论车载信号与车辆系统接口分工方案

曹启滨

（北京市地铁运营公司通信信号公司，北京 100038）

城市轨道交通列车车载信号系统即列车自动控制（ATC）系统，车载ATC由列车自动防护（ATP）和列车自动驾驶（ATO）两部分构成。车载ATC系统是对列车安全精确运行起到关键控制作用的指挥棒，因此ATC系统与车辆系统存在着众多设备和管理上的分工界面，本文着重对此方面接口进行论述。

1 车载ATC系统的构成

城市轨道交通ATC系统包括车载ATC主控计算机单元、ATC网络交换机、ATC网络中继器、列车测速单元、车载信号无线通信单元（如波导系列、自由波系列等）、列车定位信标天线、车载信号显示单元、驾驶模式及操作按钮、车载信号用继电器等。

1.1 车载ATC主控计算机单元

车载主控计算机单元是ATC设备的核心，为列车安全准确运营提供授权保障。车载ATC的控制软件、数据程序存储在主机中，由主机程序对列车运行的位置、速度、线路条件、区间及车站联锁等信息进行处理，并通过主机相关的输入/输出集成电路板将ATC控制指令向各执行部件进行通信传递。车载信号控制框架如图1所示。

1.2 ATC网络交换机及网络中继器

车载信号系统的检测部件、执行元件、车辆接口、两端驾驶室主控计算机均需要实现数据通信，因此信号系统在全车均布置有以太网络，ATC网络交换机用于实现主机与各设备部件间数据通信传输。考虑到6辆编组的列车全列车长在100 m以上，为有效弥补信号传输中的损耗，需要在以太网络中布置放大单元，通常在列车连接处附近布置信号设备专用的中继器。

1.3 列车测速单元

ATC系统直接关系列车安全运营，一般车载信号ATC系统拥有与车辆相独立的速度测量装置，如编码里程计，安装在两端驾驶室第一轮对侧面，常使用在非动轮上，测速电机将检测到的速度信号变换成网络能够传送的电信号送给ATC主机处理。

1.4 车载信号无线通信单元

基于无线通信的移动闭塞系统——CBTC需要实时高速的车-地无线数据通信，无线单元用于实现列车ATC与轨旁ATC设备的通信，常见的无线通信系统有裂缝波导管系统、自由波天线系统和漏泄电缆系统。

1.5 列车定位信标天线

列车ATC通过采集地面定位信标信息来获取定位，并可以获得有效的移动授权。列车读取信标的设备是信标天线，此天线安装在列车驾驶室下方，在转向架附近水平吊装，用于与安装在走行轨内侧的定位信标实现高速点式数据上传通信。

1.6 ATC显示单元

显示单元DMI是将车载计算机输出的信息、指令以固定的文字、图形显示在ATC显示屏幕上，供列车驾驶员参考和操作决策。DMI是人-机交互的主窗口，对ATC使用起关键指引作用。

1.7 驾驶模式及操作按钮

列车驾驶模式包括CBTC、点式后备BM、人工限制RM、非限制EUM等操作模式，有自动驾驶AM、人工手动驾驶CM等操作模式。相应的模式选择有操作台上的按钮、旋钮开关、指示灯及关联的继电器等。

1.8 车载信号用继电器

车载ATC涉及的车载继电器包括有模式选择继电器，如RM、BM、CBTC、ATO选择等。包括了列车零速指示继电器、列车牵引切除与制动施加请求继电器、列车完整性继电器、激活司控钥匙继电器、车门锁闭继电器、紧急制动回路继电器等。按继电器工作性质分为操作动作系列，也包括状态指示系列。

2 车辆系统与ATC有关的部分

2.1 电源部分

列车通过第三轨或架空接触网获取高压电供列车牵引，并通过SIV辅助供电单元向车内照明、通风及其他各弱电系统单元提供专用电力支持。ATC主机、交换机、网络系统、显示单元的电力均来自车辆辅助电源，并且在车辆电源柜内配置了相应的断路器。

2.2 吊装架部分

车载ATC系统的测速电机、信标天线、无线通信单元天线属于吊装在车体外部的部件，俗称ATC车下3大件。其安装固定螺栓、接地辫、绑线柱、固定支架等均由车辆提供，因此，吊装架的牢固可靠对车辆设备安全运行影响重大。一旦支架脱焊、垮塌等会造成车体悬挂设备遗落在轨道上，将对车辆安全运营造成严重威胁。

2.3 列车各机柜箱体

列车机柜箱体包括位于驾驶室的车辆电气柜和信号ATC设备机柜、通信电台及列车广播、图像设备机柜等，还包括部分位于客室内的箱体，如列车连挂处的中继器柜、座椅下方的无线单元引线柜等。这些机柜对保护乘客和操作人员安全、设备安全防护、防尘防水等都有很重要作用。

2.4 继电器及配线

ATC作为列控重要单元，与车辆实时互动。车辆的零速信息继电器、牵引切除指令、制动施加指令、车门关闭且锁闭完好指令、列车完整性指令、紧急制动施加或缓解指令均是车辆提供的，由车辆输出给车载信号的信息。

