珠三角城际铁路CTCS2+ATO系统运营探索与问题研究

岳春华 叶建斌

（广州铁路集团公司电务处，广州 510088）

珠三角城际铁路CTCS2+ATO系统运营探索与问题研究

岳春华 叶建斌

（广州铁路集团公司电务处，广州 510088）

为满足珠三角城际铁路高密度、高速度和跨线运营的需求，列车运行控制系统创造性地采用在CTCS2级列控系统基础上叠加ATO的方案（以下简称C2+ATO）。基于莞惠、佛肇铁路在调试和运营初期暴露出的ATO系统问题，分析现场问题的原因，并介绍目前工程解决方案和常见故障应急处置措施，最后，对C2+ATO系统技术规范的制定及下一步应用提出建议。

城际铁路；CTCS2；ATO；研究

1 概述

为加强珠三角区域经济一体化，进一步促进区域经济增长，规划建设连接广州、深圳、惠州、东莞、珠海等城市共计1 900 km的轨道交通网络。其中莞惠、佛肇线路已于2016年3月开通运营。

珠三角城际铁路是综合了城市轨道交通与高速铁路特点的新式轨道交通。一方面，为了形成高效大客流运输网络，城际铁路站间距短、行车密度高、运营组织灵活；另一方面，为了提供更加便捷、高效的旅客运输服务，要求运行速度达到200 km/h，并连接配备C2级列控设备的高速铁路，实现跨线运营。为此，创造性地提出在C2级列控设备的基础上叠加ATO功能的列控系统，实现列车自动驾驶、精确停车、车门与站台门联动并自动开关等功能，为确保司机精确对标停车、正确开门提供有力的技术保障，也有效减轻司机、站台客运人员的劳动强度。与C2、C3列控系统相比，C2+ATO系统是铁路向综合自动化、智能化发展的进一步尝试。

结合ATO技术首次在莞惠、佛肇铁路的应用，着重分析调试、运营初期频繁发生的系统故障及应对措施，并为该类系统的进一步推广运用提出建议。

2 C2+ATO系统和功能介绍

如图1所示C2+ATO系统以C2设备为基础进行扩展，新增地面精确定位应答器和通信控制服务器（CCS）、车载安全计算机ATO单元和车辆牵引制动接口。

C2+ATO系统与C2系统相比，新增设备及实现功能包括：1）在车站到发线每个接车方向上布置精确定位应答器，为列控车载设备提供停车位置信息和门侧信息；2）每条线增加一套通信控制服务器，控制车-地无线通信，转发车门和站台门联动信息，及将行车计划发送给列车；3）车载新增ATO处理单元，负责制定控车策略，实现自动驾驶；4）新增ATO处理单元与车辆控制接口，包括实施常用制动、施加牵引、开关动车车门等；5）新增ATP与ATO处理单元接口，负责向ATO提供列车运行状态、ATP监控曲线、司机驾驶状态、开门允许等信息；6）新增ATP处理单元与车辆车门状态接口；7）车载ATP、ATO与综合无线通信接口，用于完成站台门与车门的联动、CTC运行计划传至车载ATO。

总之，C2+ATO系统实现了列车自动驾驶、按图行车、精确停车等控制功能。与之配合，ATP系统增加车门监控功能，禁止列车在未停稳状态或超出停车窗精度时打开车门。同时，新增站台门控制功能，ATO控制站台门开关，站台门将状态信息反馈至信号系统，防护站台旅客安全。

图1　C2+ATO新培设备和接口信息

3 存在的主要问题和解决措施

图2　ATO常见故障分布情况

根据现场运营实践，以故障发生频繁程度和造成列车的延误情况来看，对运营影响最大的C2+ ATO系统故障包括站台门相关故障、车地通信故障、未对标精确停车、设备故障或外界影响导致ATO控车越标停车等，如图2所示。以下对这些故障进行详细描述和分析，并介绍目前莞惠、佛肇线采取的针对性技术措施。

1）站台门故障，造成联动失败和信号恢复等问题。

信号系统与站台门通过设置开门继电器（KMJ）、关门继电器（GMJ）、门锁闭继电器（MSBJ）、门报警继电器（MBJ）、门旁路继电器（MPLJ），实现ATO对车门和站台门联动开关，及站台门将锁闭、报警和旁路状态传递至信号系统，作为联锁、列控设备信号开放和发码条件，实现对站台门的安全防护。正常运营流程：运行计划办理营业车站，

