羅 蓉，武志剛

（北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100032）

1 概述

當前，非自動化車輛段信號系統(tǒng)僅配置計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，車輛段內(nèi)試車線是配置完整獨立的ATC信號設備，在設備組成和接口通信等方面與車輛段、正線完全物理隔離。車輛段設置調(diào)車進路將列車調(diào)入試車線，試車線與車輛段之間經(jīng)過申請、允許和取消、確認等操作，完成試車線控制權(quán)交接。

而全自動運行線路的自動化車輛段配備與正線一致的信號系統(tǒng)，自動化車輛段即可視作一個聯(lián)鎖區(qū)集中站，試車線理論上可視作該聯(lián)鎖區(qū)下的非集中站，試車線與車輛段可歸屬同一系統(tǒng)控制（即車輛段信號系統(tǒng)），不再對試車線與車輛段物理隔離，可從軟件層面增加隔離措施、工作站劃分控制權(quán)限等手段實現(xiàn)業(yè)務功能，從而達到節(jié)省投資、降低維護成本、節(jié)約安裝空間、減少施工量的目的。但試車線與車輛段信號系統(tǒng)合用是否可以滿足傳統(tǒng)試車線信號系統(tǒng)的全部功能及場景實現(xiàn)，目前鮮有文獻論述，基于此，本文對自動化車輛段試車線與車輛段信號設備合用方案的適用范圍及與傳統(tǒng)試車線信號系統(tǒng)的差異進行分析。

2 設備合用方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

試車線設備包含室內(nèi)和室外兩部分。試車線與車輛段室內(nèi)設備合設，僅在車輛段控制中心（Depot Control Center，DCC）內(nèi)設置1臺試車線列車自動監(jiān)控（Automatic Train Supervision，ATS）工作站。室內(nèi)合用設備包括：聯(lián)鎖設備及維護設備、ATS分機、現(xiàn)地控制工作站設備、列車自動防護系統(tǒng)（Automatic Train Protection，ATP）/列車自動駕駛系統(tǒng)（Automatic Train Operation，ATO）計算機設備及維護設備、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（Data Communication System，DCS）設備及網(wǎng)絡管理設備、智能電源屏設備；室外設備包括：計軸、信標、信號機、人員防護開關(guān)（Staff Protection Key Switch，SPKS）、緊急停車按鈕（虛擬）、站臺門（虛擬）、清客按鈕（虛擬）、關(guān)門按鈕（虛擬）、開門按鈕（虛擬）、射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）及天線。

車輛段按照采集、驅(qū)動段內(nèi)設備的方式，對試車線室外設備進行控制，并將其狀態(tài)實時發(fā)送至車輛段區(qū)域控制器（Zone Control，ZC）等設備；試車線設置試車線ATS工作站，與車輛段ATS工作站劃分不同控制權(quán)限和范圍，其工作界面與控制權(quán)限對應，均連接至車輛段 ATS分機，與正線 ATC網(wǎng)連接，可以實現(xiàn)與車輛段各系統(tǒng)設備交互，完成試車、調(diào)試功能。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 試車線與車輛段信號系統(tǒng)合用系統(tǒng)架構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of integrated signal system of depot and test line

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)原理

2.2.1 聯(lián)鎖實現(xiàn)原理

硬件層面：試車線與車輛段共用一套聯(lián)鎖室內(nèi)設備，為實現(xiàn)更好的隔離，試車線相關(guān)的采集和驅(qū)動板卡可采用獨立板卡，并設置獨立的試車線專用聯(lián)鎖機籠，可實現(xiàn)在驅(qū)采和分布總線層面，車輛段和試車線硬件完全獨立。

軟件層面：試車線在聯(lián)鎖內(nèi)部邏輯層面被劃分成兩個獨立的控制區(qū)域，區(qū)域1為車輛段管轄范圍，完成車輛段聯(lián)鎖操作控制功能；區(qū)域2為試車線管轄范圍，完成試車線聯(lián)鎖控制功能。車輛段與試車線要完成控制權(quán)的交接才能實現(xiàn)區(qū)域1和區(qū)域2的控制權(quán)轉(zhuǎn)換。具體在軌旁設備的劃分上，試車線上的計軸、列車信號機由區(qū)域2管轄，車輛段復示試車線計軸區(qū)段狀態(tài)；試車線上的道岔、調(diào)車信號機、盡頭式阻擋信號機歸區(qū)域1管轄，試車線復示車輛段的道岔狀態(tài)。