列车ATC系统的部件间通过以太网络、列车总线实现连接，其控制线缆通过列车线缆槽按照电气布线规范综合设计布置，通常大部分的设备线缆和几乎全部的列车线缆都由车辆专业负责维护和管理，线缆与配线问题是ATC与车辆相交叉的重要部分。

3 ATC与车辆系统接口及分工

3.1 电源系统

ATC系统的电力支持完全通过车辆受流变流后输出，在无高压送电时，利用车载蓄电池供电。电源系统包括与ATC相关的各模块的断路器、接触器等，建议由车辆专业负责。ATC系统除部分部件的供电，如编码里程计测速单元、信标天线单元的低压电源是由ATC系统有关处理器板件负责供电，其余部件均分配给车辆接口方面。

3.2 ATC部件

ATC各部件均应由信号专业负责日常的维修巡检作业、故障处置、备件购置存储和使用等工作，但涉及配线和拆卸车辆地板、箱体、线缆等操作，应由信号专业提出申请，由车辆维修单位根据需要提供必要的支持与配合。

3.3 配线

一般地，车辆与信号的配线同线缆槽、同沟道铺设，线缆的分工通常由车辆维修单位统一管理，如果是信号系统单独布线，应由信号维修方负责。按钮及开关设备按照设备归属划分，但钮、键背后的配线依然需要根据线缆布局，由车辆部门统一接收管理。

3.4 继电器

ATC与车辆专业最为主要的接口就是继电器，继电器由一方控制吸起或落下，而由另一方采集继电器的状态，也就是控制继电器的一方是输出端，采集状态的一端是输入端。通常在分工界面上认为，继电器归属于令其励磁的一方，也就是将继电器的管理和维修责任归属于继电器的输入端口，输出端口仅仅负责采集继电器的状态，不负责该继电器的维修保养工作。如零速信息这一项目，列车在低于3 km/h时，ATC系统向车辆提出零速请求，要求车辆切除牵引并施加制动，这一继电器的动作是ATC主控的，因此继电器管理责任在ATC方面；当列车收到ATC请求后，完成牵引的切除和制动的施加，即保持制动到位后，触发停稳信息，这个继电器的动作就是由车辆提供的，因此停稳继电器的管理责任应属于车辆。

还有一种划分ATC与车辆的常用办法，就是依据图纸对ATC旁路圈掉的继电器归属信号方。一旦发生某个故障，相应继电器动作异常时，若表现为ATC故障，切掉ATC防护。列车在EUM非限制状态故障消失的，可以将此继电器交给ATC负责。若ATC旁路后故障现象依然存在，则一般与ATC无直接关系，建议车辆专业负责。

4 ATC与车辆系统接口常见问题及处置

轨道交通车辆在运营中发生各类影响运营情况后，需要车辆和车载信号维修人员认真分析设备存在的问题。特别是涉及接口问题的应本着实事求是、共同协作、严谨负责的科学工作态度查明原因，制定整改措施，防止故障再生。

4.1 电源问题

车载计算机突然掉电、显示屏幕黑屏，造成列车紧急制动时，可以排查供电回路。车载计算机及显示单元发生非掉电故障时，会通过指示灯位告警、触发列车紧急制动等方式反映出来，但不会自动切断电源。黑屏、掉电现象多与电源接线有关，需要彻底查明有无信号设备接头松动、插接不实现象，对应的断路器有无脱扣。如果断路器跳开，还应查明设备是否存在短路接点。

4.2 ATC部件

ATC部件损坏造成工作异常，需要对设备硬件功能、软件配置进行查验，特别注意有无外部损伤发生，如车外吊装设备可能因侵界造成划伤脱落等。

4.3 配线

车辆在高速、高震动条件下工作，接口容易发生松动，特别是按钮因频繁触动加快了线缆老化和虚接的可能性。发生配线类问题，必须及时排查紧固，并试验良好。在日常的巡视中，应强化维修责任、细化维修巡检的流程，减少和避免维修和管理松懈造成的营运故障。

4.4 继电器

车辆及ATC都有自己的行车记录软件，通过调取日志记录能够分析出列车运营过程中各部件运行状态、接口通信状态等信息。发生涉及继电器问题时，首先要调阅双方记录信息并认真分析，确认是收方还是发方造成的故障点，做出故障点继电器定位，有针对地排解。

5 总结

本文针对车载信号与车辆系统接口涉及的设备、功能以及分工进行了简要论述，针对列车上存在车辆和信号两个维修部门需要相互协作的特点，重点对接口的分工方法、接口常见问题进行了分析，对当前轨道交通车载信号与车辆专业系统的分工界面提出个人的见解。

[1] 王红光．浅谈地铁信号运营维护管理[J]．科技风，2010（15）：276-278.

[2] 冯丽娟．CBTC系统车载信号常见故障分析[J]．现代城市轨道交通，2011(2)：39-42.

[3] 李芳．南京地铁车载信号至车辆的接口功能与管理[J]．现代城市轨道交通，2008(5)：16-19.