鄭志翠

[摘? ? 要]在新時(shí)期環(huán)境下，我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)得到了迅速發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)交通工具得到了研發(fā)和使用，動(dòng)車(chē)就是一種現(xiàn)代化交通工具，它是目前為止高端交通技術(shù)的代表。在動(dòng)車(chē)組的運(yùn)行中，自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，對(duì)動(dòng)車(chē)組使用效果有著直接影響，因此這就需要不斷對(duì)此系統(tǒng)實(shí)施深入研究。本文主要針對(duì)動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及改進(jìn)進(jìn)行分析，希望對(duì)此系統(tǒng)的研究提供幫助。

[關(guān)鍵詞]動(dòng)車(chē)組;自動(dòng)控制系統(tǒng);發(fā)展現(xiàn)狀;系統(tǒng)改進(jìn)

[中圖分類(lèi)號(hào)]U266[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]Under the environment of the new era， my country's transportation industry has developed rapidly， and more and more advanced transportation tools have been developed and used. Motor cars are a modern transportation tool， which is the representative of high-end transportation technology so far. In the operation of the EMU， the automatic control system plays an important role and has a direct impact on the use effect of the EMU. Therefore， it is necessary to continuously implement in-depth research on this system. Below， mainly analyze the development status and improvement of the EMU automatic control system， and hope to provide help in the research of this system.

[Keywords]EMU; automatic control system; development status; system improvement

隨著科技水平的不斷提高，推動(dòng)了軌道交通的領(lǐng)域迅速發(fā)展，在目前動(dòng)車(chē)組的運(yùn)行中，自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了廣泛的運(yùn)用，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)動(dòng)車(chē)組全線運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與追蹤，還能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的調(diào)整、防護(hù)和自動(dòng)駕駛等功能，這也標(biāo)志著列控系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)得到了顯著的成果。但為了確保動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)作用的充分發(fā)揮，還需要正視動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其存在的不足之處實(shí)施改進(jìn)，從而更好提高軌道交通的水平。

1 列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

對(duì)于列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）來(lái)說(shuō)，它是基于機(jī)車(chē)信號(hào)以及列車(chē)自動(dòng)的停車(chē)裝置上而發(fā)展的，在后續(xù)列車(chē)按照和現(xiàn)行的列車(chē)間離以及進(jìn)路的條件，會(huì)在車(chē)內(nèi)對(duì)容許速度的信號(hào)連續(xù)進(jìn)行顯示，并依據(jù)此信號(hào)對(duì)列車(chē)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制效果。在此系統(tǒng)中，對(duì)傳統(tǒng)地面信號(hào)實(shí)現(xiàn)了改變，將機(jī)車(chē)的信號(hào)當(dāng)作主體的信號(hào)，來(lái)對(duì)列車(chē)需要按照的速度實(shí)施遵守;此系統(tǒng)能夠有效避免因駕駛員的失誤而發(fā)生追尾等安全事故。此系統(tǒng)是具備完整性管理、控制和監(jiān)督的系統(tǒng)，它通過(guò)ATP（自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）的支持，實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)化監(jiān)控，通過(guò)ATO（自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的自動(dòng)化控制。

在列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，想要完成預(yù)期的工作，需要具備相應(yīng)工作的原理。在管理級(jí)區(qū)域ATS的模塊（定位系統(tǒng)）往往通過(guò)軟件法進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，對(duì)列車(chē)的運(yùn)行實(shí)施通信和指揮;ATP的系統(tǒng)對(duì)各種行車(chē)的命令發(fā)送與接收，保證列車(chē)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行;ATP的設(shè)備對(duì)軌旁區(qū)域ATP的設(shè)備所傳遞信號(hào)指令進(jìn)行接收，通過(guò)經(jīng)校驗(yàn)后再發(fā)送到ATO內(nèi)，實(shí)現(xiàn)部分的運(yùn)行功能完成;軌旁區(qū)域設(shè)備借助車(chē)站數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)和車(chē)站的ATC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接，而車(chē)站內(nèi)ATC的系統(tǒng)借助ATP的子系統(tǒng)能夠發(fā)出對(duì)列車(chē)檢測(cè)的命令，對(duì)有無(wú)列車(chē)實(shí)施檢查，且向車(chē)上進(jìn)行ATP的限速命令、停車(chē)定位位置的指令和門(mén)控指令等發(fā)送;最后車(chē)內(nèi)ATC的系統(tǒng)接收ATP的命令數(shù)據(jù)且實(shí)施譯碼，對(duì)列車(chē)運(yùn)行以及制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，完成最終的定位工作。

