SelTrac® CBTC 2.0中的自动化车辆段列车调度功能设计

李际俊

（上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司，上海 201206）

全自动无人驾驶系统（Full Automatic Operation，FAO）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统，是系统自动化程度的最高等级。FAO与传统驾驶系统相比，具有优化人力资源配置、降低运营人员劳动强度、提升系统安全性、提高系统可靠性、提升运营能力等优势。FAO满足IEC 62290国际标准中的GoA4级标准，车辆从唤醒到自检、出库、停站、开/关门、发车、回库、休眠、洗车等全过程由控制中心自动控制，无需司机参与，实现全自动运行，与传统的CBTC系统有明显区别。

FAO列车在车辆段/停车场需实现自动唤醒、自动休眠、自动出/入库、自动洗车、控制区域自动驾驶、全自动调车等功能。本文重点阐述SelTrac®CBTC 2.0中的自动化车辆段功能设计。

1 列车自动出库

1.1 车辆段用车计划

车辆段用车计划是车辆段调度员制定的每日上线列车及备车计划。其内容包括以下几点。

1）列车当日可用状态，包括：

可用：列车可被自动出库；

不可用：列车不可被自动出库；

备用车：在可用车数量不足时，系统将自动选择备用车自动出库。

2）列车是否早高峰回库。

3）列车回库是否优先进入维护股道。

4）列车回库目的地（在线路有两个或多个车辆段情况下）。

对于每列车的用车计划，其在列车出库后不能再被车辆段调度员修改，在列车回库后自动清除。车辆段用车计划是车辆段列车出库计划的基础输入。

1.2 列车自动出库

在每日运营开始前，系统根据当日时刻表和车辆段列车用车计划，自动编排列车出库计划。如图1所示为分配出库计划的列车。

图1 车辆段列车出库计划Fig.1 Depot train launch plan

在列车完成自动唤醒后，系统根据可用车计划搜索车辆段存车线内的可用列车和备用车，根据一定的列车出库策略，将车辆段内列车和时刻表班次关联，即完成列车出库计划的自动排列。列车出库计划关联车辆段列车和正线时刻表班次，通过正线班次计划投入时刻倒推得到列车在车辆段的发车时刻。

在车辆段列车发车之前，车辆段调度可通过列车自动监控系统（ATS）命令人工修改该列车出库计划。或者通过计划重排命令重新排列车辆段所有列车出库计划。

车辆段列车计划发车时刻到达后，ATS自动根据车辆段列车位置，所关联班次投入点和车辆段内信号设施情况，自动排列列车进路，完成车辆段列车自动出库。

1.3 列车出库策略

车辆段列车可被自动分配出库计划，需满足以下条件。

1）用车计划中该列车被定义为可用车或备用车；

2）列车当前没有其他分配；

3）列车在存车线停准；

4）列车模式为全自动运行模式（FAM）；

5）列车自动唤醒和自检状态正常；

6）列车没有被前方列车阻挡。

当列车在如下条件下，认为该列车被阻挡，即无法自动分配出库计划：

7）前方列车在用车计划被定义为不可用列车；

8）前方列车模式不是FAM；

9）前方列车自检或唤醒状态为失败；

10）前方列车关联班次的发车时间在本列车关联班次之后。

ATS实时收集车辆段内列车状态和位置，根据正线计划时刻表投入点位置和投入时间顺序，以及一定的出库策略完成列车出库计划。一般的AB股存车股道的车辆段，其典型的出库策略包括: A列位优先，同股道优先。

1.3.1 A列位优先

A列位优先策略，是指在进行车辆段列车班次关联时，其预期发车顺序为: 总是优先A列位列车先发车，在A列位列车全部发车完成后进行B列位列车发车，如图2所示。

图2 A列位优先策略Fig.2 A lane priority launch strategy

1.3.2 同股道优先

同股道优先策略是指，车辆段列车预期发车顺序为对于各个车辆段存车股道，先进行该存车股道A列位列车发车，再进行B列位列车发车。在该存车股道两列车都发车完成后，进行下一股道列车发车。

在给定出库策略的情况下，列车出库计划算法步骤如图3所示。

图3 列车出库计划自动编排流程Fig.3 Automatic depot train launch process

车辆段用车计划中，指定回库目的地车辆段列车具有最高优先级，系统优先匹配符合条件的班次，若有多列车指定回库目的地，按照出库策略排序。

车辆段用车计划中，指定早高峰回库列车具有第二优先级，系统匹配剩余未分配班次。若有多列车指定早高峰回库，系统按照出库策略排序。

系统对车辆段用车计划中剩余未匹配可用列车，按出库策略排序自动匹配班次。

若尚有未分配列车的班次，系统按出库策略分配备用列车。

2 列车自动回库

自动化车辆段需实现列车自动回库功能，即对于结束计划运营的列车，在清客确认后根据既定回库策略回到车辆段相应位置。

2.1 列车回库流程

列车自动回库的输入条件包括列车回库计划、车辆段用车计划和洗车计划，如图4所示。

图4 列车自动回库流程Fig.4 Automatic depot train stabling process

列车回库计划提供车辆段调度员输入指定班次对应回库股道。根据列车回库计划，若该班次列车由调度员指定，则该列车优先回指定股道。若指定股道不可用，则根据回库策略自动选择存车股道。

根据车辆段用车计划，若为计划维护列车，则该列车优先回检修股道。根据洗车计划，若为计划洗车列车，则该列车优先进洗车线进行自动洗车作业。洗车完成后折返回到相应存车股道。

若该列车未指定维护计划或洗车计划，则根据既定回库策略，该列车自动回到相应存车股道。

2.2 列车回库策略

采用“之字形”回库策略。“之字形”回库策略是指：回库列车优先回存车股道B列位，后续列车回该存车股道A列位。上一存车股道填满后下一存车股道同样采用先B列位后A列位的回库顺序，如图5所示。

图5 “之字形”回库策略Fig.5 Zig-zag stabling strategy

“之字形”回库策略有以下优点：若前后回库列车距离较近，在FAM模式下前后列车联锁进路相同，列车可前后追踪回库，没有联锁进路冲突和道岔搬动过程，有效提高回库效率；上、下存车线依次回库可在较短时间内填满SPKS区域，方便维护股道等区域的收车后人工作业。

2.3 列车回库冲突

ATS在组织列车回库时，需考虑列车回库目的地冲突，包括：前后列车指定同一目的地（存车股道），前序列车回到外侧股道而后序列车目的地为内侧股道，车辆段内有正在进行出库、调车等作业的反向进路列车。因此当车辆段内存车股道满足以下条件时可进行自动回库。

1）存车股道空闲；

2）存车股道未人工关闭；

3）存车股道前方没有故障道岔；

4）对于内侧存车股道，其外侧股道没有列车占有；

5）对于内侧存车股道，其外侧股道没有正在回库过程并即将到达的列车；

6）列车回库路径中没有反向进路列车。

3 小结

在FAO线路中及目前既有运营的线路，自动化车辆段列车出、入库能力是系统能力的瓶颈区域，如何提高自动化车辆段区域行车效率对于城市轨道交通行车工作具有十分重要的意义。SelTrac®CBTC 2.0系统的自动化车辆段列车调度功能综合考虑多种影响因素，合理安排多列列车出、入库冲突，避免多列列车在自动出、入库时可能会导致阻塞或死锁等情况的发生，从而提高系统运营效率，提高线路服务水平。