城市軌道交通便捷性行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)可行性研究

張靜 魯濤 唐麗萍

摘 要：截至2017年底，國內(nèi)城市地鐵運(yùn)營單位30余家，運(yùn)營線路150條，運(yùn)營里程近5000公里，運(yùn)營線路基本上使用基于無線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，最小行車間隔可達(dá)2分鐘。高密度行車間隔對(duì)設(shè)備可靠度提出了更高的要求，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)停用或聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，通常為最大限度維持運(yùn)營，列車定位、進(jìn)路準(zhǔn)備、閉塞辦理、憑證交付、日志填寫等流程過于繁瑣且安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)較多，稍有不慎將造成嚴(yán)重事故。本文就信號(hào)系統(tǒng)故障情況下，便捷性行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)的功能作用進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：信號(hào)系統(tǒng);電話閉塞;降級(jí)模式;冗余系統(tǒng)

1.成都地鐵信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

成都地鐵2010年9月27日首條線路開通，截至目前已陸續(xù)開通6條線，信號(hào)系統(tǒng)主要采用浙大網(wǎng)新、卡斯柯信號(hào)、北京交控信號(hào)系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定性詳情見下表：

當(dāng)發(fā)生以上信號(hào)故障時(shí)，將造成進(jìn)路無法觸發(fā)、信號(hào)機(jī)無法開放、列車迫停區(qū)間、聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)運(yùn)行列車位置無法監(jiān)控等情況，直接導(dǎo)致運(yùn)力及服務(wù)質(zhì)量降低，對(duì)乘客出行甚至城市交通造成嚴(yán)重影響，降低服務(wù)可靠度，影響公司形象。

2.國內(nèi)典型信號(hào)故障案例及影響

2011年9月27日上海地鐵因施工造成信號(hào)故障，采用電話閉塞法組織行車造成列車追尾事故;2012年5月31日，西安地鐵信號(hào)系統(tǒng)因電源運(yùn)行不穩(wěn)定，突發(fā)故障引起 ATS 短時(shí)失電，導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)灰顯，造成早高峰期間2號(hào)線列車最大晚點(diǎn)近40分鐘，引起社會(huì)輿論;2012年12月9日，北京地鐵13號(hào)線因信號(hào)故障，西二旗至上地站改為電話閉塞法行車，影響部分列車晚點(diǎn)，列車間隔加大。從以上案例可以看出，信號(hào)故障問題在各個(gè)城市地鐵都有發(fā)生且影響程度各有不同。亟需一套基于自動(dòng)站間閉塞原理的便捷性行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)，在主系統(tǒng)故障的情況倒切至備用系統(tǒng)，減少故障影響，以下就其原理、功能以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述。

3.行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)組成及功能

3.1系統(tǒng)組成

中央服務(wù)器設(shè)置在控制中心，設(shè)置值班主任工作站及行調(diào)工作站，提供全線列車位置監(jiān)控、運(yùn)行圖鋪畫、聯(lián)鎖區(qū)列車數(shù)計(jì)算等功能，協(xié)調(diào)全線車站終端，應(yīng)急指揮中心復(fù)式控制中心顯示，具備只監(jiān)不控功能。車站終端設(shè)置在線路各車站，提供本站及相鄰車站、區(qū)間軌道線路占用顯示、發(fā)車表示器狀態(tài)監(jiān)控、行車日志記錄、設(shè)備狀態(tài)故障報(bào)警等功能，車站終端將各站點(diǎn)信息發(fā)送到中央終端，中央服務(wù)終端對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算、整合，并下發(fā)到各車站終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通共享。

3.2閉塞方式

系統(tǒng)將線路劃分為若干個(gè)閉塞分區(qū)，按照一站一區(qū)間方式劃分閉塞分區(qū)，每個(gè)閉塞分區(qū)=前方區(qū)間+前方站線，單程閉塞分區(qū)數(shù)量=車站數(shù)-1。當(dāng)前方區(qū)間及站線空閑時(shí)，發(fā)車表示顯示允許信號(hào)，列車憑發(fā)車標(biāo)示器顯示的允許信號(hào)占用區(qū)間，占用閉塞分區(qū)后，發(fā)車表示器顯示禁止信號(hào)。當(dāng)列車出清占用閉塞分區(qū)后，該閉塞分區(qū)發(fā)車表示器由紅燈恢復(fù)綠燈顯示。

3.3功能模塊介紹

行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)主要具備接發(fā)列車、列車定位、車次編輯、自動(dòng)報(bào)點(diǎn)、參數(shù)計(jì)算等8個(gè)功能模塊，根據(jù)崗位需求及職責(zé)不同，控制中心、車站功能分為兩級(jí)設(shè)置，具體見下圖：