2 動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能分析

在動(dòng)車(chē)組ATC的系統(tǒng)中，當(dāng)其車(chē)速低于160km/h時(shí)選擇LKJ（運(yùn)行監(jiān)控）的系統(tǒng)，當(dāng)車(chē)速超過(guò)200km/h時(shí)，選擇ATP的系統(tǒng)，此兩等級(jí)的列控是根據(jù)列車(chē)實(shí)際前進(jìn)速度的情況互相發(fā)生切換的。當(dāng)CTCS-2ATP的子系統(tǒng)啟動(dòng)后，此時(shí)ATP的車(chē)載設(shè)備能夠進(jìn)行CTCS-2ATP內(nèi)所有功能的提供，而LKJ僅僅發(fā)揮記錄器的作用。

ATC就和人類(lèi)大腦較為相似，而CCU和人類(lèi)的神經(jīng)是相似的，大腦的所有行為都是以神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)施控制的，本文就將八節(jié)編組當(dāng)作例子進(jìn)行說(shuō)明。

在一列八節(jié)的編組動(dòng)車(chē)組中，存在中央控制的單元有兩個(gè)，主要是CCU1＼CCU2和CCU1＼CCU2，它們能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切換，而MVB的總線是一條主線且從一車(chē)一直通到八車(chē)，就和人體神經(jīng)的主動(dòng)脈差不多。在八節(jié)車(chē)輛中，MVB的總線分連接在列車(chē)的總線上，而車(chē)輛總線的MVB和各車(chē)輛內(nèi)空調(diào)、邊門(mén)與轉(zhuǎn)向架等車(chē)載的部件控制性電路實(shí)施連接。若車(chē)處于正常的狀態(tài)或者故障的狀態(tài)時(shí)，車(chē)載部件所有狀態(tài)都會(huì)從車(chē)輛的總線向列車(chē)的總線傳輸，后再傳輸至CCU，且通過(guò)數(shù)字化的形式在人機(jī)界面內(nèi)得到顯示。

若車(chē)上存在某個(gè)部件的故障，如火警、制動(dòng)的失效或者轉(zhuǎn)向架的軸溫過(guò)高等情況，信號(hào)會(huì)以MVB向CCU傳輸，而CCU就會(huì)下相應(yīng)的指令停止車(chē)組前行;若列車(chē)對(duì)危機(jī)信號(hào)接收時(shí)，就會(huì)對(duì)列控系統(tǒng)立即觸發(fā)。

ATC因?yàn)檐?chē)組的運(yùn)行危險(xiǎn)性會(huì)自動(dòng)運(yùn)算合理的命令，給車(chē)組實(shí)施命令的下達(dá)，此時(shí)中央控制的單元CCU也會(huì)對(duì)一區(qū)的緊急措施或?qū)?yīng)技術(shù)的處理實(shí)施觸發(fā)。

因此，ATC是動(dòng)車(chē)組的大腦，而CCU是動(dòng)車(chē)組的神經(jīng)，它們是密不可分的，需要兩者相互配合和協(xié)作，才能夠充分發(fā)揮其系統(tǒng)的功能。

3 我國(guó)動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

對(duì)于動(dòng)車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）來(lái)說(shuō)，它作為鐵路運(yùn)輸中基礎(chǔ)性設(shè)施，對(duì)確保列車(chē)能夠安全運(yùn)行、提升運(yùn)輸?shù)男室约皩?shí)現(xiàn)鐵路的統(tǒng)一調(diào)度指揮具有重要的作用，它也是鐵路在信息化發(fā)展中具有代表性的技術(shù)類(lèi)型。此系統(tǒng)對(duì)動(dòng)車(chē)的運(yùn)行控制發(fā)揮重要作用，是現(xiàn)階段鐵路運(yùn)輸和生產(chǎn)中的技術(shù)保障，借助此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)動(dòng)車(chē)一部分工作和全過(guò)程運(yùn)行的自動(dòng)化控制效果，提升動(dòng)車(chē)運(yùn)行的水平。在此系統(tǒng)中，動(dòng)車(chē)能夠?qū)Φ孛娴男畔⑴c命令及時(shí)獲取，對(duì)列車(chē)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)合理控制，實(shí)現(xiàn)和前車(chē)之間距離的合理調(diào)整，使其和前車(chē)保持良好的安全距離。

