SelTrac? CBTC 2.0中的自動化車輛段列車調(diào)度功能設計

李際俊

（上海電氣泰雷茲交通自動化系統(tǒng)有限公司，上海 201206）

全自動無人駕駛系統(tǒng)（Full Automatic Operation，F(xiàn)AO）是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，是系統(tǒng)自動化程度的最高等級。FAO與傳統(tǒng)駕駛系統(tǒng)相比，具有優(yōu)化人力資源配置、降低運營人員勞動強度、提升系統(tǒng)安全性、提高系統(tǒng)可靠性、提升運營能力等優(yōu)勢。FAO滿足IEC 62290國際標準中的GoA4級標準，車輛從喚醒到自檢、出庫、停站、開/關門、發(fā)車、回庫、休眠、洗車等全過程由控制中心自動控制，無需司機參與，實現(xiàn)全自動運行，與傳統(tǒng)的CBTC系統(tǒng)有明顯區(qū)別。

FAO列車在車輛段/停車場需實現(xiàn)自動喚醒、自動休眠、自動出/入庫、自動洗車、控制區(qū)域自動駕駛、全自動調(diào)車等功能。本文重點闡述SelTrac?CBTC 2.0中的自動化車輛段功能設計。

1 列車自動出庫

1.1 車輛段用車計劃

車輛段用車計劃是車輛段調(diào)度員制定的每日上線列車及備車計劃。其內(nèi)容包括以下幾點。

1）列車當日可用狀態(tài)，包括：

可用：列車可被自動出庫；

不可用：列車不可被自動出庫；

備用車：在可用車數(shù)量不足時，系統(tǒng)將自動選擇備用車自動出庫。

2）列車是否早高峰回庫。

3）列車回庫是否優(yōu)先進入維護股道。

4）列車回庫目的地（在線路有兩個或多個車輛段情況下）。

對于每列車的用車計劃，其在列車出庫后不能再被車輛段調(diào)度員修改，在列車回庫后自動清除。車輛段用車計劃是車輛段列車出庫計劃的基礎輸入。

1.2 列車自動出庫

在每日運營開始前，系統(tǒng)根據(jù)當日時刻表和車輛段列車用車計劃，自動編排列車出庫計劃。如圖1所示為分配出庫計劃的列車。

圖1 車輛段列車出庫計劃Fig.1 Depot train launch plan

在列車完成自動喚醒后，系統(tǒng)根據(jù)可用車計劃搜索車輛段存車線內(nèi)的可用列車和備用車，根據(jù)一定的列車出庫策略，將車輛段內(nèi)列車和時刻表班次關聯(lián)，即完成列車出庫計劃的自動排列。列車出庫計劃關聯(lián)車輛段列車和正線時刻表班次，通過正線班次計劃投入時刻倒推得到列車在車輛段的發(fā)車時刻。

在車輛段列車發(fā)車之前，車輛段調(diào)度可通過列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）命令人工修改該列車出庫計劃。或者通過計劃重排命令重新排列車輛段所有列車出庫計劃。

車輛段列車計劃發(fā)車時刻到達后，ATS自動根據(jù)車輛段列車位置，所關聯(lián)班次投入點和車輛段內(nèi)信號設施情況，自動排列列車進路，完成車輛段列車自動出庫。

1.3 列車出庫策略

車輛段列車可被自動分配出庫計劃，需滿足以下條件。

1）用車計劃中該列車被定義為可用車或備用車；

2）列車當前沒有其他分配；

3）列車在存車線停準；

4）列車模式為全自動運行模式（FAM）；

5）列車自動喚醒和自檢狀態(tài)正常；

6）列車沒有被前方列車阻擋。

當列車在如下條件下，認為該列車被阻擋，即無法自動分配出庫計劃：

7）前方列車在用車計劃被定義為不可用列車；

8）前方列車模式不是FAM；

9）前方列車自檢或喚醒狀態(tài)為失?。?/p>

10）前方列車關聯(lián)班次的發(fā)車時間在本列車關聯(lián)班次之后。

ATS實時收集車輛段內(nèi)列車狀態(tài)和位置，根據(jù)正線計劃時刻表投入點位置和投入時間順序，以及一定的出庫策略完成列車出庫計劃。一般的AB股存車股道的車輛段，其典型的出庫策略包括: A列位優(yōu)先，同股道優(yōu)先。

1.3.1 A列位優(yōu)先

A列位優(yōu)先策略，是指在進行車輛段列車班次關聯(lián)時，其預期發(fā)車順序為: 總是優(yōu)先A列位列車先發(fā)車，在A列位列車全部發(fā)車完成后進行B列位列車發(fā)車，如圖2所示。

