刘晨阳

摘 要：全自动运行信号系统促进了城市轨道交通自动化水平的提升，可显著节约人力和各项成本。随着科学技术的发展，在既有丰硕成果基础上，可以将更多行车系统集成进来，实现统一数据源的综合行车控制系统，进一步提升总体自动化水平。文章主要分析和讨论全自动运行信号系统的设计改进以及在列车实际运行控制中的应用。

关键词：全自动运行；信号系统；设计应用

中图分类号：U231+.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0092-02

Abstract： The automatic signal system promotes the improvement of the automation level of urban rail transit， and can significantly save manpower and various costs. With the development of science and technology， on the basis of abundant achievements， more vehicle systems can be integrated to achieve a unified data source of integrated vehicle control system， and further improve the overall level of automation. This paper mainly analyzes and discusses the design and improvement of the automatic operation signal system and its application in the actual operation control of the train.

Keywords： automatic operation； signal system； design and application

城市轨道交通全自动运行线路的控制系统依赖于信号、车辆、通信、综合监控等各个专业系统的联动，在列车的全自动运行控制中，信号系统是其核心系统，对普通CBTC信号系统结构、硬件设备及软件功能进行了优化，增强和扩展了既有其他系统的接口功能，同时新增部分设备接口，与各个专业相互配合构成全自动运行线路的信号控制系统。

1 全自动运行信号系统与传统CBTC信号系统的差异

1.1 在系统设计方面

（1）提高了系统RAMS水平。各控制设备要求冗余，可靠性、可用性、可维护性及安全性等多项指标高于常规，且主备系统可无缝切换。（2）全自动运行信号系统可以实现对信号、车辆、通信系统进行完善的自诊断、故障定位、报警、故障自动恢复及中央远程监督控制功能。（3）具备列车自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动运行、自动停车、自动控制车门上下客等功能。（4）具备车辆段、停车场与正线要求完全相同的信号系统。（5）系统具有全自动运行、非全自动运行以及各级降级运营等运营模式。

1.2 在系统架构方面

（1）信号系统与综合监控、车辆管理系统等进行深度集成，形成以行车指挥为中心的综合自动化系统。（2）控制中心增加乘客调度、车辆调度以及维修调度等工作站。（3）采用全自动车辆段、停车场后场段信号设备按照正线设备集中站统一配置。

2 以行车指挥为中心的综合自动化系统

在全自动运行信号系统模式下，加强了列车火灾、乘客报警及异常、车辆故障、站台门状态等的联动和信息整合，还增加了控制中心操作员对车厢乘客进行广播、视频监视的功能，实现了对车辆设备的管理、监控和联动，使综合监控系统更加完善。列车的实时信息可以及时的上传到中央控制中心，比如车载图像CCTV上传、列车紧急对讲联动、列车紧急拉手（逃生门）联动、列车烟感报警联动等。

在全自动运行信号系统中就应用了以行车指挥为中心的综合自动化系统，具备以下七个功能：（1）集成ATS与综合监控子系统。（2）增加了对乘客服务调度以及车辆检修调度所需的相关功能要求。（3）车辆运行信息和故障信息监视系统。（4）增加OCC对车辆内广播的控制。（5）对列车上、车站及区间、车辆段内视频监控（CCTV）设备进行控制。（6）在应急情况下可远程手动控制部分列车功能。

因此，以行车指挥为中心的综合自动化系统将信号系统控制界面与综合监控设备显示界面整合到一起，行车组织人员可根据统一的报警显示进行相应的处理工作，使联动机制更加完善，同时也便于调度人员对全自动运行系统列车及车站设备的控制。

