车辆段/停车场增设全自动运行功能的分析

黄志红

车辆段/停车场增设全自动运行功能的分析

黄志红

基于目前车辆段/停车场的联锁控制方案，对车辆段/停车场作业的需求分析，通过在车辆段/停车场配置全自动运行区域，列车在该区域具备CBTC级别下的ATP/ATO功能以及ATS监控功能，并能够以ATO自动完成进出段/场的运行功能。

车辆段；停车场；全自动；CBTC

1 研究背景

目前城市轨道交通信号系统采用的基于通信的列车控制（CBTC）系统已经基本具备一定的正线自动化运行能力，但是在车辆段/停车场仍然依靠人工驾驶和计算机集中联锁控制的调度管理方式。这种运营方式的好处在于车辆段/停车场的管理相对独立，调车作业非常灵活；缺点是由于正线信号系统与车辆段/停车场的信号系统不同，列车出入车辆段/停车场分界点，需要车辆段/停车场信号系统与正线CBTC系统进行信息交互，以确认列车是否可以继续行驶，列车需要在转换轨处停车或减速，因此，运行效率不高。

国内城轨线路中，车辆段/停车场内一般采用计算机联锁设备单独控制，不配备列车自动防护/列车自动运行（ATP/ATO）设备，列车自动监控（ATS）设备对车辆段/停车场作业仅监视、不控制。场/段内设置调车信号机，所有作业均为调车作业形式，驾驶模式采用限制人工驾驶（RM）或非限制人工驾驶（NRM）模式，司机以地面信号机显示作为行车凭证，人工保证行车安全。

车辆段/停车场内每天需要进行大量的列车进出段/场的作业，非全自动的段/场作业在联锁办理完成调车进路后，完全由人工来保证运行过程中的安全。尤其在转换轨与停车列检库之间，列车的运行距离长，道岔多，这种方式存在调度员、司机工作量大以及可能的操作失误导致闯信号机等安全隐患。

因此，在车辆段/停车场配置全自动运行区域，列车在全自动区域具备CBTC级别下的ATP/ATO功能以及ATS监控功能，在列车升级CBTC后，由信号系统防护列车运行安全。

目前北京地铁14号线、7号线相继按照全自动车辆段/停车场进行实施。

2 设备配置

要实现车辆段/停车场的全自动运行，应将正线CBTC系统延伸到车辆段/停车场，需要在车辆段/停车场配置独立的区域控制器（ZC）设备、计算机联锁（CI）设备、ATS设备及车载ATP/ATO设备，与正线设置的数据存储单元（DSU）设备（包含车辆段/停车场电子地图）共同组成完整的ATC系统，纳入正线一体化管理，全自动运行区域实现车辆自动出入车辆段/停车场。车辆段/停车场的停车列检库及全自动控制区域均设置无线接入点（AP）以实现无线覆盖，以保证列车在进入全自动区域时，可以以CBTC级别进入全自动区域。列车可根据运营需求选择在全自动控制区域的运行级别。

具体需要配置的设备如下。

（1）ZC设备。负责根据CBTC列车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨道占用/空闲信息，为其控制范围内的CBTC列车计算生成移动授权（MA），保证其控制区域内CBTC列车的安全运行。

（2）联锁设备。负责完成管辖区域内的所有联锁功能，以及与轨旁ZC之间的接口和数据传输。

（3）数据通信子系统（DCS）设备，包括信号系统间通信的骨干网设备以及用于段/场内车-地通信的AP、天线。

（4）车站ATS分机及现地控制工作站、ATS派班工作站及附属设备，用于实现车辆段/停车场的ATS监控功能。

（5）在每个列检库前设置2个无源应答器用于定位升级，在段/场内设置数个无源应答器用于位置校正，保证每列车在出段/场时至少能经过1个应答器完成位置校正。

3 系统功能

3.1 车辆段/停车场的ATS监控

ATS子系统自动完成并实现列车在正线和车辆段/停车场内列车识别号的连续追踪。具备在车辆段/停车场转换轨处停车/不停车情况下的自动赋予列车识别号功能，并且ATS子系统能够根据出入库计划自动设置列车头码，自动触发停车列检库至转换轨之间的列车进路和移库调车进路，以提高段/场出入库运行效率。

3.2 信号显示

采用列调分离的方案，车辆段/停车场内设置列车进路和调车进路，CBTC列车运行采用列车进路控制，非CBTC列车运行采用列车或调车方式。进段/场列车信号机可以采用红绿黄三显示，进库、出库列车信号机采用红白黄三显示，调车信号机采用蓝白两显示。

3.3 ATS出/入库自动控制

ATS子系统根据出入库计划中指定的列车进入正线运营时间，提前若干时分（可配置），自动将列车设置为头码车，自动触发到转换轨的列车进路，命令列车运行至转换轨处后，再根据正线列车计划，自动匹配正线车次号，按照正线列车计划正常运营。