圖2 A列位優(yōu)先策略Fig.2 A lane priority launch strategy

1.3.2 同股道優(yōu)先

同股道優(yōu)先策略是指，車輛段列車預期發(fā)車順序為對于各個車輛段存車股道，先進行該存車股道A列位列車發(fā)車，再進行B列位列車發(fā)車。在該存車股道兩列車都發(fā)車完成后，進行下一股道列車發(fā)車。

在給定出庫策略的情況下，列車出庫計劃算法步驟如圖3所示。

圖3 列車出庫計劃自動編排流程Fig.3 Automatic depot train launch process

車輛段用車計劃中，指定回庫目的地車輛段列車具有最高優(yōu)先級，系統(tǒng)優(yōu)先匹配符合條件的班次，若有多列車指定回庫目的地，按照出庫策略排序。

車輛段用車計劃中，指定早高峰回庫列車具有第二優(yōu)先級，系統(tǒng)匹配剩余未分配班次。若有多列車指定早高峰回庫，系統(tǒng)按照出庫策略排序。

系統(tǒng)對車輛段用車計劃中剩余未匹配可用列車，按出庫策略排序自動匹配班次。

若尚有未分配列車的班次，系統(tǒng)按出庫策略分配備用列車。

2 列車自動回庫

自動化車輛段需實現(xiàn)列車自動回庫功能，即對于結(jié)束計劃運營的列車，在清客確認后根據(jù)既定回庫策略回到車輛段相應位置。

2.1 列車回庫流程

列車自動回庫的輸入條件包括列車回庫計劃、車輛段用車計劃和洗車計劃，如圖4所示。

圖4 列車自動回庫流程Fig.4 Automatic depot train stabling process

列車回庫計劃提供車輛段調(diào)度員輸入指定班次對應回庫股道。根據(jù)列車回庫計劃，若該班次列車由調(diào)度員指定，則該列車優(yōu)先回指定股道。若指定股道不可用，則根據(jù)回庫策略自動選擇存車股道。

根據(jù)車輛段用車計劃，若為計劃維護列車，則該列車優(yōu)先回檢修股道。根據(jù)洗車計劃，若為計劃洗車列車，則該列車優(yōu)先進洗車線進行自動洗車作業(yè)。洗車完成后折返回到相應存車股道。

若該列車未指定維護計劃或洗車計劃，則根據(jù)既定回庫策略，該列車自動回到相應存車股道。

2.2 列車回庫策略

采用“之字形”回庫策略?！爸中巍被貛觳呗允侵福夯貛炝熊噧?yōu)先回存車股道B列位，后續(xù)列車回該存車股道A列位。上一存車股道填滿后下一存車股道同樣采用先B列位后A列位的回庫順序，如圖5所示。

圖5 “之字形”回庫策略Fig.5 Zig-zag stabling strategy

“之字形”回庫策略有以下優(yōu)點：若前后回庫列車距離較近，在FAM模式下前后列車聯(lián)鎖進路相同，列車可前后追蹤回庫，沒有聯(lián)鎖進路沖突和道岔搬動過程，有效提高回庫效率；上、下存車線依次回庫可在較短時間內(nèi)填滿SPKS區(qū)域，方便維護股道等區(qū)域的收車后人工作業(yè)。

2.3 列車回庫沖突

ATS在組織列車回庫時，需考慮列車回庫目的地沖突，包括：前后列車指定同一目的地（存車股道），前序列車回到外側(cè)股道而后序列車目的地為內(nèi)側(cè)股道，車輛段內(nèi)有正在進行出庫、調(diào)車等作業(yè)的反向進路列車。因此當車輛段內(nèi)存車股道滿足以下條件時可進行自動回庫。

1）存車股道空閑；

2）存車股道未人工關閉；

3）存車股道前方?jīng)]有故障道岔；

4）對于內(nèi)側(cè)存車股道，其外側(cè)股道沒有列車占有；

5）對于內(nèi)側(cè)存車股道，其外側(cè)股道沒有正在回庫過程并即將到達的列車；

6）列車回庫路徑中沒有反向進路列車。

3 小結(jié)

在FAO線路中及目前既有運營的線路，自動化車輛段列車出、入庫能力是系統(tǒng)能力的瓶頸區(qū)域，如何提高自動化車輛段區(qū)域行車效率對于城市軌道交通行車工作具有十分重要的意義。SelTrac?CBTC 2.0系統(tǒng)的自動化車輛段列車調(diào)度功能綜合考慮多種影響因素，合理安排多列列車出、入庫沖突，避免多列列車在自動出、入庫時可能會導致阻塞或死鎖等情況的發(fā)生，從而提高系統(tǒng)運營效率，提高線路服務水平。