由于現(xiàn)階段信息技術(shù)和科技技術(shù)得到迅猛發(fā)展，諸多先進(jìn)技術(shù)在動(dòng)車(chē)運(yùn)行的控制系統(tǒng)中得到了廣泛運(yùn)用，這也是其系統(tǒng)和現(xiàn)代鐵路的各專(zhuān)業(yè)與技術(shù)間存在密切的關(guān)系。由于鐵路信號(hào)和通信技術(shù)互相融合，路線、車(chē)輛、牽引、行車(chē)、制動(dòng)、調(diào)度和指揮等相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)整合，對(duì)傳統(tǒng)列車(chē)控制技術(shù)的單一功能、分散控制、獨(dú)立的通信信號(hào)控制等模式實(shí)現(xiàn)了打破，不僅對(duì)動(dòng)車(chē)安全行駛提供了有效的保障，且對(duì)行車(chē)的自動(dòng)控制、自動(dòng)管理和運(yùn)營(yíng)效率提高等方面發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)功能的不斷完善，促進(jìn)列車(chē)運(yùn)輸朝著綜合化和自動(dòng)化方向持續(xù)發(fā)展。

對(duì)列車(chē)運(yùn)行的控制方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鐵路信號(hào)車(chē)站和區(qū)間控制的一體化發(fā)展，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)和信號(hào)技術(shù)的集成使用，構(gòu)建出具備高自動(dòng)化性能動(dòng)車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)標(biāo)志著鐵路運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化進(jìn)程，體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化的發(fā)展特點(diǎn)。

在動(dòng)車(chē)運(yùn)行中，鐵路技術(shù)的發(fā)展主要目標(biāo)是對(duì)列車(chē)運(yùn)行的速度實(shí)現(xiàn)提升，并確保列車(chē)在運(yùn)行期間具有良好的安全性和穩(wěn)定性。而列控系統(tǒng)是現(xiàn)階段鐵路運(yùn)輸行業(yè)中主要的技術(shù)和裝備部分，借助此系統(tǒng)能夠有效避免列車(chē)超出線路所規(guī)定允許的運(yùn)行速度，避免列車(chē)冒進(jìn)對(duì)信號(hào)機(jī)關(guān)閉，尤其是在目前對(duì)運(yùn)行密度、有線提速和客運(yùn)專(zhuān)線的建設(shè)中，如何提升既有列控的系統(tǒng)安全性，研究和選用適合我國(guó)鐵路運(yùn)輸要求的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是現(xiàn)階段其行業(yè)研究中需要重點(diǎn)關(guān)注的課題。

4 動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)踐問(wèn)題

盡管ATC的系統(tǒng)得到了行業(yè)的關(guān)注和使用，也是未來(lái)交通領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，但因?yàn)榇讼到y(tǒng)具有很強(qiáng)的技術(shù)性和復(fù)雜性，在目前ATC的系統(tǒng)使用中，仍然發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)還存在的一定的問(wèn)題，而這對(duì)此系統(tǒng)的使用效果就會(huì)產(chǎn)生很大影響，甚至還會(huì)導(dǎo)致一些事故的發(fā)生。如在實(shí)踐使用中，就會(huì)因?yàn)锳TP和CCU兩者的端口存在不一致的情況，信息完成CCU的處理后沒(méi)有準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)出ATP的端口具體位置，因此CCU不能對(duì)列控傳輸信號(hào)的端口準(zhǔn)確獲取。本文就以下實(shí)例為例，對(duì)ATP和CCU的并存關(guān)系實(shí)施說(shuō)明。

如某車(chē)組主要負(fù)責(zé)005次的運(yùn)行，此車(chē)組先從沈陽(yáng)站開(kāi)始動(dòng)車(chē)，它16車(chē)是主控端，且一路正常地運(yùn)行到北京西站點(diǎn)。

在17時(shí)40分，此車(chē)組自北京西開(kāi)始發(fā)車(chē)，其01車(chē)是主控端。

在17時(shí)45分，此車(chē)組運(yùn)行在北京西和涿州東的區(qū)間內(nèi)，此時(shí)司機(jī)對(duì)隨車(chē)的HMI機(jī)械師通知，報(bào)在355401車(chē)中出現(xiàn)“自ATP通信故障”情況，代碼是6148，在HMI顯示出限速100km/h圖標(biāo)類(lèi)型。

