賈 萍 劉德偉

(1.鄭州地鐵集團有限公司, 450016, 鄭州； 2.河南省高可信智慧城軌工程研究中心, 450016， 鄭州；3.卡斯柯信號有限公司, 200072, 上?！蔚谝蛔髡? 正高級工程師)

2019年，中國城市軌道交通協(xié)會出臺了《城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)規(guī)范》系列團體標準，上海、北京等城市也先后出臺了各自的全自動運行系統(tǒng)運營場景的規(guī)范性文件，多個正在建設(shè)全自動運行線路的城市也在編撰各自的全自動運行場景說明書。然而,目前發(fā)布的與全自動運行相關(guān)的各種標準及場景說明書基本上都是基于運營角度編制的，尚無單純站在建設(shè)角度對多系統(tǒng)間聯(lián)動進行深度融合的通用性的標準和規(guī)范。為此，本文從鄭州軌道交通的全自動運行建設(shè)出發(fā)，在調(diào)研全國多個城市全自動運行場景設(shè)計的基礎(chǔ)上，對全自動運行系統(tǒng)的聯(lián)動場景和聯(lián)動功能設(shè)計進行研究，以形成適用于建設(shè)階段的聯(lián)動場景及功能設(shè)計文件。

1 設(shè)計思路

1) 明確適用階段。聯(lián)動場景及功能設(shè)計首先應(yīng)適用于全自動運行線路建設(shè)，同時可作為后續(xù)運營階段編制相關(guān)規(guī)章的參考性文件。

2) 明確適用范圍。設(shè)計要具有通用性，要能面對不同特點和需求的全自動運行線路，能夠適用不同廠家的設(shè)備，不局限于特定的設(shè)備供應(yīng)商。

3) 明確場景編制的重心。應(yīng)強調(diào)聯(lián)動功能，應(yīng)結(jié)合不同的場景，從基本場景描述、基本流程和各核心專業(yè)的功能分配等方面進行描述。

4) 明確場景類別。應(yīng)參考場景說明書，將運營場景劃分為正常場景、故障場景和應(yīng)急場景等不同類型，各場景應(yīng)給出明確的定義。

5) 明確場景的設(shè)置原則。應(yīng)體現(xiàn)全自動運行的特點，重點強調(diào)具有系統(tǒng)聯(lián)動功能的場景和對運營有重大影響的場景，僅需人工介入和人員組織的場景不作描述。

6) 明確設(shè)計的深度和寬度。僅明確全自動運行系統(tǒng)做什么(即需要實現(xiàn)的功能)，而對具體怎么做(即詳細的功能實現(xiàn)方式)不做描述；設(shè)計故障場景時，不考慮冗余設(shè)備單一故障及多重故障疊加的情況，僅考慮設(shè)備的單點故障或因停電等原因引起的設(shè)備完全故障。

7) 明確各類場景的功能。為便于梳理和驗證，應(yīng)明確正常場景下描述的功能為各系統(tǒng)所必須具備的正常功能，故障場景和應(yīng)急場景下描述的功能為滿足特定場景所需的特定功能。與正常場景相同的功能在故障場景和應(yīng)急場景應(yīng)省略，以避免重復和遺漏；同時，不應(yīng)對功能作重復驗證。

2 設(shè)計的前提條件

建設(shè)全自動運行線路，應(yīng)以運營需求為導向，而設(shè)計先行、制定標準已是業(yè)內(nèi)的共識。在開展全自動運行線路系統(tǒng)聯(lián)動功能設(shè)計時，必須全面梳理全自動運行系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),以及與車地無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)設(shè)計，并基于此開展各專業(yè)的聯(lián)動及接口設(shè)計。

2.1 全自動運行系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

全自動運行系統(tǒng)包含車輛、信號、通信、綜合監(jiān)控、站臺門、車輛段工藝設(shè)備(如車庫門、洗車機等)等核心專業(yè)。開展聯(lián)動功能設(shè)計，首先要結(jié)合線路整體情況、網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介、各系統(tǒng)專業(yè)歸屬、運營需求等情況，定義各核心專業(yè)之間的接口形式及傳輸內(nèi)容。

