全自動(dòng)運(yùn)行ATS遠(yuǎn)程控制研究

張馨月

（紹興市軌道交通集團(tuán)有限公司，浙江紹興 312000）

全自動(dòng)運(yùn)行條件下，軌道交通行業(yè)弱化了司機(jī)對(duì)列車的操作，可由控制中心統(tǒng)一進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)列車的正常運(yùn)行，如自動(dòng)休眠、自動(dòng)喚醒、自動(dòng)準(zhǔn)備、自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)停車以及自動(dòng)開關(guān)門等功能，具有高度自動(dòng)控制，降低人為誤操作等特點(diǎn)。本文主要對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間的接口功能進(jìn)行分析。

1 全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的特點(diǎn)

隨著軌道交通事業(yè)的飛速發(fā)展，目前我國的軌道交通運(yùn)行模式已經(jīng)從人工駕駛操作階段逐步發(fā)展進(jìn)入機(jī)械自動(dòng)化階段。目前，我國上海、北京、成都、太原、蘇州等部分城市已開始在軌道交通運(yùn)行中應(yīng)用城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，紹興、寧波、徐州、南寧、合肥等城市正在籌備并準(zhǔn)備建造全自動(dòng)運(yùn)行模式的軌道交通。

軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)集成等技術(shù)為基礎(chǔ)的新興城市軌道交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全過程自動(dòng)化，提高城市軌道交通操作系統(tǒng)的安全性和效率。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是衡量城市軌道交通系統(tǒng)功能性和性能先進(jìn)性的一個(gè)尺度，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性、安全性、可用性和可維護(hù)性，進(jìn)而提高運(yùn)營過程中相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)急處理水平，提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平，減少人工操作及降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高城市軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率；提高RAMS水平，提升自動(dòng)化水平，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升后期運(yùn)營或系統(tǒng)應(yīng)急處理的能力。

2 ATS子系統(tǒng)的新增功能

ATS子系統(tǒng)是集軌道交通遠(yuǎn)程行車指揮、控制與信號(hào)采集為一體的重要系統(tǒng)。在全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中，其作為信號(hào)系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，功能上也得到了深度強(qiáng)化及完善。

2.1 蠕動(dòng)模式

城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行的蠕動(dòng)模式是全自動(dòng)運(yùn)行模式的新增后備模式。該模式可在列車主要通信信號(hào)終端網(wǎng)絡(luò)中斷后保障列車安全運(yùn)行的情況下使用，其功能是保護(hù)乘客和列車的安全，故蠕動(dòng)模式也可稱為降級(jí)的全自動(dòng)運(yùn)行模式。全自動(dòng)運(yùn)行列車采用蠕動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，需要保證能夠?qū)崿F(xiàn)列車精準(zhǔn)定位，同時(shí)使列車能自動(dòng)限速運(yùn)行至下一站臺(tái)并清客，清客后由站臺(tái)相關(guān)工作人員登車進(jìn)行故障處理，保證列車的運(yùn)行安全。

2.2 線路監(jiān)控

進(jìn)行線路監(jiān)控時(shí)，應(yīng)保證在原有功能的基礎(chǔ)上增加可自動(dòng)顯示線路內(nèi)的自動(dòng)控制區(qū)域和非自動(dòng)控制區(qū)域范圍，能在線路區(qū)域內(nèi)設(shè)置允許/禁止全自動(dòng)運(yùn)行授權(quán)功能。為保證相關(guān)作業(yè)人員以及乘客的安全，應(yīng)新增具備人員防控開關(guān)狀態(tài)、洗車機(jī)狀態(tài)、洗車庫庫門狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯示，并能在控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.3 列車監(jiān)控

進(jìn)行列車監(jiān)控時(shí)，應(yīng)保證在原有功能的基礎(chǔ)上增設(shè)列車自動(dòng)休眠、列車自動(dòng)喚醒、列車自動(dòng)檢測(cè)、列車自動(dòng)準(zhǔn)備、正線服務(wù)、列車位置自動(dòng)校正、列車自動(dòng)洗車、列車自動(dòng)報(bào)警等相關(guān)功能，提高列車啟動(dòng)及列車運(yùn)行時(shí)的聯(lián)動(dòng)性，便于列車出現(xiàn)相關(guān)故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修。新增遠(yuǎn)程緊急制動(dòng)/緩解功能、遠(yuǎn)程車門控制功能、火災(zāi)確認(rèn)功能、車輛故障復(fù)位及遠(yuǎn)程旁路功能等，大幅度提高了列車運(yùn)行出現(xiàn)緊急情況時(shí)的安全性及便捷性。