在17時(shí)46分，此時(shí)隨車(chē)的機(jī)械師至司機(jī)室對(duì)代碼以及限速的圖標(biāo)確認(rèn)，后立刻向應(yīng)急的指揮中心進(jìn)行匯報(bào)。

在17時(shí)47分，此時(shí)隨車(chē)的機(jī)械師對(duì)跟車(chē)的ATP相關(guān)人員通知，實(shí)施故障的處理。

在17時(shí)50分，相應(yīng)ATP的人員完成檢查且通知其隨車(chē)的機(jī)械師沒(méi)有查明故障的原因。

在18時(shí)24分，此車(chē)組在限速了100km/h條件下到涿州東站站點(diǎn)。

在18時(shí)53分，此車(chē)組又自涿州東站啟動(dòng)繼續(xù)前進(jìn)。

在18時(shí)57分，此時(shí)司機(jī)又通知其隨車(chē)的機(jī)械師報(bào)出355401車(chē)出現(xiàn)“自ATP通信故障”情況。

在18時(shí)58分，其隨車(chē)的機(jī)械師和ATP相關(guān)人員實(shí)施確認(rèn)。

在19時(shí)08分，此車(chē)組在限速100km/h條件下到了高碑店的東站站點(diǎn)。

在19時(shí)16分，相關(guān)ATP人員把ATP內(nèi)C3的模式進(jìn)行切除。

在19時(shí)34分，此車(chē)組自高碑店?yáng)|站啟動(dòng)后，后續(xù)的運(yùn)行一直保持良好的狀態(tài)。

對(duì)上述案例情況實(shí)施分析，發(fā)現(xiàn)存在這樣的原因。在ATP保持C2的模式條件下，此時(shí)CCU并沒(méi)有對(duì)ATP2的端口實(shí)施監(jiān)測(cè)，在ATP保持C3的模式條件下，此時(shí)CCU就對(duì)ATP2的端口信息實(shí)施監(jiān)測(cè)，若CCU沒(méi)有對(duì)此端口信息有效監(jiān)測(cè)時(shí)，就會(huì)認(rèn)作ATP的系統(tǒng)發(fā)生異常。在此車(chē)組01端位置ATP從C2轉(zhuǎn)換至C3的控制模式中，此車(chē)組主控端的01車(chē)內(nèi)CCU并未對(duì)ATP側(cè)的ATP2位置端口信息實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，此時(shí)就會(huì)認(rèn)作ATP的工作狀態(tài)是不正常的，會(huì)導(dǎo)致車(chē)組報(bào)出“自ATP通信故障”，且對(duì)車(chē)組實(shí)施100km/h的限速處理。

5 動(dòng)車(chē)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)方案

針對(duì)ATP和CCU實(shí)際端口的協(xié)議情況，雙方的廠家就實(shí)現(xiàn)規(guī)范協(xié)議的制定，對(duì)ATP和CCU的信息渠道明確，制定出雙方交換和監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)ATP和CCU通信實(shí)施修訂完善，從而有效降低信息的交換以及監(jiān)測(cè)期間異常情況的發(fā)生。同時(shí)，還研發(fā)出CCU和ATP設(shè)備傳輸?shù)亩丝冢_保CCU可以對(duì)ATP信息準(zhǔn)確采集和監(jiān)測(cè)。

在改進(jìn)的方案中，首先在CCU和ATP間進(jìn)行一輔助設(shè)備的設(shè)置，對(duì)兩個(gè)端口連接且設(shè)計(jì)為直通的一體化狀態(tài)，來(lái)對(duì)兩端口內(nèi)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、搜索和連接的傳輸。其次，在CCU的旁邊進(jìn)行一ATP和CCU的故障自修復(fù)系統(tǒng)設(shè)置，來(lái)對(duì)可能發(fā)生的故障實(shí)施監(jiān)測(cè)、控制、傳輸和記錄等，從而達(dá)到自修復(fù)和維護(hù)等功能。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)控制系統(tǒng)為動(dòng)車(chē)組的穩(wěn)定和高效運(yùn)行提供了支持，但在此系統(tǒng)的使用中往往也會(huì)存在各種因素導(dǎo)致其發(fā)生問(wèn)題，為了更好發(fā)揮其系統(tǒng)的作用，為交通運(yùn)輸提供自動(dòng)化和智能化的管控手段，就需要對(duì)其系統(tǒng)不斷加深研究，對(duì)其存在的不足不斷改進(jìn)與完善，這也是交通領(lǐng)域發(fā)展中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

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