2.2.2 ATS實現(xiàn)原理

硬件層面：試車線和車輛段共用一套ATS分機，試車線ATS工作站和車輛段ATS工作站分設。

控制區(qū)域劃分：試車線、車輛段管理區(qū)域在ATS軟件內(nèi)部可設置不同站號進行邏輯區(qū)分。

工作站界面劃分：試車線ATS工作站僅顯示試車線站場圖，該站場圖復示道岔狀態(tài)，但不顯示車輛段控制的調(diào)車信號機、盡頭終端信號機元素；車輛段ATS工作站同時顯示車輛段、試車線站場圖，試車線區(qū)域內(nèi)僅顯示車輛段控制的道岔、調(diào)車信號機、終端信號機狀態(tài)，并復示試車線上計軸區(qū)段的占用出清狀態(tài)，不顯示試車線區(qū)域內(nèi)的列車信號機、站臺相關(guān)元素。

故障隔離措施：根據(jù)不同的站號，試車線、車輛段軌旁設備產(chǎn)生的告警僅在各自ATS工作站上顯示；對于在試車線上進行試車的車載報警，ATS可采用列車位置信息及關(guān)聯(lián)的列車ID對報警進行屏蔽，使控制中心不會接收試車線車載報警。

2.2.3 MSS實現(xiàn)原理

對于列車在試車線屏蔽相關(guān)車載報警，可在維護監(jiān)測的服務端上通過識別列車進入試車線的軌道及方向，判斷出列車是否進入試車線，從而將處于試車線的車載報警進行屏蔽。

2.2.4 ATC實現(xiàn)原理

ZC涉及安全平臺，軟硬件均為一體化設計，對外接口也均為網(wǎng)絡接口，整個車輛段和試車線被認為是同一控制區(qū)域，無法進行相關(guān)隔離。

2.2.5 無線接入實現(xiàn)原理

試車線不再單獨設置室內(nèi)外DCS設備，由車輛段DCS統(tǒng)一部署試車線軌旁RRU及天線設備，RRU與車輛段室內(nèi)BBU連接，列車進入試車線時，通過試車線部署的RRU進行車-地通信。

2.2.6 計軸實現(xiàn)原理

一般計軸設備按區(qū)段模塊化設計，各區(qū)段計軸電路獨立工作，因此，試車線和車輛段計軸區(qū)段互不影響。只有車輛段與試車線分界計軸點故障時，才會導致試車線區(qū)段和車輛段邊界的區(qū)段同時故障，但影響程度在可接受范圍內(nèi)。

2.2.7 工程設計

試車線納入車輛段聯(lián)鎖和ZC控制范圍，將試車線和車輛段均劃為全自動區(qū)域。試車線與車輛段之間的道岔上設置專用列兼調(diào)信號機，以實現(xiàn)調(diào)車和試車進路顯示。

3 方案分析

試車線用于線路信號系統(tǒng)、車輛各系統(tǒng)進行功能測試、設備調(diào)試、故障復現(xiàn)和維修確認等工作?？煞譃闇蕚湓囓噲鼍?、開始試車場景、結(jié)束試車場景。

3.1 準備試車場景分析

試車線與車輛段所屬同一管轄分區(qū)，為保證試車線和車輛段相關(guān)人員職責清晰，流程獨立，試車線的控制權(quán)仍需要試車線和車輛段進行權(quán)限交接，按照雙重控制設置。試車線人員根據(jù)調(diào)試內(nèi)容，申請和控制試車。車輛段 DCC 負責段內(nèi)運營控制和試車授權(quán)。

從軟硬件的安全性、可用性和成熟度考慮，車輛段聯(lián)鎖和 ZC 設備同時設置兩套應用軟件和接口，各系統(tǒng)采集、驅(qū)動和處理都是兼顧車輛段和試車線的同一設備及軟件邏輯，可保證聯(lián)鎖和 ZC 安全處理。同時實現(xiàn)試車線雙重控制，且控制權(quán)明確，避免試車線在同一時間控制權(quán)限和范圍重疊造成車輛段或試車線控制異常。

3.2 開始試車場景分析

信號系統(tǒng)試車：試車線獲得車輛段下發(fā)的試車線控制權(quán)，開始試車，列車可以在試車線進行信號系統(tǒng)功能測試和調(diào)試。在任何時候，僅允許一輛列車在試車線上試驗。試車線能夠測試車載信號系統(tǒng) ATP/ATO以及車載設備與車輛接口的功能，能對車載信號系統(tǒng)進行各種速度等級的列車自動休眠/喚醒、ATP 功能、全自動駕駛、ATO 自動駕駛、牽引和制動性能試驗、站臺自動發(fā)車、ATO 精確停車、模擬站間運行、自動折返（試車線兩端都能自動折返）、車門及安全門的模擬控制、遠程復位、車輛接口、車-地通信及駕駛模式間轉(zhuǎn)換、聯(lián)鎖等功能的測試。

