摘  要：随着城市轨道交通全自动运行系统的发展，控制中心调度将替代列车司机履行车辆管控职能，这对于控制中心调度的管控提出了较高的要求。文章提出一种基于全自动运行的车载综合监控系统设计方案，将每列车作为一个移动的车站，实现车辆综合监控。在此基础上，控制中心实现对所有车辆信息汇总分析，多专业综合联动，达到辅助决策，辅助应急处置，提升运营管控效率与质量的目的。

关键词：轨道交通;全自动运行;车载综合监控

中图分类号：TP277;U239.5       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）12-0166-03

Abstract：With the development of fully automatic operation system of urban rail transit，scheduler of control center will perform the train control function instead of the driver，this places higher demands on the capability of the control center. This paper presents a design of integrative supervision system with fully automatic operation，each train will be served as a mobile station to implement the integrative supervision of the train. Control center implements the information comprehensive analysis of trains and multi-system interaction，and achieves to aid decision making and emergency handling. It will improve the efficiency and quality of the operation and control.

Keywords：rail transit;FAO;train-borne system

0  引  言

全自动运行（Fully Automatic Operation，FAO）系统是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术而实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统。与传统有人驾驶的地铁列车相比，FAO列车实现了全自动化、无人干预的列车运行模式[1]。近年来，随着各种新技术在轨道交通领域的应用日益广泛，轨道交通全自动运行线路建设的技术基础越来越成熟。继上海、北京成功实践后，包括成都、南宁、武汉、宁波在内的越来越多的城市先后规划了全自动运行的线路建设。在全自动运行模式下，综合监控、车辆、信号、通信等专业都需要做出相应的调整以满足城市轨道交通列车运行自动化最高等级GoA4的要求。从调度管控角度，在全自动运行模式下综合监控可以发挥其多系统集成，多专业信息融合，多功能联动的优势，在既有系统的基础上对信号、车辆专业信息进行整合，为用户提供数据统一的综合管控平台，并在此基础上进行更加综合高效的场景管控。在对本公司参与建设的上海14号线、南宁5号线等全自动运行项目深入了解的基础上，本文就综合监控对车辆的管控方式做进一步的探讨。

1  全自动运行模式下对列车监控的需求

在有人驾驶模式下，司机是列车的主要负责人。司机通过列车控制和管理系统（TCMS）在司机室的显示界面上对列车的各种设备状态进行监视与控制，通过车载CCTV（闭路电视）系统，实现对客室的监视，通过车载PIS（乘客信息系统）、车载PA（公共广播）实现车载信息发布、语音播报。当有应急情况发生时，司机需要承担应急处置的职责。因此在有人驾驶模式下，控制中心调度对车辆信息的管控非常有限。主要通过三种途径获取车辆信息：与列车司机的对话;控制中心调看车载CCTV;行调工作站上简单的列车位置、运行模式等信息。该模式完全无法满足全自动运行系统对列车监控的需求。

全自动运行模式下，司机室取消，每列车对于全自动运行系统而言就是一个移动的车站。中央调度需要清楚地知道车辆情况，包括：车辆本身的机电系统工作状态及报警、车辆上对乘客服务的监控系统（车载PIS、车载CCTV、车载PA），以及紧急情况下或乘客需要的服务和响应等[2]。而且，司机仅负责1列列车，但是控制中心的车辆调度员需要对全线在线运行车辆进行监管。这就意味着，全自动运行系统除了要将司机从繁重的驾驶工作中解放出來，还需要通过集成系统的综合分析、场景联动等功能，降低管控难度和复杂度，提升调度员的管控效率与管控质量。这对集成系统提出了非常高的要求，特别是在应急和故障场景下，必须确保车辆调度能及时获取相关信息，辅助决策;同时要有高效的联动机制，辅助应急处置。

结合车站的建设思路，车辆同样可以采用两级调度的模式：首先在就地级（车载端），一列列车是一个独立的单元，应具有自身的整体性和自律性，而不是一个个分散的模块;其次，在中央级（地面）对所有的车辆进行统一管理。因此根据以上的行业现状及需求分析，本文提出车载综合监控系统（TISCS）的建设思路，以支持全自动运行系统对于车辆的深度管控，以及跨系统的综合联动。

2  车载综合监控系统的实现方式

2.1  系统架构

车载综合监控的系统架构如图1所示，在列车车头控制室和车尾控制室各设置一套TISCS服务器、FEP、交换机以及一体式工控机互为冗余，如果车头车尾距离较长，可配置中继器确保信息的稳定传输。一体式工控机作为后备应急手段，在紧急情况下，司机上车时可辅助司机定位、解决问题。服务器若具备隔离功能，服务器与FEP可以共用。两套TISCS服务器采用热备冗余的架构设计，正常情况下，两套TISCS均处于激活状态，但仅有一套TISCS服务器承担主控服务器职能。当列车一端的TISCS设备或软件发生故障时，另一端自动获得控制权限。同时TISCS需要具备与TCMS、车载PIS、车载PA、车载CCTV的接口，以达到对列车的监视以及除行车外的控制功能。

车载综合监控通过无线传输通道，实现与地面控制中心的信息交互。目前业内常见的无线传输技术主要有：LTE、WLAN、TETRA。例如上海新建的全自动运行线路则采用LTE与Wi-Fi互相补充的方式实现车载综合监控与地面综合监控的车地通信。