列车进站停稳停准后，ATO自动打开车门和站台门；办完客运业务ATO自动关闭车门和站台门，CTC自动触发进路开放出站信号，列车驶出车站；运行计划通过或不办理营业车站，在该站不打开站台门。

如果列车进入股道停稳后，由于ATO因故未下达开门命令，车地通信故障，站台门故障等因素，造成站台门未自动打开，而列车停稳或进入股道延时后，CTC自动触发进路开放出站信号。若此时人工打开站台门，出站信号会恢复为关闭状态。对于办理通过信号的车站，列车运行至接近区段，站台门的状态受乘客触碰、列车震动、机械状态不稳定影响，导致MSBJ或MBJ错误落下，造成已开放的信号突然关闭，导致高速运行的动车组紧急制动，冒进信号停车，构成行车险性事件。

针对这些问题，采取一系列技术措施，取得较好效果。一是CTC进路自动触发时间由停准停稳后25 s延长至60 s，适当增加站台门联动异常时应急处置时间，减少信号恢复问题；二是由设计单位修改设计方案，将站台门旁路开关改为非自复式，便于客运员在站台门故障时应急操作；三是在信号侧将与站台门状态接口的继电器改为缓放型，减少站台门电气接点瞬间接触不良造成信号恢复故障；四是加强站台门的精调和整治，使站台门运用状态良好。

2）车地通信中断故障，影响ATO功能。

C2+ATO系统车载设备通过GSM-R网络，采用C3列控系统车地通信协议与地面新增CCS设备进行车地无线通信，实现列车与地面通信链路的建立和撤销、车门站台门同步控制信息的转发（列车与TCC之间的联系）和行车计划的转发（列车与CTC之间的联系）。由于车站电磁环境相对复杂，通信网络节点较多（CCS→有线通信接口→无线通信接口→MT→RTU→通信扩展单元→ATP）。另外，有些研制单位经验不足，造成车地通信故障频发。根据C2+ATO系统设计，列车进入车站后需要与地面进行频繁交互，完成运行计划下载、车门站台门同步打开和关闭等作业。在这些作业过程中，车地通信故障将导致ATO无法自动开门，车门站台门无法联动等问题，严重扰乱行车秩序。

通过多次优化升级车载软件通信机制，基本解决了该问题。另外，C2+ATO系统对于信息的实时性、完整性、可靠性要求高，对通信系统的丢包率、通信延迟、建链成功率等服务质量指标给出严格的规定。然而，C2+ATO线路与C3线路的无线通信相比，GSM-R网络未按交织冗余标准设计，需核准建链成功率和优化清理无线电电磁环境干扰等通信指标。

3）ATO的车辆制动参数变化，导致停车精度下降。

ATO系统需要预先配置准确的车辆制动参数，才能据此自动施加制动并停车。但车辆制动参数在列车运行过程中不断变化，从而造成ATO的制动参数与实际参数不匹配，降低停车精度。

这个问题反映出信号与车辆两个专业的相互渗透，随着列控系统智能化的提高，越来越多地掌握车辆的控制权，其与车辆的接口也越来越复杂。在铁路系统中，相对应的信号和车辆专业也应该打破壁垒，建立合作机制。首先应建立车辆设备与ATO设备同步进行参数调整的项目和范围，规定工作流程以及同步进行精调的长效工作机制；其次定期对行车数据进行分析，发现其中规律和趋势，及时做好ATO参数调整；再次根据车门和站台门实际宽度，可以适当调整ATO精确停车窗和ATP安全停车窗，提高系统可用性。

4）设备故障或外界影响，导致ATO控车越标停车。

ATO未收到行车计划等故障情况下，ATO控车停车策略发生变化，或ATO控车在外部环境发生变化，如暴雨天车辆制动性能变化造成车辆滑行且进站速度偏高等场景，可能影响ATO停车策略不对标停车或对标停车控制不到位，司机采取紧急措施后，列车仍越标停车。此类故障共发生2次，最大一次越过停车标10 m，具有较大安全风险。