傳統(tǒng)模式的試車線除具備正常功能驗證外，同時具備對各子系統(tǒng)的故障模擬測試、故障復現(xiàn)實驗、故障確認和軟硬件升級驗證等，均不會影響車輛段、正線的正常運營；但合用車輛段設備的試車線需要考慮測試的故障內(nèi)容、測試故障影響范圍，測試故障對車輛段日常運營的影響。測試受限功能主要包含以下內(nèi)容。

1）無法單獨實現(xiàn)信號系統(tǒng)室內(nèi)設備故障復現(xiàn)和故障確認。

2）無法單獨實現(xiàn)信號系統(tǒng)升/降級軟硬件實驗。因為試車線與車輛段為合用設備，軟硬件測試可能會造成車輛段信號系統(tǒng)宕機，控制中心頻繁報警，甚至直接影響車輛段旁的正線分區(qū)設備狀態(tài)，從而導致全線中斷，列車無法回庫等問題。

3）試車線因各系統(tǒng)故障或安裝等測試驗證情況，造成采集和驅(qū)動邏輯、接口出現(xiàn)異常情況（如：采集與驅(qū)動反邏輯、丟失或異常接地）時，都有可能使車輛段的聯(lián)鎖、ZC 等設備判斷異常，甚至設備宕機或燒壞，使整個車輛段中斷運營，無法在短時間修復，保證繼續(xù)運營。

4）系統(tǒng)改造時，試車線驗證功能受限，新增接口、設備或系統(tǒng)沒有單獨確認符合上線條件的實驗條件，新增內(nèi)容無法完全保證滿足車輛段和正線各設備要求或邏輯，線路對新增內(nèi)容的核實有可能影響正線運營。

5）特殊的實驗測試工作不能在合用車輛段設備的試車線上進行實驗，包括系統(tǒng)替換、司機培訓等。

所以合用車輛段的試車線調(diào)試為避免影響正線和車輛段運營，不能隨時進行信號系統(tǒng)故障復現(xiàn)和軟硬件升級驗證功能，需要在調(diào)試時制定相應的應急計劃、范圍評估、運營合理計劃等。各專業(yè)不能單獨利用試車線進行軟硬件正式升級前的驗證和故障排查，需要各相關(guān)專業(yè)配合同意，以免干擾其他設備影響運營。

車輛試車：列車可以在試車線進行車輛專業(yè)的專項測試，能夠測試車輛各系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的聯(lián)動功能。車輛在傳統(tǒng)試車線進行自身系統(tǒng)調(diào)試時，可以無需信號系統(tǒng)配合，甚至信號系統(tǒng)設備可以直接斷電，由車輛自身控制和防護試車調(diào)試。車輛通過合用車輛段信號設備的試車線進行試驗時，需要信號系統(tǒng)支持和配合，試車線工作站必須為列車辦理調(diào)試進路，或者設置封閉試車線范圍，使列車在試車線內(nèi)往復調(diào)試運行，否則可能造成異常故障，影響車輛段整套信號設備。

3.3 結(jié)束試車場景分析

在試車線工作站控制下，列車完成上述功能調(diào)試，停在試車線折出停車點。完成控制權(quán)交接，按照 DCC 折出回庫進路，可以全自動折返回庫，也可人工折返駕駛列車回庫，從而完成試車線功能調(diào)試。而傳統(tǒng)模式的試車線為非全自動區(qū)域，需要人工駕駛列車回庫，回庫過程中，逐步升級。

4 結(jié)束語

與車輛段合用設備的試車線相對于傳統(tǒng)試車線，能夠節(jié)省投資、降低維護成本，節(jié)約設備室安裝空間，減少施工量，但是其對于各系統(tǒng)故障工況復現(xiàn)、排查、驗證、演示和軟硬件升降級替換測試有限制要求，甚至特殊升級、故障排查無法在試車線進行，會導致此類需求在全線及場段無測試驗證，因此針對受限調(diào)試功能，需要充分評估對正線和車輛段影響范圍和程度，制定對應的應急預案和防護措施，在各系統(tǒng)、各地點相關(guān)人員協(xié)同配合和同意情況下，才能進行相關(guān)功能調(diào)試。