万长征　赖小龙

摘要：随着现代城市轨道交通已经在全国各地争相建设和使用，有效的缓解城市交通压力，另一方面，5G、云计算、大数据、人工智能等技术的出现也促进着轨道交通技术的进一步发展。本文介绍了一种基于V2V通信的列车控制系统，给出了系统构架，并就相邻列车通信和全网列车通信两种实现方案进行了讨论。分析了车载控制器的具体功能，并对实际应用中面临的异常控制问题及其解决方案进行了探讨。

关键词：城市轨道交通;V2V通信;车载控制器

中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0007-01

0 引言

随着现代城市轨道交通已经在全国各地广泛建设并使用，有效的缓解城市交通压力，另一方面，5G、云计算、大数据、人工智能的技术的出现也促进着轨道交通技术的进一步发展。对于城市轨道交通现在和未来头的建设和经营都提出了更高的要求：高的服务质量、低的运营成本。本文介绍了基于V2V通信的列车控制系统的系统结构、控制系统方案和功能管理等。

1 系统结构

基于V2V通信的列车控制系统，主要由车载控制器（VOBC）、列车自动监控（ATS）、数据库存储单元（DSU）、对象控制器（Object Controller）、数据通信系统（DCS）等子系统组成，如图1所示。其中，DCS系统负责将各子系统相互之间完成通信。VOBC通过无线网与相邻车辆或ATS进行通信。采用这种方式可以减少时延、提升系统运行速率和稳定性，并且通过在硬件中才用冗余配置的方式，保证系统的安全性。

对象控制器向VOBC发送控制信息，VOBC再将收到的控制消息发送给轨旁设备，轨旁设备接收到信息后，根据指令完成相应的操作任务，从而实现对象控制器对轨旁设备的管理和控制。另外，列车实时的接收对象控制器发来的轨旁设备的当前状态信息，进而完成联锁计算，从而完成相关的操作。

ATS主要任务是监视设备运行的状态信息，包括列车、对象控制器、其他轨旁设备等。当列车控制系统能力受限时，ATS将根据当前线路中全部列车具体数据情况，对其出现故障的线路统筹规划，然后向对应的列车和对象控制器发送控制信息，调度所有的列车，最后监督运行情况，直到完全恢复运行。

2 控制系统方案

2.1 点对点列车通信

该方案下，所有列车通过无线接入点（AP）与相邻前后的两车通信，并将自身数据发送并储存在ATS。ATS将收到列车信息发送给相邻的三列列车，列车的VOBC设备然后将接收到ATS发送的数据和V2V交互的数据进一步处理，完成联锁计算任务。

其优点是在于当出现问题主要在小范围部分时，处理信息过程无需上传主控中心，通过自身VOBC就可以完成计算和调度，大幅度的降低系统的控制处理的负担，但其缺点就是只适合于小范围内使用。由于无法获得全线路的信息，因此该方法不适于全线调度操作。另外也可能会发生，当列车进行突然较大的状态改变后，易使得全线列车都受到影响，从而被迫改变行车计划，影响全线运营造成大范圍晚点。

2.2 全线列车通信

该方案中，全线列车的相互之间保持实时通信。每列列车通过有线或无线传输网络向其他列车和ATS 广播自己的数据，同时又接收其他列车的广播数据，综合数据后进行联锁计算。但由于线路上列车数目多，广播信息数据变的尤为庞大，所以对通信技术的要求，速率快、带宽大、时延低。同时可以采用云平台技术，作为资源存取的中心。所有列车将列车实时信息上传到云平台，并且从云平台上下载所需要的信息，然后完成联锁计算，从而实现高效、快速、有保障的V2V通信的列车控制系统任务。

通过该方案，当线上某一列车出现问题时，其他相邻几列列车可根据当前实际运行情况做出运行计划修改，避免大幅度列车全部都改变运行策略;同时也保证列车运行的安全。

3 主要功能

3.1 联锁计算功能

基于V2V通信的列车控制系统的列车在运行过程中，VOBC根据当前列车自身和线路上其他列车的运行数据，通过相应的联锁计算得出一系列结果。并将其计算结果发送给对象控制器，控制道岔完成预先制定的动作。当列车运行驶过这个道岔后，道岔等待下一列车的控制。

3.2 移动授权功能

基于V2V通信的列车控制系统列车，VOBC拥有移动授权功能。在列车行进中，VOBC周期性地与相邻前后列车通信，虽然列车相对距离不停地变化，但是共享列车信息，VOBC时刻知道相邻两列车实时位置、速率、经过道岔权限，其自身移动授权也不断地更新。

3.3 控制模式

关于列车控制系统的模式有两种：一是VOBC为主，ATS为辅;二是ATS完全主控。

正常情况下，所有列车和轨旁设备都工作在第一种模式下。但当行进的列车收到告警信息时，VOBC会当前自己运行数据和告警数据，做风险等级评估，若风险等级高于门限时，将控制权转给ATS控制。控制中心对涉及到的所有列车进行直接调度控制，保证列车安全行驶。当全线列车恢复正常后，权限交回VOBC主控。

4 结语

随着新技术爆炸式的出现，不断地改变着我们这个社会方方面面，针对于我们城市轨道交通领域，也应该积极的融入其中，建设智慧化城市轨道。通过实现列车之间的宽带大、时延低、速率快;“云”平台共享数据资源;自主运行和调整能力，促进现代轨道交通向智能化发展。综上所述，基于V2V通信的列车控制系统将是轨道交通的主要发展方向。

参考文献

[1] 柴明东，祝陶美，王涛.基于车-车通信的CBTC系统方案研究[J].城市轨道交通研究，2019，22（05）：80-84.

[2] 罗情平，吴昊，陈丽君.基于车-车通信的列车自主运行系统研究[J].城市轨道交通研究，2018，21（07）：46-49.

[3] 李雷，林云志，王麗丽.基于车车通信的新型CBTC信号系统研究[J].机车电传动，2018（04）：50-53.

Research on Train Control System Based on V2V Communication

WAN Chang-zheng，LAI Xiao-long

（College of mobile Telecommunications Chongqing University of Posts and Telecom，  Chongqing  401520）

Abstract：As modern urban rail transit has been rushing to build and use across the country， effectively alleviating urban traffic pressure. On the other hand， the emergence of technologies such as 5G， cloud computing， big data， artificial intelligence and other technologies has also promoted the further development of rail transit technology. This paper introduces a train control system based on V2V communication， gives the system architecture， and discusses two implementation schemes of adjacent train communication and train communication on the whole network. The specific functions of the vehicle controller are analyzed， and the abnormal control problems and their solutions in practical applications are discussed.

Key words：Urban rail transit; V2V communication; vehicle controller