3 全自动运行信号系统在列车实际运行中的设计应用

3.1 增加了信号系统的功能

全自动运行信号系统对列车的控制主要通过ATS时刻表实现的，新增功能主要有自动运行控制功能、安全防护功能、系统维护功能及系统接口功能，典型新增功能如下：（1）列车的休眠与唤醒。列车结束运行任务后，为了节省能源，信号系统会自动启动休眠程序。在休眠前，ATC信号系统会向地面列车维护系统发送列车维护提示，根据需要对列车进行维修养护工作。同时，列车休眠后要保证ATC系统的唤醒模块保持带电状态。每天运营前或有列车插入时，全自动运行信号系统会根据列车运行时刻表给每列车自动分配识别号。当列车两端驾驶室都调到自动模式后，列车在发车前OCC自动给列车发送唤醒指令，然后后列车车载各子系统执行启动、自检和静态测试等程序，自检结果再反馈至信号系统及OCC。（2）综合自检。列车被唤醒后会进入自检程序，车载ATC、车辆、ISCS、通信设备自动完成自检和静态发车测试。当列车整个系统准备完毕后，最后进行车门和紧急制动接口测试。当所有测试都正常进行后，列车反馈综合自检状态。综合自检功能可自行对列车设备进行检测，节约了人工成本，提高了检测效率和质量。（3）自动化车辆段/停车场功能。自动化车辆段、停车场一般划分为自动化运行区域及非自动化运行区域，其中全自动运行区域可以实现列车的全自动驾驶、自动休眠、自动唤醒、综合自检、自动化洗车等功能，非全自动化区域则提供了场段内调车作业功能。可通过转换轨方式实现两个区域的转换。（4）正线列车自动运行。目前依靠信号系统ATO功能的列车已能基本实现自动运行，自动停站、自动开关门、自动发车以及自动折返等功能，但由于部分设备缺少自诊断、自动恢复故障及中央远程监督控制功能，安全冗余性及可靠性仍有待提高。（5）安全防护功能。通过ATP子系统完成安全防护功能，在系统中设置SPKS保护开关、车辆段内ATP防护功能以车库门防护功能等，实现了全自动运行信號系统的安全防护工作。

3.2 新增硬件设备

以北京上海两条线路为例，在全自动车辆段、停车场均设置与正线设备集中站完全相同的信号设备，包括轨旁ATC设备，比如区域控制器ZC、线路控制器LC、轨旁信标和编码器以及连接这些设备的DCS系统。同时，车载信号系统增加列车唤醒模块，连接到车辆和DCS无线调制解调器，轨旁信号系统可以通过无线通信系统唤醒列车。

3.3 新增设备接口

（1）车门及屏蔽门控制。在传统车门和屏蔽门控制基础上，增加了故障处理功能及人工介入操作功能，也就是对位隔离功能。对于个别发生故障的屏蔽门，要采用人工的方式将故障屏蔽门关闭并锁定，屏蔽门系统向信号系统报告故障屏蔽门信息，在列车进站前，信号系统将屏蔽门故障信息发送至车辆，使列车停站时不开放对应车门。（2）信号与SPKS区域封锁开关控制。在车站及车辆段增设可以保护工作人员的SPKS区域封锁开关，SPKS作业封锁开关功设置在全自动运行区域内，工作人员在进入轨行区之前，需激活该开关，保证列车不会运行。

3.4 列车运行模式

全自动运行信号系统列车运行模式与普通CBTC系统相比增加了全自動运行模式、蠕动模式以及睡眠模式，根据不同运营场景，自动转换至相应模式。

3.5 设计过程中的注意事项

（1）全自动运行信号系统是一个整体系统，完成整个系统的安装后要进行第三方安全认证。（2）建议车辆段、停车场停车库长度采用统一设计标准，列车至车挡距离至少为15米，两车之间距离至少为20米。目的是提高列车全自动运行的安全性和可靠性，同时提高列车的入库效率。（3）采用全自动运行信号系统后，车载信号设备的状态信息与故障信息要能够实时上传至控制中心，PIS、列车安防（视频监控）、车载综合监控以及车辆等专业设备也要与控制中心OCC保持实时通信，所以，在设计时应统筹考虑各专业对带宽的需求，对采用2.4G、5.8G以及LTE等不同方案进行评估。

4 结束语

综上所述，设计人员在设计全自动运行信号系统时要具有创新意识，应用先进的计算机控制技术，实现列车运行全程的自动化，不断提升列车的行车安全和效率，实现城市轨道交通控制技术的可持续发展。

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