ATS仿真系統(tǒng)列車自動排列進(jìn)路技術(shù)研究

田曉莉，譚在龍，徐志根

（西南交通大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 成都 610031）

城市交通通信信號系統(tǒng)是保證行車安全和提高運輸效率的有利工具，通常被稱為軌道交通的“神經(jīng)系統(tǒng)”。列車自動監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)主要實現(xiàn)對列車運行的監(jiān)督和控制，它在提高運輸效率和保障運行安全方面起著十分重要的作用。因此，ATS系統(tǒng)能否進(jìn)行正常操作，將直接關(guān)系到列車安全。

目前我國城市軌道交通領(lǐng)域，隨著客流量的不斷增加，運營間隔不斷縮短，如何提高運營效率成為運營管理者和系統(tǒng)開發(fā)人員越來越關(guān)注的問題。自動排列進(jìn)路功能的實現(xiàn)降低了調(diào)度員的工作量，減少失誤率，從而提高ATS系統(tǒng)的效率。本文以西安一號線ATS系統(tǒng)的列車自動排列進(jìn)路模塊為例，介紹列車自動排列進(jìn)路的原理及實現(xiàn)過程。

1 列車自動排列進(jìn)路的原理

列車自動排列進(jìn)路軟件需要不斷輪詢列車信息和設(shè)備占用位置，查看是否有計劃車和頭碼車滿足自動觸發(fā)的條件。為了保證運行規(guī)律性，也要考慮運行觸發(fā)點，在正線上定義若干個觸發(fā)點，同時為正線上的每一條列車進(jìn)路分配可達(dá)節(jié)點。將列車的進(jìn)路信息存放在一個進(jìn)路文件里，并為進(jìn)路文件中配置一個觸發(fā)點文件。可由列車識別與跟蹤軟件確定列車的位置，列車自動排列進(jìn)路軟件根據(jù)列車位置首先進(jìn)行觸發(fā)時機(jī)的檢查，如果觸發(fā)時機(jī)滿足列車自動排列進(jìn)路軟件會確定列車運行觸發(fā)點，隨后進(jìn)行進(jìn)路選擇，在進(jìn)路選擇之后要進(jìn)行進(jìn)路間的沖突檢查，列車進(jìn)路選排條件檢查是命令輸入到聯(lián)鎖之間的最后一步，如果以上條件都滿足后進(jìn)路將會自動排列出來。

2 列車自動排列進(jìn)路的過程

列車自動排列進(jìn)路的過程，如圖1所示。

圖1 列車自動排列進(jìn)路的過程

2.1 列車觸發(fā)時機(jī)檢查

列車自動排列子系統(tǒng)從列車識別與跟蹤子系統(tǒng)獲取列車的位置和列車停穩(wěn)信息。若列車所處的位置是觸發(fā)點時，則繼續(xù)獲取列車所處區(qū)段的車次窗和車次信息。

在ATS系統(tǒng)中，列車的類型主要分為3種：計劃車、頭碼車和人工車。不同的列車類型，判定觸發(fā)時機(jī)是否滿足的要求也不一樣。

（1）計劃車：即在運行圖中編制出的賦予表號、車次號和線路號的列車。當(dāng)列車為計劃車時觸發(fā)時機(jī)的確定要考慮的方面較多。大體上可分為兩種情況：a.當(dāng)列車不處于停車場/車輛段時，則滿足觸發(fā)時機(jī)；b.當(dāng)列車處于停車場/車輛段時，要判定列車是否處于轉(zhuǎn)換軌的位置，當(dāng)不處于轉(zhuǎn)換軌時，則不能滿足觸發(fā)時機(jī)（停車場/車輛段不能自動排列進(jìn)路）。當(dāng)列車處于停車場/車輛段的轉(zhuǎn)換軌，且（計劃出庫時間–當(dāng)前時間）<10 min時，則觸發(fā)時機(jī)滿足。

（2）頭碼車：即賦予運行目的地及車組號的非計劃車。列車為頭碼車時，要根據(jù)列車的位置來判定是否滿足觸發(fā)時機(jī)。若列車所處的位置恰好是目的地時，則不滿足觸發(fā)時機(jī)（到達(dá)目的地不能進(jìn)行觸發(fā)）；反之，滿足觸發(fā)時機(jī)。

（3）人工車：即由調(diào)度員手動添加并人工組織運行，只賦予車組號的非計劃車。人工車不具備自動排列進(jìn)路的功能。

2.2 列車運行觸發(fā)點的確定

運行觸發(fā)點，即信號機(jī)防護(hù)方向后方一定范圍內(nèi)的設(shè)備（一般為無岔設(shè)備或道岔設(shè)備），可以進(jìn)行配置；當(dāng)列車駛過該設(shè)備開始進(jìn)行進(jìn)路自動觸發(fā)流程。

運行觸發(fā)點的設(shè)置應(yīng)該使列車在正常運行條件下以區(qū)段所允許的最高速度運行，具體應(yīng)根據(jù)列車速度和軌道長度確定。運行觸發(fā)點不能觸發(fā)的太早，否則會引起其它列車不必要的麻煩，從而影響運行效率。

運行觸發(fā)點文件包含進(jìn)路始端信號機(jī)及觸發(fā)軌等信息。本次將進(jìn)路觸發(fā)點信息以XML文件的形式存放在進(jìn)路文件中。