当列车正线运营结束，回到转换轨停稳时，ATS子系统根据出入库计划中指定的列车回库停车列检线，自动将列车设置为头码车，自动触发到停车列检线的列车进路，命令列车运行至停车列检线处后，列车的运行任务标识被清除，变为人工车。

4 控制模式

车辆段/停车场内划分有全自动控制区域和非全自动控制区域，其中全自动控制区域纳入ATC系统的控制范围。

4.1 ATP/ATO控制模式

车辆段/停车场信号系统具备CBTC级别的ATP/ATO功能。

车辆段/停车场的全自动控制区域内列车可采用CBTC下的自动运行驾驶（AM）模式和自动防护驾驶（CM）模式、限制人工驾驶（RM）模式或非限制人工驾驶（NRM）模式运行；非全自动控制区域内列车采用RM模式或NRM模式运行。

车辆段/停车场的CBTC列车运行根据ZC计算的移动授权控制列车运行。列车在运行过程中，信号系统实时监控进路中轨道、道岔状态，若前方轨道区段占用或道岔未锁闭在规定位置，则通知列车紧急制动，并需降级为RM模式后由司机驾驶。

4.2 ATS控制模式

车辆段/停车场ATS监控存在遥控、站控2种控制模式。

4.2.1 遥控模式

遥控指ATS系统工作正常时，将联锁机切换到“遥控”模式，此时ATS控制权转由中心控制。由ATS子系统根据行车计划，自动执行相应的控制，实现系统的全自动工作模式。

此时控制权在中心，中心调度员具有所有调车及列车进路监控权，车站值班员仅具有监视权。ATS系统可以按照当天出入库计划自动办理列车进路和移库调车进路，也可由调度员将列车进路转为人工控制，人工办理列车进路及调车进路。

4.2.2 站控模式

站控指ATS系统工作正常时，将联锁机切换到“站控”模式，此时ATS的现地工作站一方面作为联锁的上位机，提供联锁的全部功能操作，另一方面，现地工作站作为ATS子系统在车站的终端，提供ATS子系统车站级别的所有功能。

此时控制权在车辆段/停车场，车站值班员具有监控权，车站值班员可以对车辆段/停车场内所有调车及列车进路进行人工办理。此时中心只具有监视权。

5 全自动运行的意义

在车辆段/停车场转换轨与停车列检库之间配置全自动运行区域，列车在全自动区域具备CBTC级别下的ATP/ATO功能以及ATS监控功能，在列车升级CBTC后，由ATP防护列车运行安全，并能够以ATO自动完成正常运营的进出段/场的运行功能。

车辆段/停车场内分为2种作业：

（1）在日常运营的进出场/段的转换轨与停车列检库之间，采用带ATP防护的人工驾驶或者ATO自动驾驶的列车作业。列车可以在停车列检库内进行模式转换，一次性进出正线。

（2）各种联合库、工程车库、内燃机库等位置，采用调车作业，驾驶模式为RM模式（ATP限速25 km/h）或NRM模式。

根据以上分析，全自动车辆段/停车场的意义主要在于：

（1）在转换轨（出入段线）与停车列检库之间的运营列车进出段/场作业由ATP防护行车安全。

（2）日常运营列车可采用ATO驾驶模式进出车辆段，降低驾驶人员的劳动强度。

（3）车辆段作业可采用车辆段/停车场本地控制，也可纳入到控制中心控制，实现全线由控制中心统一管理。

6 总结

列车在全线（包括车辆段/停车场）实现自动化运行，有利于提高城市轨道交通的运行效率，降低人员的劳动强度，达到节能环保和可持续发展的目的，对于促进我国城市轨道交通发展有着十分重要的指导意义。

[1] GB/T12758-2004 城市城市轨道交通信号系统通用技术条件[S].

[2] GB 50157-2013 地铁设计规范[S].

[3] 建标104-2008 城市轨道交通工程项目建设标准[S].

[4] 堵建中. 新加坡地铁全自动列车控制系统[J]. 现代城市轨道交通，2006 (2).

[5] 肖衍，苏立勇. 全自动驾驶信号系统功能需求分析[J]. 铁道通信信号，2014 (12).

责任编辑 冒一平

Analysis of Automatic Train Operation Function of Depot and Parking Yard

Huang Zhihong

Based on the current interlocking control scheme for depot and parking yard, the paper makes analysis of the train operation requirements in depot and parking yard. With the arrangement of automatic train operation area in depot and parking yard, and trains acquire ATP/ATO function of CBTC level and ATS function, the trains with ATO can automatically running in and out depot and parking yard.

depot, parking yard, fully automatic, CBTC

U231.7

2015-04-30

黄志红：中铁通信信号勘测设计（北京）有限公司，工程师，北京 100036