摘 要 介紹杭州地鐵1號線基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及該系統(tǒng)在杭州地鐵應(yīng)用情況，主要包括技術(shù)實現(xiàn)和應(yīng)用特點。

關(guān)鍵詞 地鐵、列車自動控制系統(tǒng)、應(yīng)用與實踐

杭州地鐵1號線于2012年11月24日開通試運營，是地鐵線網(wǎng)的“Y”型骨架線路，聯(lián)系了“一主三副”四個主要城市功能區(qū)， 杭州地鐵1號線一期工程線路總長度47.97km，其中主線長34.80km，支線長11.74km，共設(shè)31座車站，車輛段1座、停車場1座，控制中心1座。線路示意圖如下圖所示。該線采用由國外A公司提供核心技術(shù)，國內(nèi)Z公司總包建設(shè)的基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)（Communication Based Train Control System，以下簡稱CBTC），實現(xiàn)列車自動防護(hù)、列車自動駕駛和列車實時監(jiān)控等功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該CBTC系統(tǒng)（又稱信號系統(tǒng)）主要由列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）設(shè)備、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）設(shè)備、列車自動駕駛子系統(tǒng)（ATO）設(shè)備和聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）設(shè)備組成以及數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)（DCS）五個子系統(tǒng)構(gòu)成。

1.1 ATS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ATS子系統(tǒng)設(shè)備主要由控制中心設(shè)備、遠(yuǎn)程中央后備設(shè)備、試車線設(shè)備、時刻表編輯設(shè)備及模擬培訓(xùn)設(shè)備、設(shè)備集中站設(shè)備以及段/場設(shè)備組成，各類設(shè)備通過DCS傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換?？刂浦行脑O(shè)備主要由位于機房的網(wǎng)絡(luò)交換機、2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器（主備配置）、2臺通信服務(wù)器（主備配置）及2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（主備配置）和位于控制中心大廳的調(diào)度員工作站和大屏幕接口工作站組成；遠(yuǎn)程中央后備設(shè)備主要由設(shè)備客運中心站信號機房的接口服務(wù)器、后備主機服務(wù)器和后備通信服務(wù)器以及設(shè)于車站信號后備控制中心的調(diào)度員工作站組成；設(shè)備集中站設(shè)備主要由位于機房的接口服務(wù)器和位于車站控制室車站現(xiàn)地控制工作站和位于站臺兩側(cè)頭端墻的發(fā)車指示器（DTI）組成。在車輛段和停車場信號樓分別設(shè)置有兩套段/場ATS工作站。

1.2 ATP子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ATP子系統(tǒng)主要包括軌旁ATP設(shè)備和車載ATP設(shè)備組成，軌旁ATP設(shè)備主要由設(shè)于正線車站信號機房的4個區(qū)域控制器（ZC）組成。區(qū)域控制器ZC的結(jié)構(gòu)是一個三取二的表決系統(tǒng)，主要由應(yīng)用程序處理器單元、應(yīng)用處理器板、表決處理器板、交換存儲器板、以太網(wǎng)連接處理器以及帶本地磁盤的處理單元構(gòu)成；每列車兩端各配置一套三取二結(jié)構(gòu)的車載ATP設(shè)備，且能夠完成車載頭尾兩端的自動換向功能，換向切換時間不影響系統(tǒng)的正常運營，保證系統(tǒng)安全。每列車的一端車載設(shè)備包括：CC機架、信標(biāo)查詢（TI）天線、速度傳感器、加速度計、車載通信網(wǎng)絡(luò)、司機操作設(shè)備（TOD）和與車輛接口設(shè)備等。

1.3 ATO子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ATP子系統(tǒng)設(shè)備同樣包括軌旁和車站兩部分，軌旁ATO設(shè)備主要指設(shè)于車站站臺軌道區(qū)域的用于列車精確停車的列車位置檢測信標(biāo)；車載ATO設(shè)備主要由互為冗余的2套ATO計算模塊組成。

1.4 CBI子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

杭州地鐵1號線一期工程信號系統(tǒng)總共設(shè)有13個信號設(shè)備集中站，13個設(shè)備集中站聯(lián)鎖設(shè)備主要由設(shè)于車站信號機房的聯(lián)鎖控制器、計軸主機、各類繼電器和與用于與信號內(nèi)（如緊急停車按鈕）、外部設(shè)備（如屏蔽門、防淹門等）連接的接口交換機組成；軌旁主要由信號燈和轉(zhuǎn)轍機等設(shè)備組成。

1.5 DCS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

杭州地鐵1號線DCS子系統(tǒng)基于開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)：有線通信部分采用IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，無線通信部分采用先進(jìn)的WLAN技術(shù)——IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)。DCS子系統(tǒng)主要由骨干網(wǎng)絡(luò)、軌旁數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)和車載數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