本文介紹的列車自動排列進(jìn)路，以西安地鐵一號線的部分線路為例進(jìn)行說明，如圖2所示。

以信號機(jī)X2902為例，介紹運行觸發(fā)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

其中，Signal station_brief表示信號設(shè)備所在站的名稱；line_brief表示信號設(shè)備所在線路號；dev_name表示信號設(shè)備名稱；Dev station_brief表示觸發(fā)區(qū)段所在站的名稱；DevName表示進(jìn)路觸發(fā)設(shè)備的名稱。

圖2 西安地鐵一號線的部分線路

2.3 列車進(jìn)路選擇

當(dāng)列車進(jìn)入觸發(fā)點請求進(jìn)路時，可以根據(jù)已配置的進(jìn)路數(shù)據(jù)被確定。因此，為每一個帶有有效目的地號的觸發(fā)點配置一條進(jìn)路。每一個具有有效目的地號的進(jìn)路還應(yīng)該配置一條替代進(jìn)路。替代進(jìn)路的配置是有必要的，因為如果該進(jìn)路被其它列車占用時，就可以根據(jù)替代進(jìn)路的優(yōu)先順序，觸發(fā)對應(yīng)的替代進(jìn)路。

每條進(jìn)路的數(shù)據(jù)以XML的形式存儲在進(jìn)路文件里，下面以圖2中S2707—S2801為例，介紹進(jìn)路文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

其中，Route no表示進(jìn)路號；StartButton station_brief表示開始信號設(shè)備的信號按鈕；EndButton station_brief表示結(jié)束信號設(shè)備的信號按鈕；StartSignal station_brief表示開始信號設(shè)備；Section station_brief表示進(jìn)路所包含的區(qū)段；TrainSubtendProtect station_brief表示進(jìn)路外方的第一個區(qū)段；ReachableNodes表示進(jìn)路的可達(dá)節(jié)點。

進(jìn)路的確定根據(jù)列車類型的不同而有所區(qū)別，頭碼車和計劃車進(jìn)路選擇的流程如圖3、圖4所示。

圖3 頭碼車選擇流程

圖4 計劃車進(jìn)路選擇流程

2.4 進(jìn)路間沖突檢查

進(jìn)路自動排列的過程中，關(guān)鍵的一步就是進(jìn)路間的沖突檢查。

頭碼車進(jìn)路沖突檢查策略：檢查當(dāng)前待排列的進(jìn)路與已經(jīng)排列出的進(jìn)路有沒有重合的區(qū)段，包括進(jìn)路內(nèi)區(qū)段和進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段有無重合。若重合則進(jìn)路沖突，聯(lián)鎖無法同時執(zhí)行進(jìn)路排列。

計劃車進(jìn)路沖突檢查策略：

（1）計劃車與頭碼車沖突檢查：檢查當(dāng)前待排列的進(jìn)路與已經(jīng)排列出的頭碼車進(jìn)路有沒有重合的區(qū)段，包括進(jìn)路內(nèi)區(qū)段和進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段有無重合。若重合則認(rèn)為進(jìn)路沖突，聯(lián)鎖無法同時執(zhí)行進(jìn)路排列。

（2）計劃車與計劃車沖突檢查：計劃車折返或出庫作業(yè)；該進(jìn)路需要進(jìn)行計劃沖突檢查。檢查時根據(jù)下一站節(jié)點選擇最近的也需經(jīng)過該節(jié)點的計劃線，若該車為計劃點，且時間在一定范圍，則認(rèn)為進(jìn)路沖突。

（3）目前并未進(jìn)行實際的進(jìn)路級別路徑的沖突檢查，計劃車仍然是根據(jù)計劃車到達(dá)節(jié)點的時間沖突檢查。

2.5 列車進(jìn)路選排條件檢查

在進(jìn)路排列命令輸入到聯(lián)鎖設(shè)備之前，還需要進(jìn)行進(jìn)路選排條件檢查，該檢查能否通過將直接影響進(jìn)路命令的執(zhí)行或拒絕。ATS系統(tǒng)開放進(jìn)路信號必須同時具備以下條件：（1）進(jìn)路內(nèi)區(qū)段的道岔區(qū)段在所需位置或可扳到所需位置；（2）進(jìn)路始端信號機(jī)未開放；（3）進(jìn)路相關(guān)按鈕檢查通過；（4）所有軌道設(shè)備均無單封、單解。列車進(jìn)路選排條件檢查流程如圖5所示。

列車經(jīng)過以上5個步驟的檢查，就可以根據(jù)列車的實際運行情況自動排列出一條滿足系統(tǒng)需求的進(jìn)路。

圖5 列車進(jìn)路選排條件檢查流程圖

3 結(jié)束語

本文介紹了ATS仿真系統(tǒng)列車自動排列進(jìn)路的方案，并詳細(xì)闡述了列車自動排列進(jìn)路的過程。在這個過程中，列車進(jìn)路選擇極為重要。列車自動排列進(jìn)路技術(shù)已經(jīng)在西安一號線一期應(yīng)用，減輕了調(diào)度人員的工作量并減少了出錯率，減緩了客流壓力，從而提高了整個系統(tǒng)的運行效率。

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