城市軌道交通信號系統互聯互通發展的思考

郭騰飛

摘要：隨著互聯網技術的不斷發展，城市軌道交通系統也進入了網絡化時代。依據基于通信的列車運行控制互聯互通的背景和意義，提出城市軌道交通網絡化運營中，基于通信的列車運行控制互聯互通實施的必要性，在此基礎上從基于通信的列車運行控制的整體架構、子系統布置位置和原則、接口技術等方面，探討信號系統網絡化運營，給出整套互聯互通方案。

關鍵詞：列車控制機制;通信交流;互聯

隨著城市軌道交通規模的擴展，急需對網絡進行整體化運行，以打破各線路之間的碎片化管理。信號系統作為城市軌道交通系統的重要載體，是確保整個運營體系安全、正確、效率運轉的關鍵，也是城市軌道交通互聯互通的關鍵因素之一。因此，需要對城市軌道交通的信號系統進行統一規劃，編制一種通用的協議實現城市軌道交通互聯互通運轉。

1 城市軌道列車 ATO 信號系統的運行原理

城市軌道列車自動駕駛系統中的車載單元在列車運行的過程中，需要與ATP車載單元聯合起來，控制列車的行駛情況，包括對列車速度的控制、調速情況以及在某個固定的點及時停車等。根據城市軌道列車ATO信號系統的運行原理發現，此系統最重要的作用就是能夠自行解決城市軌道列車在行駛過程中所遇到的障礙。因此，城市軌道列車 ATO信號系統基本的運行原理就是：在列車開車之前，城市軌道列車的駕駛人員要根據系統接收到的指示信號，依次啟動列車上的 ATO 車載單元，同時還要在ATP 系統的輔助下，將所接收到的允許列車運行的信號及時傳輸給列車的 ATO車載單元。此時，當列車 ATO車載單元接收到 ATP系統發出的允許列車運行的信號后，列車 ATO單元則會按照列車的運行情況對城市軌道列車在運行中所要接受的列車電壓和電流進行相應的調整，然后按照之前預定好的運行方案發車，并運行。此時，城市軌道列車在運行過程中的各項速度信息則都要通過 ATP 車載設備進行傳遞，城市軌道列車的 ATO系統接收到 ATP車載設備發出的速度信號后，立即根據這個信號對當前列車的線路進行確定，列車的 ATO車載單元就會按照 ATO 系統接收到的列車行駛線路曲線，進一步對列車的牽引、制動電壓以及牽引列車制動的電流進行調整，此時，列車的 TWC 系統也會將監測到的地面環線交叉點的定位信息及時發送給列車ATO 系統，當列車 ATO 信號系統接收到TWC 發來的定位系統后，就會將其與列車實際運行所到達的位置進行比較，通過比較結果的差異性，進而對列車牽引制動的電流進行調整，保證列車在正常運行的基礎上，還能在有效、精準的位置點自動停車。當軌道列車進站停車后，列車的 ATP 系統就會將打開車門的指令傳輸給列車 ATO車載單元，當列車 ATO車載單元接收到列車的 ATP系統所發出的打開車門的指令后，列車ATO 車載單元就會發出開門信號，使列車自動打開車門，方便乘客下車和上車。而當列車到站停止時間達到了預先設定好的時間以后，列車的 ATP系統就會將關閉車門的指令傳輸給列車 ATO 車載單元，當列車 ATO 車載單元接受到關閉車門的指令后，其就會促使列車按照所發出的關閉車門信號，使列車自動關閉車門。或者有的列車也是由列車的司機對列車關閉車門的情況進行自動控制，車門關閉后，列車繼續按照之前設定好的路線和速度進行行駛。如果城市軌道車輛在運行的過程中，出現了無法運行的情況，并且在經過相應的檢查后，發現其是由于列車 ATO 系統故障而造成的，如在按下列車 ATO 系統中的發車按鈕后，列車并沒有運行，此時，列車駕駛員就要向中央控制室信號調度員進行 ATP人工駕駛模式的請示，當調度人員接收到ATP 人工駕駛模式的行駛要求時，在線路允許的條件下，及時發出允許指令，軌道列車駕駛人員接收到允許 ATP 人工駕駛模式的運行信號后，迅速將列車行駛模式切換到人工駕駛模式，保障列車的正常運行以及乘客的生命安全

2信號系統互聯互通解決措施

2.1 CBTC 系統架構

CBTC系統由VOBC（車載控制器）、CI（計算機聯鎖）、ZC（區域控制器）和ATS等關鍵系統組成，通過DCS（數據通信系統）實現各個系統間的信息交互。CI系統實時采集軌旁信號設備狀態并發送給ZC和ATS系統，同時根據ATS系統命令控制道岔、信號機狀態和辦理進路，當VOBC在站臺時，還需要接收處理從VOBC發送的開關站臺屏蔽門的控制命令，并將站臺屏蔽門的狀態發送給VOBC。ZC系統根據列車位置、行進方向速度，以及CI提供的進路信息，為控區內的列車提供移動授權。ATS系統位于CBTC系統的上層，部署在控制中心和車站，提供列車監督、自動調度和時刻表調整等功能。VOBC根據線路速度和ZC提供的移動授權計算列車限速，同時提供自動駕駛、自動折返、自動開關門等功能。從信息交互流程可知，VOBC、CI、ZC和ATS等4個子信號系統間的信息交互構成了CBTC系統正常運行的首要條件。若異構CBTC系統中的4個子系統間在互聯互通協議框架下實現了信息無縫傳輸和應用，搭載任意廠商VOBC的列車就可以在裝配了其他廠商CBTC地面系統的線路上正常運行，實現跨線運營作業。

2.2 各子系統布置位置和原則

為實現城市軌道交通信號系統的互聯互通，特別是ATO的互聯互通，必須確定統一的工程設計原則，必須確保跨線運行列車的行車安全。（1）路網控制中心主要放置路網控制設備。如各線統一的調度集中管理設備和各線統一電子地圖管理設備。（2）控制中心主要放置本線ATS控制設備。如調度員工作站、運行圖顯示工作站、維護工作站等。（3）設備集中站主要放置本線控制設備。如ATS分機、地面ATP、聯鎖、LEU等。

2.3 信號系統互聯互通接口

電纜、軌道設備、環線施工等城市軌道交通建設工程的技術水平和專業水平，如果和安裝要求不對應，也將會導致嚴重的后果。每一個技術安裝的調試策略要點都需要更多的研發人員參與其中，從安裝及調試開始對質量進行及早的控制，而不是先出現再處理，從開始就保證城市軌道交通信號系統安裝技術的質量。提高社會整體城市軌道安裝的能力是不可推卸的責任，企業要將這項工程管理作為改善社會環境一項重要工程，積極開展技術控制要點相關的培訓。尤其是要讓城市軌道交通信號系統安裝設計人員針對不同項目已有的系統安裝與調試技術控制要點進行明確、設計，并根據具體情況進行安裝模擬，制定出更適合安裝技術實施的具體工程實施方案，促進城市軌道交通信號系統的質量要點控制工作的開展。

結束語

總之，城市軌道列車在ATO信號系統的指示下安全運行，使城市軌道列車能夠在無人控制的情況下，通過自動行駛系統實現列車的自動行駛、停止、開門以及關門等動作。保證車輛按照規定的時間以及速度進行行駛，直到列車行駛的下一站，當列車車輛進站在規定的站點停穩后，通過ATO信號系統下發的指令，將列車車門打開，這是一個完整的行車系統。

參考文獻：

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