2 技術(shù)實現(xiàn)

通過上述五大子系統(tǒng)的構(gòu)建，再加上電源系統(tǒng)的支持，該套地鐵CBTC系統(tǒng)完整地實現(xiàn)了地鐵列車自動控制系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)支持6種列車駕駛模式：ATO自動駕駛模式、ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式、IATP點式ATP駕駛模式、RM列車限速駕駛模式、NRM無ATP防護(hù)人工駕駛模式以及ATB無人自動折返模式；具備CBTC列車與非CBTC列車混跑功能；滿足正線列車運行最小90秒間隔的設(shè)計能力和120秒的出入段能力；支持聯(lián)鎖固定閉塞、點式ATP固定閉塞和自動閉塞三種列車運行方式；中央ATS具備列車跟蹤、列車運行調(diào)整、時刻表自動編輯等功能。

3 應(yīng)用特點

3.1 Y型交路設(shè)置

如上圖所示，杭州地鐵1號線一期工程為Y型線路，其運營組織方式主要有兩種：第一種為湘湖站-臨平站和湘湖站-文澤站兩個大交路運行、第二種為湘湖站-文澤路站和客運中心-臨平站大小交路運行。針對第一種兩個大交路運行方式，該CBTC系統(tǒng)通過對聯(lián)鎖信號機的優(yōu)化配置、客運中心站（兩交路交匯點）聯(lián)鎖控制器計算優(yōu)化以及中央ATS系統(tǒng)“沖突檢測”功能的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)在點式ATP運行模式三最小4分鐘的行車間隔，并實現(xiàn)了僅在聯(lián)鎖情況下列車1：1自動排列進(jìn)路功能。

3.2 遠(yuǎn)程中央ATS后備系統(tǒng)設(shè)置

該套CBTC系統(tǒng)在客運中心站設(shè)有一套遠(yuǎn)程中央ATS后備系統(tǒng)設(shè)備。通過該套系統(tǒng)設(shè)置，能夠在中央ATS系統(tǒng)癱瘓或與車站通信系統(tǒng)中斷時，實現(xiàn)對全線列車運行的監(jiān)控功能。進(jìn)一步提高了該套系統(tǒng)的技術(shù)可靠性和穩(wěn)定性。

3.3 臨時限速的優(yōu)化設(shè)置

在車站控制室綜合后備盤設(shè)置“臨時限速”按鈕，該按鈕信息接入聯(lián)鎖。當(dāng)該按鈕按下時，處于該線路進(jìn)路的保護(hù)信號將亮紅燈。在運營組織過程中，要求當(dāng)在ATS工作站上對某線路區(qū)段進(jìn)行“臨時限速”設(shè)置時，必須將對應(yīng)該線路區(qū)段的車站控制盤上的“臨時限速”按鈕按下，其主要功能為當(dāng)有CBTC列車和非CBTC列車混跑時，當(dāng)某個區(qū)段設(shè)置有ATS“區(qū)域限速”時，CBTC列車將按ATS的限速繼續(xù)運行，而對于非CBTC列車，司機將在紅燈信號機前停車，向行調(diào)確認(rèn)前方情況后方可繼續(xù)運行。因此通過該按鈕的設(shè)置，進(jìn)一步保障了列車運行組織的安全。

3.4 正線和段/場列車運行共享

通過與段/場微機聯(lián)鎖系統(tǒng)信息互聯(lián)，實現(xiàn)了正線調(diào)度員對段/場列車運行的監(jiān)督，在列車故障處理時，便于調(diào)度員及時掌握段/場列車的運行情況和備用車配備情況，有利于調(diào)度員對應(yīng)急處理時間的準(zhǔn)確估計。

3.5 ATS界面本土化顯示

該系統(tǒng)在用戶界面設(shè)計過程中，從本土化需求出發(fā)，在軌道狀態(tài)、信號機標(biāo)識、列車顯示以及進(jìn)路辦理等方面，都沿襲了國內(nèi)傳統(tǒng)信號系統(tǒng)的人機接口習(xí)慣，為運營車務(wù)人員培訓(xùn)以及現(xiàn)場使用帶來了方便。

4 結(jié)束語

信號系統(tǒng)是地鐵重要系統(tǒng)之一，對地鐵運營安全和效率有重要的影響，由國內(nèi)Z公司和國外A公司聯(lián)合建設(shè)的CBTC系統(tǒng)在沈陽、西安、成都等城市地鐵都有運用，杭州地鐵1號線自開通以來，雖然在某些方面（如進(jìn)路保護(hù)區(qū)段設(shè)置、電源設(shè)置）等方面不能完全契合運營需求，但系統(tǒng)整體運行較穩(wěn)定，基本能夠滿足運營需求。

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