为避免上述险性，首先，结合车辆制动参数，完善ATO控车软件，控制进站速度；其次，优化ATO控车策略，站内停车原则上只要收到精确定位应答器C11包，则按对标精确停车处理；再次，行车制度上规定，暴雨天等不利条件下，司机干预，采用ATP人工控车进站停车方式行车。

4 常见故障的应急处置措施

按照ATO整体设计思路，在设备正常情况下，基本不需要人工介入，ATO自动实现按图行车和车站营业开关门，但在运用过程难免会出现异常情况。因此，应急处置尤为重要，根据现场运营实践梳理细化常见的故障应急场景和措施，作为保证ATO行车安全和运输秩序的必要手段。

1）不能投入ATO运行，但可使用ATP控车。当ATO故障或ATO与车辆网络通信故障时，司机向列车调度员报告，改用ATP控车（至DMI显示ATO可用，或是在换端折返时重启C2+ATO系统），列车调度员将列车前方各车站的进路办理方式改为非自触，人工掌握进路办理时机。

2）无法自动实现车门和站台门联动。当ATO控车但开门模式为MM，ATO未收到行车计划，但车地通信正常或ATP控车对标精确停车时，列车在营业车站停稳停准后，司机立即人工按压开门按钮，人工开门，开车前人工关闭车门。

3）车门和站台门无法联动，需人工操作。按下面场景分别处理：a.当车地通信中断时，列车进站前司机联系列车长，由列车长即时联系车站客运员，当列车停稳后，车站客运员立即按规定开关站台门；b.司机发现DMI未给出停准停稳标识时，司机立即与调度员联系将本站本次列车进路触发方式改为非自触，然后移动列车对标停车。对标停车后，由司机和客运员分别打开车门、站台门，站台门打开后，调度员将本站本次列车进路改为自动触发；c.站台门故障时，车站客运员发现车门打开、站台门未开，或车门关闭、站台门未关时，立即人工打开或关闭站台门；d.车门故障时，司机发现DMI显示停稳停准标识，车门未开、站台门打开，将开门方式改为人工允许开门后，及时打开车门。

5 有关建议

C2+ATO暂行规范标准，应按现场实际运用情况进一步优化和完善，更好满足运营的需求。

信号系统与站台门设备接口关系，目前是信号系统实现站台门开关控制，站台门状态作为联锁信号开放和列控发码的条件，建议按如下原则优化：1）联锁信号开放与站台门状态不关联，由TCC根据门状态控制发码的方式进行站台门的安全防护；2）参照地铁联锁处理逻辑，因站台门导致信号恢复，CTC（或联锁）具备自动重开信号功能；3）完善CTC进路办理时机，在营业站开关门一次，作为办理发车进路必要条件，满足营业需求。

站台门设备建设标准低，设计不合理，且无明确技术标准和参数要求，导致存在系统结构性不足，难以整治，应按行车设备要求，规定详细技术指标。

随着珠三角城际铁路C2+ATO系统运营探索，进一步完善ATO的技术规范和工程标准，全面总结现场运营经验，不断完善规章制度，ATO系统必将在我国高速铁路ATP实现列车驾驶超速安全防护的基础上，得到推广使用，是高速铁路走向自动驾驶的一次飞跃，实现综合自动化、智能化。

［1］铁总科技［2013］79号 关于印发《城际铁路CTCS2+ATO列控系统暂行总体技术方案》的通知［S］.

［2］科技运函［2014］101号 科技管理部关于印发《城际铁路CTCS2+ATO列控系统测试大纲专家评审意见》的通知［S］.

In order to meet the demands for high density， high speed and line-crossing operation of intercity railways in the Zhujiang Delta region， the train control system creatively uses the CTCS2 system overlapping ATO system （C2+ATO system for short later）. This paper summarizes the problems of ATO systems for Guanhui and Fozhao railways found in commissioning and initial operation stages， analyzes the causes of the problems， and introduces the solutions and common fault emergency handling measures in projects. Finally， it puts forward the suggestion to defi ne C2+ATO system technical specifi cations and apply it in future.

intercity railway； CTCS level 2 system； ATO system； research

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.002

2016-03-28）