則判斷列車上電自檢失敗。列車上電成功且車載各子系統自檢完成后，開始執行列車與ATC(列車自動控制)系統的聯合自檢。聯合自檢成功后，ATS(列車自動監控)系統自動向喚醒并自檢成功的FAM(全自動運行模式)列車下發運營計劃和“待命”指令[4]。

2.4 自檢項的必要性分析

根據無線車載臺的設備結構及功能，表1和表2分別列出了車載話音臺和車載數據臺可進行自檢測試的項目及其檢測機制。

表1 無線話音臺的自檢信息

表2 無線數據臺自檢信息

話音臺和數據臺的自檢項為列車喚醒無線自檢通過判定項的必要性。

車載臺的正常工作環境溫度為-25～80 ℃。在列車空調系統運行正常情況下，列車環境溫度能夠保證為26 ℃左右，不會超過車載臺正常工作環境溫度。超出正常工作環境溫度范圍時，車載臺會發送報警信息給通信無線二次開發設備網絡管理系統，以便維護人員及時維修處理。

車載臺正常運行的電壓為11～15 V。車載臺內部的電源模塊輸出基本恒定不變。如果電壓出現偏差，則多由電源模塊異常導致。異常的電源模塊長時間工作會給車載臺造成不可逆的損壞，故必須對車載臺的電壓狀態進行實時監測。

信道機工作狀態正常是車載臺能成功注冊到無線交換控制中心，進而實現車地無線通話功能的前提條件。車載臺注冊成功后，無線調度臺和無線二次開發設備網絡管理系統終端會顯示上電列車車載臺為開機狀態。只有車載臺處于開機狀態，車地無線通信才能成功建立。

在無線鏈路檢測中，車載臺短信息的發送要經過直放站、基站、傳輸系統鏈路、MSO(交換控制設備)及調度服務器等[5]，其數據鏈路結構如圖3所示。若場段無線通信覆蓋設備發生故障，則將會導致大面積列車自檢失敗、無法出庫。針對此情況，考慮到無線鏈路在設計上無法做到雙網熱備的實際情況，且列車無線通信車載設備自檢信息已通過TCMS向車輛專家工作站反饋，可保證列車在進入正線無線覆蓋范圍后能建立正常通信，因此無線鏈路檢測可不作為無線臺自檢成功的判斷項。此外，無線網絡管理系統和集中告警終端還會顯示無線通信鏈路上的設備故障告警信息，以便維護人員及時處理。

圖3 無線車載臺數據鏈路結構圖

車載臺與車載PIS的接口檢測是為了保證數據臺與車載PIS的接口心跳檢測信息正常，從而確保列車的預錄廣播功能和乘客緊急對講功能正常使用。GoA 4(自動化等級為4)的全自動運行列車無人值守，其在車門緊急解鎖、車門狀態丟失、門障礙物檢測及逃生門蓋板打開的運營場景下會自動觸發乘客緊急對講功能并進行車載視頻自動聯動[6]。當其他緊急情況發生時，在列車值守人員到達現場前，乘客可以主動按下乘客緊急對講按鈕，以發起與控制中心乘客調度員的雙向通話，以便控制中心調度員通過乘客及時了解現場情況，進而開展應急組織；控制中心調度員可根據現場情況對列車車廂進行廣播,以穩定乘客情緒,引導乘客，并提醒乘客不要觸動車上設備。數據臺與PIS的接口狀態信息會在無線二次開發設備網絡管理系統終端顯示界面上進行顯示，以便相關人員查看狀態信息。因此，數據臺與車載PIS的接口狀態檢測是十分必要的。

2.5 自檢策略

綜上所述，為保證車地無線通信功能正常，控制中心的調度員能及時了解設備相關狀態，方便設備維保人員能及時發現和處理故障，全自動運行列車喚醒自檢中車載無線通信設備的自檢策略為：自檢通過判定項包含語音臺和數據臺的電壓、信道機狀態檢測，數據臺與車載PIS的接口檢測。車載臺溫度和無線鏈路雙向檢測信息不作為自檢通過判定項。自檢結果會通過TCMS反饋給車輛專家工作站顯示。無線通信網絡管理系統終端顯示無線通信設備故障告警信息。通信集中告警系統終端將無線通信系統故障信息按照故障等級轉為聲光告警，以便維護檢修人員能及時發現和處理無線車載設備的故障。具體自檢策略如表3及表4所示。

表3 無線話音臺自檢策略

表4 無線數據臺自檢策略

3 結語

目前地鐵專用無線通信系統的技術相對比較成熟，調度功能較豐富，在地鐵通信中占據重要地位。本文結合全自動運行的實際場景，總結了列車喚醒無線車載臺的自檢項，為實現無線通信系統與全自動運行智能化系統的深度集成提供參考。