2.4 維護(hù)檢測(cè)功能

維護(hù)檢測(cè)功能的原有功能包括接收列車牽引制動(dòng)、蓄電池、廣播、車門、視頻監(jiān)控等各系統(tǒng)狀態(tài)故障以及相關(guān)報(bào)警信息，保留原有功能的基礎(chǔ)上，對(duì)信號(hào)新增車載設(shè)備、新增信號(hào)地面設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)和管理。

3 ATS子系統(tǒng)內(nèi)部接口及其功能

在信號(hào)系統(tǒng)中，列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS子系統(tǒng)）是信號(hào)系統(tǒng)的重要系統(tǒng)，其功能是用于監(jiān)視列車運(yùn)行、控制列車運(yùn)行方向、信號(hào)設(shè)備管理、自動(dòng)運(yùn)行和調(diào)整等場景。ATS的控制功能需要與其他子系統(tǒng)進(jìn)行相互協(xié)作才能實(shí)現(xiàn)，如ATP子系統(tǒng)、ATO子系統(tǒng)、DCS子系統(tǒng)、MSS子系統(tǒng)等，負(fù)責(zé)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和信息傳輸，保證信號(hào)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3.1 與ATO子系統(tǒng)的接口

ATO子系統(tǒng)是列車自動(dòng)控制子系統(tǒng)，由ATO地面設(shè)備和ATO車載設(shè)備組成，安全等級(jí)為SIL2。工作機(jī)制：通過ATP子系統(tǒng)的保護(hù)，根據(jù)ATS子系統(tǒng)所發(fā)出的指令，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛操作，通過ATO子系統(tǒng)對(duì)列車速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整以及對(duì)列車開關(guān)車門的自動(dòng)控制等。

（1）ATS子系統(tǒng)與ATO地面設(shè)備。

ATS子系統(tǒng)向ATO地面設(shè)備發(fā)送列車停車控制命令，經(jīng)過車地?zé)o線通信系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)停車。若列車在進(jìn)站停車過程中未到相關(guān)停車點(diǎn)，或超出了設(shè)定的停車精度，ATO子系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)位調(diào)整功能。

（2）ATS子系統(tǒng)與ATO車載設(shè)備。

ATO子系統(tǒng)實(shí)時(shí)生成實(shí)際列車速度曲線，與控制中心所發(fā)送的計(jì)劃列車速度曲線進(jìn)行對(duì)比。在ATP子系統(tǒng)的保護(hù)下，若超速行駛，列車應(yīng)準(zhǔn)備實(shí)時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)緊急制動(dòng)裝置并發(fā)出相關(guān)報(bào)警提示。此時(shí)系統(tǒng)根據(jù)不同的緊急制動(dòng)原因，采取不同的緊急制動(dòng)緩解方式，如自動(dòng)緩解、遠(yuǎn)程人工確認(rèn)緩解、司機(jī)人工緩解，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)調(diào)整功能，使列車能夠正常運(yùn)行。站臺(tái)值班員人工清客確認(rèn)、系統(tǒng)收到遠(yuǎn)程請(qǐng)客確認(rèn)指令后，ATO子系統(tǒng)才能自動(dòng)關(guān)閉該站的車門和站臺(tái)門，也可采用聯(lián)動(dòng)該站自動(dòng)扣車功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)門操作，人工確認(rèn)清客完畢后解除扣車，列車將自動(dòng)發(fā)車。ATO子系統(tǒng)車載設(shè)備還應(yīng)具備列車休眠和喚醒功能的輔助設(shè)備，并將相關(guān)信息發(fā)送到ATS子系統(tǒng)控制中心。