以鄭州軌道交通10號線為例，其全自動運行系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

注：ATS——列車自動監(jiān)控；BAS——環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；CCTV——閉路電視；FAS——火災(zāi)報警系統(tǒng)；PIS——乘客信息系統(tǒng)；IBP——綜合后備盤；TCMS——列車控制與管理系統(tǒng)；TETRA——泛歐集群無線電；WLAN——無線局域網(wǎng)；LTE——長期演進；①——信號信息；②——車輛監(jiān)測信息；③——CCTV攝像頭視頻/告警信息；④——乘客信息/緊急文本信息；⑤乘客緊急對講/遠程廣播；⑥——車輛維護信息。

2.2 車地無線傳輸網(wǎng)絡(luò)

目前城市軌道交通行業(yè)內(nèi)使用的車地無線傳輸媒介有LTE、WLAN、TETRA 3種，其傳輸業(yè)務(wù)包含內(nèi)容如表1所示。

不同城市軌道交通線路的車地傳輸媒介和專業(yè)歸屬可能有所相同，需結(jié)合線路的實際情況確定車地無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)穆窂郊皟?nèi)容。本文提出的城市軌道交通車地無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 聯(lián)動功能及聯(lián)動場景設(shè)計思路及側(cè)重點

1) 落實聯(lián)動場景基本流程應(yīng)具有通用性的設(shè)計思路。本文以正常場景下的洗車作業(yè)設(shè)計為例予以說明。按時序劃分，洗車作業(yè)可以分為先洗車后入庫、先入庫后洗車2種方式。洗車時，不同的城市軌道交通線路應(yīng)根據(jù)其車輛段/停車場的站場實際進行路徑設(shè)計，又可分為先通過洗車庫后折返洗車、先洗車后折返通過洗車庫、洗車并通過洗車庫3種洗車作業(yè)運行路徑。因此，設(shè)計時應(yīng)對3種洗車情況在基本流程上分別進行描述，以保證洗車流程具有通用性。

表1 車地無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)類型及其承載業(yè)務(wù)

注：CC——車站控制器；ISCS——綜合監(jiān)控系統(tǒng)；OCC——運營控制中心；TAU——車載接入單元；PA——公共廣播；①——信號車載信息；②——車輛調(diào)度信息；③——車輛維護信息；④——緊急文本信息；⑤——視頻聯(lián)動信息；⑥——車載CCTV視頻信息；⑦——下發(fā)至車載的PIS信息；⑧——遠程列車廣播語音及相關(guān)數(shù)據(jù)信息；⑨——乘客緊急對講語音及相關(guān)數(shù)據(jù)信息；⑩——車輛本地列車廣播及本地乘客緊急對講接聽；——車載電子地圖信息。

2) 落實聯(lián)動功能分配應(yīng)具有通用性的設(shè)計原則。以列車的停車功能為例，列車可以采用自身的零速信號或信號系統(tǒng)提供的零速信號控制停車，但因信號集成商設(shè)計理念存在差異，其提供給列車的零速信號方式并不完全一致。為實現(xiàn)該功能分配上的通用性，可采用包容性描述，在異常處理及注意事項上做如下要求：列車優(yōu)先采用信號系統(tǒng)提供的零速信號；若信號系統(tǒng)未提供零速信號或零速信號故障，則可采用車輛制動系統(tǒng)提供的零速信號。再以信號系統(tǒng)控制列車在區(qū)間自動停車為例，不同設(shè)備信號集成商控制列車的方式不同，設(shè)計時也應(yīng)采用包容性描述，只要求結(jié)果，不體現(xiàn)實現(xiàn)方式，即在信號系統(tǒng)功能分配中做如下要求：應(yīng)具備人工遠程操作下區(qū)間運行列車主動停車的功能。

3) 落實以自動聯(lián)動為重心的設(shè)計思路。以列車為例，列車上傳到車輛調(diào)度工作站的報警和故障信息有數(shù)千條。在綜合考慮車輛設(shè)備供應(yīng)商、信號設(shè)備供應(yīng)商、業(yè)主單位的不同建議后，確定僅對影響正常運營、造成列車停車的有聯(lián)動功能的信息作分類描述和設(shè)計。按此原則，對列車發(fā)生受電弓異常降弓、牽引系統(tǒng)故障、制動系統(tǒng)故障、輔助逆變器故障、車載PIS(包括車載廣播、車載視頻監(jiān)控)故障、煙火報警系統(tǒng)故障、障礙物檢測裝置故障、列車照明/空調(diào)故障、列車車門故障、列車關(guān)鍵微型斷路器斷開故障、列車TCMS通信故障等11個故障場景進行聯(lián)動設(shè)計。而僅有報警信息但不影響正常運營的列車故障不在聯(lián)動場景和功能考慮范圍內(nèi)。但為了指導運營，該類列車故障需要在運營文本中有所體現(xiàn)。