1）接發(fā)列車模塊

接發(fā)列車模塊主要包括：發(fā)車進(jìn)路準(zhǔn)備卡控、信號(hào)表示器強(qiáng)開/關(guān)、軌道界面刷新等功能，發(fā)車進(jìn)路準(zhǔn)備卡控，當(dāng)人員確認(rèn)進(jìn)路準(zhǔn)備妥當(dāng)后，可點(diǎn)擊相應(yīng)方向的發(fā)車進(jìn)路妥當(dāng)按鈕，提供在降級(jí)模式下的行車憑證;發(fā)車表示器強(qiáng)開/關(guān)功能，可對(duì)表示器狀態(tài)進(jìn)行人工操作;軌道界面刷新，是當(dāng)出現(xiàn)界面卡滯、延時(shí)或中央對(duì)列車車次進(jìn)行更新后無法及時(shí)顯示時(shí)，可采用該按鈕進(jìn)行刷新。

2）列車定位模塊

列車定位模塊，除包括全線列車準(zhǔn)確定位顯示外，還具備列車數(shù)量計(jì)算功能，用于計(jì)算聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)及外部區(qū)域列車數(shù)量之和是否與今日總上線數(shù)量之和一致，協(xié)助調(diào)度員進(jìn)行輔助決策。

3）車次編輯模塊

由于車號(hào)識(shí)別器只能對(duì)列車車體上的車體號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并在系統(tǒng)中生成在相應(yīng)列車車體上，行調(diào)可在系統(tǒng)上將車體號(hào)手動(dòng)編輯為車次號(hào)。

4）行車日志模塊

通常在降級(jí)模式下，需采取人工報(bào)點(diǎn)及記點(diǎn)方式，行車日志模塊具備將列車在本站出清、到達(dá)情況，通過光感探測儀進(jìn)行識(shí)別，并傳輸?shù)较到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)記錄，同時(shí)將到達(dá)、出清時(shí)間自動(dòng)報(bào)送至后、前方站。

5）運(yùn)行圖鋪畫功能

列車運(yùn)行圖根據(jù)列車在各站的到達(dá)、出清點(diǎn)自動(dòng)生成，當(dāng)日鋪畫實(shí)際運(yùn)行圖，鋪畫結(jié)束后自動(dòng)轉(zhuǎn)存為歷史運(yùn)行圖，方便后期調(diào)取、查看。

6）參數(shù)計(jì)算模塊

該模塊主要提供故障情況輔助決策數(shù)據(jù)，包括計(jì)算故障區(qū)段內(nèi)的行車間隔、運(yùn)力、旅行速度等基礎(chǔ)行車指標(biāo)，結(jié)合故障區(qū)域、持續(xù)時(shí)間等因素。

7）錄屏/回放模塊

當(dāng)兩套信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)灰顯、宕機(jī)等均無法對(duì)列車位置進(jìn)行監(jiān)控的故障時(shí)，可通過實(shí)時(shí)回放功能，將畫面定格在故障發(fā)生時(shí)刻，對(duì)灰顯區(qū)域列車進(jìn)行可視化定位，提高列車定位的準(zhǔn)確性及效率，避免定位遺漏，造成列車追尾事故的發(fā)生。

8）故障報(bào)警模塊

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，比如某些車站級(jí)終端在運(yùn)營期間與服務(wù)器斷開連接，讀寫數(shù)據(jù)庫錯(cuò)誤等，將會(huì)彈出一個(gè)信息框，點(diǎn)擊確認(rèn)后報(bào)警信息確認(rèn)框消失，在故障信息欄中顯示詳細(xì)的故障信息，同時(shí)提供歷史及優(yōu)先級(jí)故障信息查詢功能。

4. 結(jié)論

便捷性行車監(jiān)控冗余系統(tǒng)是一套基于自動(dòng)站間閉塞原理的簡易備用系統(tǒng)，主要在CBTC信號(hào)系統(tǒng)故障情況下使用，以減少主信號(hào)系統(tǒng)故障時(shí)對(duì)運(yùn)營造成的影響，目前市面各信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定性存在一定差異，可能因系統(tǒng)升級(jí)、外部環(huán)境、施工破壞等因設(shè)備本身和外部因素降低設(shè)備的可靠性。若能在新線籌備期，要求供應(yīng)商提供一套獨(dú)立內(nèi)外部設(shè)備的簡易備用系統(tǒng)，類似北京地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造工程實(shí)現(xiàn)主備倒切功能，在主系統(tǒng)故障時(shí)，備用系統(tǒng)投入使用，可一定程度上降低故障影響。本文只是在理論上對(duì)可行性進(jìn)行了研究，國內(nèi)暫無可借鑒地鐵，因此在功能上還需進(jìn)一步探索，例如光電傳感定位過于單一，可結(jié)合多種定位技術(shù)，采用新技術(shù)提高其準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]市軌道交通運(yùn)營企業(yè)運(yùn)營數(shù)據(jù)報(bào)告

[2]城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)改造倒接方案設(shè)計(jì)[J].馬永恒.微型機(jī)與應(yīng)用.2015（19）

[3]網(wǎng)絡(luò)閉塞法行車調(diào)度輔助系統(tǒng)[D]. 劉鳳鳳.華南理工大學(xué) 2013

[4]淺析光電傳感器技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用[J]. 譚文杰，崔日婷.科技風(fēng). 2012（11）