劉慶

摘 要：CBTC信號系統(tǒng)的車載設(shè)備的核心設(shè)備包括車載ATP、ATO、ZC與軌旁設(shè)備，隨著信號系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展，CBTC信號系統(tǒng)已經(jīng)成為主流，車載ATP、ATO、ZC與軌旁設(shè)備的技術(shù)日漸成熟。本文主要對車載ATP、ATO、ZC與軌旁設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：CBTC；ATP；ATO；ZC；DSU

1 車載系統(tǒng)的特點(diǎn)

車載系統(tǒng)的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

使用無線系統(tǒng)進(jìn)行車地間的雙向連續(xù)通信，實(shí)現(xiàn)對列車的連續(xù)監(jiān)控，通過列車自主定位，并對列車通過實(shí)際位置進(jìn)行分隔，基于速度-距離曲線對列車提供超速防護(hù)，在保證列車安全的前提下有效縮短追蹤距離；ATO自動駕駛功能：能自動控制列車的起動、巡航、精確停車以及車門和屏蔽門的自動打開和關(guān)閉，以滿足高效、節(jié)能、舒適的運(yùn)營要求。

2 系統(tǒng)簡介

2.1 車載列車自動防護(hù)（Automatic Train Protection，簡稱ATP）

車載列車自動防護(hù)是保證列車安全運(yùn)行的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)為列車計(jì)算速度-距離曲線并監(jiān)督列車速度，以保證列車在速度和空間上的安全。同時，車載ATP還負(fù)責(zé)監(jiān)督車門和站臺安全門的狀態(tài)、監(jiān)督列車的后溜等。

2.2 車載列車自動駕駛（Automatic Train Operation，簡稱ATO）

車載列車自動駕駛是負(fù)責(zé)列車自動運(yùn)行的子系統(tǒng)，根據(jù)速度-距離曲線及ATO算法所計(jì)算出的ATO曲線來控制列車運(yùn)行。當(dāng)列車運(yùn)行于ATO模式下時，列車的運(yùn)行安全依然由車載ATP進(jìn)行保證。

2.3 區(qū)域控制器（ZC）

ZC的主要任務(wù)是保證列車在系統(tǒng)控制的線路內(nèi)安全運(yùn)行，為每列通信列車提供一個移動授權(quán)（MA），車載控制器VOBC將列車的位置與運(yùn)行方向發(fā)送給ZC，ZC綜合各方面的參數(shù)來決定每列車的MA，ZC再向車載控制器VOBC發(fā)送列車的MA，車載控制器VOBC負(fù)責(zé)列車在MA范圍內(nèi)運(yùn)行。ZC系統(tǒng)從系統(tǒng)架構(gòu)上支持一個ZC與多個CI相接的方式，可以根據(jù)項(xiàng)目情況的不同，通過數(shù)據(jù)配置的方式進(jìn)行設(shè)備配置。最高能力滿足同一ZC范圍內(nèi)同時運(yùn)行40組列車。ZC上電后需與DSU建立通信，確認(rèn)ZC的數(shù)據(jù)版本與DSU一致后，才能夠正常運(yùn)行。ZC支持不同級別的列車在線路上混合運(yùn)行，并根據(jù)相應(yīng)的原則為列車計(jì)算移動授權(quán)。

2.4 數(shù)據(jù)存儲單元（DSU）簡介

數(shù)據(jù)存儲單元采用2乘以2取2結(jié)構(gòu)的安全計(jì)算機(jī)平臺。主要功能包含管理和存儲全線數(shù)據(jù)庫版本，接收和存儲ATS的臨時限速指令，將臨時限速指令分發(fā)給所屬的各個ZC。

3 駕駛系統(tǒng)介紹

3.1 AM模式

AM模式是ATP監(jiān)控下的列車自動運(yùn)行模式。在該模式下，ATP保證列車的運(yùn)行安全，ATO可實(shí)現(xiàn)列車在區(qū)間的自動運(yùn)行、合理運(yùn)行，站臺定位停車及車門、安全門的控制。AM模式的運(yùn)行需要得到司機(jī)的人工確認(rèn)，列車駕駛員通過按壓ATO啟動按鈕來啟動列車的自動運(yùn)行。

3.2 CM模式

CM模式是ATP監(jiān)控下的人工駕駛運(yùn)行模式。在該模式下，ATP確定列車運(yùn)行的最大允許速度，司機(jī)駕駛列車在ATP保護(hù)的速度-曲線下運(yùn)行，ATP實(shí)現(xiàn)列車自動防護(hù)的全部功能。站臺停車以及車門及安全門的開關(guān)均由司機(jī)人工控制。系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)車門及安全門的聯(lián)動。