4) 全自動運行線路的特點之一是具有各種場景(特別是設(shè)備故障或應(yīng)急場景)的視頻聯(lián)動功能，以便讓OCC調(diào)度、車場調(diào)度及車站值班員能夠及時掌握現(xiàn)場情況。對于視頻聯(lián)動功能的設(shè)計，應(yīng)從視頻自動聯(lián)動時機、人工調(diào)看時機及聯(lián)動方式等方面予以考慮?？蓪β?lián)動方式進行優(yōu)化設(shè)計，將聯(lián)動方式分為自動聯(lián)動和半自動聯(lián)動兩種，并根據(jù)運營調(diào)度的需求在不同的工位上按需采用其中一種方式,以實現(xiàn)視頻聯(lián)動。發(fā)生報警故障/事件后，調(diào)度根據(jù)情況確定需要調(diào)看現(xiàn)場的視頻畫面時，ISCS應(yīng)只將報警后視頻聯(lián)動報警信息推送至調(diào)度工位，調(diào)度根據(jù)需求人工點擊選擇視頻聯(lián)動畫面，以避免設(shè)備故障時系統(tǒng)自動聯(lián)動大量的視頻畫面，對調(diào)度的正常工作造成干擾。

5) 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮實施的必要性和性價比。以軌旁廣播設(shè)置為例，區(qū)間道岔區(qū)域內(nèi)根據(jù)運營需求只設(shè)置廣播，這足以滿足設(shè)備維護時運營人員和維護人員間的聯(lián)系需求。但如果在區(qū)間其他區(qū)域內(nèi)僅設(shè)置廣播而不設(shè)攝像頭，應(yīng)急疏散時調(diào)度無法了解線路區(qū)間的情況，不便于指揮人員疏散。如在區(qū)間布置攝像頭，其布置原則、必要性和建設(shè)成本等都是設(shè)計時需要考慮的重點。再以列車喚醒功能設(shè)計為例，列車喚醒時是否需要做動態(tài)測試是其需要考慮的重點，為此，本文對傳統(tǒng)有人駕駛線路和全自動運行線路進行了分析，以判斷動態(tài)測試是否具有必要性，最終確定列車喚醒時不做動態(tài)測試。

6) 對信號系統(tǒng)在不同場景下的處置方式作進一步細化。應(yīng)全面分析信號系統(tǒng)在列車進站、出站、停站、正線區(qū)間運行及場段運行等不同場景下的行車處置原則。如設(shè)計中存在差異，應(yīng)做明確描述和說明。

7) 進一步完善各系統(tǒng)的功能。例如，全自動洗車作業(yè)場景下對車庫門的控制是新的研究課題，為了進一步提高信號系統(tǒng)的可用性和安全性，應(yīng)確定信號系統(tǒng)聯(lián)動打開、人工確認后聯(lián)動關(guān)閉這一原則。洗車庫庫門狀態(tài)由信號系統(tǒng)采集，同時洗車庫庫門的狀態(tài)需納入洗車機的控制回路中。

4 設(shè)計成果

根據(jù)設(shè)計思路，基于對聯(lián)動功能及運營場景的分析，本文形成了全自動運行系統(tǒng)的聯(lián)動場景及功能文件，其中包括正常場景21類、故障場景24類及應(yīng)急場景18類，如圖3所示。

a) 正常場景

注：SPKS——人員防護開關(guān)。

c) 應(yīng)急場景

5 結(jié)語

全自動運行系統(tǒng)聯(lián)動場景和聯(lián)動功能的設(shè)計研究站在系統(tǒng)聯(lián)動的角度，為全自動運行系統(tǒng)的建設(shè)提供指導意見,并明確各核心專業(yè)所需要完成的聯(lián)動功能。因此，此設(shè)計方案具有很強的通用性，對于規(guī)范全自動運行各核心專業(yè)的功能需求具有指導性意義。同時，此設(shè)計方案也可作為后期運營規(guī)則編制的參考性文件，可結(jié)合具體線路的運營流程、崗位職責劃分、規(guī)章制度等，編制適用于本線路的運營文本文件。