控制中心设置两台互为冗余的车辆接口服务器以及调度工作站，通过控制中心冗余交换机收集所有列车的信息并对所有在线列车信息进行综合分析处置，实现在控制中心对列车信息进行深度集成、统一调度的功能。

2.2  系统功能

在此车载综合监控系统构架下，具体实现如下接口功能。

2.2.1  车辆及车载设备的运行状态监控

（1）列车包括车载PA、车载PIS、车载CCTV、火灾报警（FAS）、空调、门控、乘客紧急对讲（IPH）、列车牵引/制动、辅助等系统，列车各系统状态信息都接入多功能车辆总线（MVB）。车载综合监控系统通过MVB获取到列车的设备信息和TCMS中的列车运行信息，并根据场景需求对部分非行车相关系统进行控制，如空调、照明等;

（2）实现对车地无线通信传输通道管理和流量监视。

2.2.2  车载PIS监控

（1）向车载PIS下发普通文本信息;

（2）在特定场景下，向车载PIS下发预编制文本信息。

2.2.3  车载PA监控

（1）向车载PA播报语音信息;

（2）在特定场景下，触发车载PA播放预录语音信息。

2.2.4  车载CCTV监控

（1）在控制中心完成对车载视频的调阅功能;

（2）在特定场景下，控制中心调度界面会弹框提示打开指定摄像机视频。

3  基于全自动运行的车辆管控功能

地面综合监控系统通过车载综合监控系统（TISCS）实现与车辆系统的接口。如前文所述，车辆调度员负责管控所有在线列车，工作强度高，导致无法面面俱到地关注所有车辆的全部信息。系统需要自动将调度人员所需关注的信息筛选并推送到调度人员面前，才能有效提高管控效率，确保管控质量。因此，在控制中心调度工作站上除了上述的监控功能，还需实现综合分析展示及联动功能。

3.1  全线车辆总览

所有的车辆信息采用统一的图形用户界面，同时在汇总画面中展示所有车辆的关键信息，包括车体号、车次号、上下行等。更重要的是能够直观显示车辆的健康状况，方便调度人员对健康度较低的车辆进行重点关注。在正常情况下，调度人员仅需通过一张汇总界面即可掌控所有车辆的关键信息。有效提高调度人员的工作效率，降低工作强度。

3.2  故障分析处置

车辆的故障种类数量非常繁多，如果将所有的报警都推送给调度人员，无疑将给调度人员带来较大的工作难度与工作强度。因此车载综合监控系统需要通过数据筛选、数据处理，对车辆故障进行分级分析处理，建议将报警分为三级：

（1）高级报警：需要重点关注、采取措施，且列车须在最近车站停车清客返回到维修车间维修;

（2）中级报警：需要注意与采取措施，允许列车完成基于运行图的一个循环后返回维修车辆段检修;

（3）低级报警：需要有维护人员纠错而不需要立刻处置的故障。允许列车完成基于运行图的整天运营后返回维修车辆段检修。

对于高级报警，可在调度工作站实现直接推送弹框，要求调度确认处理;对于中级报警，提供声音及报警内容闪烁报警，提醒调度确认处理，确认后取消声音及闪烁;对于低级报警，提供给维修人员查询分析，无须调度处置。

3.3  场景联动功能

场景管控是全自动运行系统中非常重要的部分。基于预设的场景，实现多系统间的联动，能有效提高系统调度管控效率，尤其是应急处置的效率。在设置车载综合监控系统后，涉及车辆的场景联动，经由中央调度确认，车载综合监控只需获取确认信息即可自主联动车上的相关系统动作，无须控制中心分别发送控制指令给车上的各个系统，有效提高车地指令无线传输的可靠性和无线带宽的使用效率。

以列车火灾场景为例。当车载FAS监测到列车内部发生火灾后：TCMS会将相关信息发送到TISCS;TISCS根据预设场景，将该报警信息以及对应CCTV的视频经车地无线上传至地面;调度工作站报警、弹框提示，同时显示CCTV视频;调度员确认后，将确认信息反馈至TISCS;TISCS根据场景要求联动车载PIS、车载PA进行相应的信息显示和广播。

4  结  论

全自动运行系统是后续城市轨道交通发展的趋势。基于全自动运行的车载综合监控建设目前还没有形成成熟的设计模式。上海轨道交通10号线以及14、15、18号线都在做相应的尝试。本文以将列车作为独立单元进行整体管控的角度，提出了基于全自动运行的车载综合监控系统设计，能够有效提高调度的管控效率和管控质量，为综合监控与车辆的集成方式提供了一种新的思路。

参考文献：

[1] 張海涛，梁汝军.地铁列车全自动无人驾驶系统方案 [J].城市轨道交通研究，2015，18（5）：33-37.

[2] 汪侃.对城市轨道交通无人驾驶模式下综合监控系统建设的几点思考 [J].城市轨道交通研究，2018，21（S2）：12-16.

作者简介：杜珊（1984.11—），女，汉族，福建宁德人，就职于轨道交通智慧物联事业部，经理，工程师，硕士，研究方向：城市轨道交通。