3.3 RM模式

RM模式是限制人工駕駛模式。在RM駕駛模式下，車載ATP限制列車在某一固定的低速（如25km/h）之下運(yùn)行，司機(jī)根據(jù)調(diào)度命令和地面信號顯示駕駛列車，列車運(yùn)行超過該固定的速度時，車載ATP設(shè)備對列車實(shí)施緊急制動，強(qiáng)迫列車停車。列車運(yùn)行的安全由聯(lián)鎖設(shè)備、ATP車載設(shè)備、調(diào)度人員、司機(jī)共同保證。

對于裝備CBTC系統(tǒng)設(shè)備的列車，AM自動駕駛模式、CM自動防護(hù)駕駛模式為列車正常運(yùn)行模式，RM模式為降級運(yùn)行模式。

列車運(yùn)行級別由高到低分為：

①無線連續(xù)式通信控制下ATP/ATO的運(yùn)行（簡稱CBTC級別）；

②點(diǎn)式控制下ATP/ATO的運(yùn)行（簡稱BLOC級別）；

③聯(lián)鎖級下的運(yùn)行（簡稱IL級別）。

3.4 列車運(yùn)行級別轉(zhuǎn)換

司機(jī)可以選擇和預(yù)設(shè)本次運(yùn)行的最高駕駛模式，以在不同的情況下控制列車的運(yùn)行?？蛇x的最高模式有CBTC_AM、CBTC_CM、BLOC_AM、BLOC_CM和IL_RM。默認(rèn)的最高駕駛模式為CBTC_AM模式。司機(jī)在列車停車時才可以進(jìn)行最高模式的選擇，司機(jī)通過“模式選擇上”和“模式選擇下”按鈕進(jìn)行最高模式的選擇；列車行車過程中最高模式選擇操作無效。司機(jī)進(jìn)行最高模式選擇時，VOBC系統(tǒng)將司機(jī)的選擇結(jié)果顯示在MMI上，由司機(jī)按壓“確認(rèn)”按鈕后將選擇結(jié)果設(shè)為當(dāng)前最高駕駛模式。

4 車門操作

（1）RM模式下，VOBC在列車零速，且保持制動已實(shí)施（或已實(shí)施緊急制動時），允許人工打開兩側(cè)的車門。RM下的車門開、關(guān)均需要人工操作。

（2）CM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停車窗內(nèi)），且保持制動已實(shí)施（或已實(shí)施緊急制動時），允許人工打開對應(yīng)側(cè)的車門。CM模式下的車門開、關(guān)均需要人工操作。

（3）AM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停車窗內(nèi)），且保持制動已實(shí)施，允許人工開、關(guān)對應(yīng)側(cè)的車門；當(dāng)VOBC停在ATO停車窗內(nèi)，且保持制動已實(shí)施，且門控模式開、關(guān)設(shè)在正確位置時（AA/AM），允許自動/人工開/關(guān)對應(yīng)側(cè)的車門。

（4）CM/AM模式下，當(dāng)列車安全靠站后（停在ATP停車窗內(nèi)），會進(jìn)行停站倒計(jì)時，當(dāng)?shù)竭_(dá)車門關(guān)閉時間后，如果車門尚未關(guān)閉，會在MMI上顯示車門關(guān)閉請求，以提示車門可正常關(guān)閉。

（5）退出自動駕駛，當(dāng)不滿足自動駕駛條件時，ATO會自動退出。

5 列車折返

列車折返包括人工換端、自動換端以及無人折返3種。

（1）人工換端：列車在RM模式下，或切除模式時，或未裝備VOBC設(shè)備時，只能實(shí)現(xiàn)人工換端。此時，司機(jī)駕駛列車運(yùn)行到折返區(qū)域停車后，人工關(guān)閉舊的駕駛室，并激活新的駕駛室。

（2）自動換端：列車在BLOC級別或CBTC級別運(yùn)行時，可以實(shí)現(xiàn)自動換端。根據(jù)司機(jī)的選擇以及ATO設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以人工或自動駕駛列車運(yùn)行到折返區(qū)域停車。

（3）無人折返：根據(jù)無人折返時司機(jī)所處的位置，無人折返分司機(jī)在車上的無人折返和司機(jī)在地面的無人折返。

參考文獻(xiàn)

[1]郜春海，唐濤，張建明.高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（5）：77-82.

[2]劉順.CBTC信號車載系統(tǒng)與車輛功能接口[J].工業(yè)，2015（2）：284.

（作者單位：大連地鐵有限公司）