3.2 與ATP子系統(tǒng)的接口

列車運(yùn)行防護(hù)子系統(tǒng)（ATP子系統(tǒng)）由軌旁ATP和車載ATP組成，負(fù)責(zé)監(jiān)督列車安全速度運(yùn)行，列車超過規(guī)定最大允許速度時(shí)，立即自動(dòng)實(shí)行制動(dòng)操作。

（1）ATS子系統(tǒng)與軌旁ATP。

軌旁ATP向ATS子系統(tǒng)發(fā)送軌旁信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器、轉(zhuǎn)轍機(jī)、應(yīng)答器等的狀態(tài)信息；ATS子系統(tǒng)向軌旁ATP發(fā)送列車運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，包括列車車門與站臺(tái)隔離門對(duì)位狀態(tài)信息、車站停車信息、扣車/跳停狀態(tài)信息等。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)該增設(shè)人員防護(hù)開關(guān)（SPKS），保證提供相關(guān)人員的安全防護(hù)，防止全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，相關(guān)人員進(jìn)入人工作業(yè)區(qū)域時(shí)啟動(dòng)，符合故障-安全原則。

（2）ATS子系統(tǒng)與車載ATP。

車載ATP向ATS子系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)營狀態(tài)和故障診斷狀態(tài)等信息；ATS向軌旁ATP發(fā)送控制命令信息、時(shí)間命令信息等。在ATP子系統(tǒng)的保護(hù)下，當(dāng)列車超速行駛，ATO子系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)備實(shí)施自動(dòng)緊急制動(dòng)并進(jìn)行緊急制動(dòng)緩解。列車產(chǎn)生緊急制動(dòng)或者緊急制動(dòng)緩解時(shí)，車載ATP均會(huì)向控制中心發(fā)送相關(guān)報(bào)警信息。

3.3 與CBI子系統(tǒng)的接口

CBI子系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)，主要功能包括聯(lián)鎖控制功能、顯示功能等。在全自動(dòng)運(yùn)行模式下，聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠自發(fā)向ATS子系統(tǒng)提供人員防護(hù)開關(guān)控制狀態(tài)、洗車機(jī)開關(guān)狀態(tài)和洗車庫開關(guān)門狀態(tài)等。ATS子系統(tǒng)向CBI子系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖控制命令，通過繼電器動(dòng)作以及電位顯示，對(duì)聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行控制，如信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)等。記錄并存儲(chǔ)故障檢測(cè)進(jìn)行診斷，向ATS子系統(tǒng)進(jìn)行信息傳送，將聯(lián)鎖設(shè)備的狀態(tài)反饋回ATS子系統(tǒng)中，發(fā)送到相應(yīng)子系統(tǒng)進(jìn)行信息處理。

3.4 與MSS子系統(tǒng)的接口

城市軌道交通信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)（MSS子系統(tǒng)），其功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)，對(duì)各信號(hào)各子系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行分析、處理和存儲(chǔ)，當(dāng)MSS子系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)到信號(hào)設(shè)備工作狀態(tài)異常時(shí)，須及時(shí)發(fā)出預(yù)警和報(bào)警。維護(hù)支持子系統(tǒng)是城市軌道交通信號(hào)設(shè)備維護(hù)和維修的工作平臺(tái)，是提高信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量和維護(hù)效率的有效手段。維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)能夠?qū)π盘?hào)車載設(shè)備、新增信號(hào)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)和管理。ATS子系統(tǒng)將故障和維修信息發(fā)送給MSS子系統(tǒng)，MSS子系統(tǒng)將所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)以及對(duì)狀態(tài)信息的分析處理結(jié)果發(fā)送到所屬信號(hào)維護(hù)工作站，使調(diào)度人員能夠及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行維護(hù)通知，遵循故障-安全原則。

信號(hào)系統(tǒng)接口如圖1所示。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)接口圖

4 結(jié)語

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)具有更完善的自動(dòng)控制功能，其信號(hào)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于各個(gè)子系統(tǒng)控制接口間的相互作用。信號(hào)系統(tǒng)的新增功能也應(yīng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，以保障列車運(yùn)行安全。此外，信號(hào)系統(tǒng)與外部接口之間安全可靠的相互作用也是重要環(huán)節(jié)，仍需進(jìn)一步研究。