福州地铁一号线信号系统ATP与ATS接口分析

梁晓玲

摘 要：基于通信的列车控制系统属于先进的轨道交通控制系统，和传统的电气集中控制系统、计算机连锁控制系统相比，它更加集成化、智能化。为做好相应维护工作、处理系统故障，必须要进行系统地学习，并掌握相应的数据分析实践能力。本文以福州地铁一号线信号系统ATP与ATS接口为例，分析功能原理及现场实际故障，为做好系统维护、故障处理总结经验。

关键词：信号系统；ATP；ATS；接口

中图分类号：TN913 文献标识码：A

福州地铁一号线信号系统采用基于通信的列车控制系统，自试运行以来，发生了多起压道列车越站功能故障、列车提前发车无推荐速度、车辆控制系统报站错误等故障。以上故障均涉及信号系統ATP与ATS接口，下面就ATP与ATS接口进行技术分析。

一、接口原理简介

信号系统包括列车自动防护系统、即ATP子系统，列车自动运行系统、即ATO子系统，以及列车自动监控系统、即ATS子系统，其中ATP子系统包括轨旁ATP和车载ATP。ATS主要功能是实现列车任务，列车任务通过行车路径、用于乘客乘降和运营停车点的站台、站台车站点选择、折返策略、车门开启策略、停站时间和行程时间控制等来表现。列车任务控制是通过控制这些列车任务参数的ATS指令方式实现。

ATS控制包括对站台的控制和对列车的控制：

1.对站台的控制：选择站台停车点，车门策略选择，越站控制，停车控制，折返策略。

2.对列车的控制：列车任务码，列车调整控制。其中列车调整控制包括停站时间、运行时间和下一站控制。

ATS控制中用于站台相关的控制发送给轨旁ATP，用于列车相关的控制发送给车载ATP。ATS能够追踪所有列车的移动，检查列车目的地号。ATS监控列车停站，计算停站时间、为下一段列车运行生成发车和到达时间，向车载ATP发送当前站台、下一个站台、停站时间等数据信息。车载ATP通过处理来自轨旁运行数据、命令报文和时间报文，处理列车任务，当前ATS控制要优先于默认列车任务的参数。当没有ATS控制时、列车执行默认任务，即在默认参数的条件下在进路上的所有站台停车：站台停车点，车门策略，停站时间，下一站台，至下一站台的运行时间，折返策略。所有默认数据在ATP软件中配置。

信号各子系统之间传输的数据总结如下：

1.轨旁ATP与车载ATP：轨旁ATP向车载ATP发送运营数据信息以及移动授权；车载ATP向轨旁ATP发送列车位置报告、站台门控制信息。

2.轨旁ATP与ATS：轨旁ATP向ATS发送轨旁信号机、道岔、计轴区段、屏蔽门、防淹门、紧停按钮等的实时状态信息；ATS向轨旁ATP发送运营数据信息，包括选择站台停车点、车门策略选择、越站控制、停车控制以及折返策略等信息。

3.车载ATP与ATS：车载ATP向ATS发送运营事件、运营状态和诊断数据等信息；ATS向车载ATP发送命令信息、时间信息。其中命令信息包括：列车任务码、停站时间、运行时间和下一站控制。下一站控制除了正常运行外，还包括列车越站，列车跳停等功能。

二、压道列车越站功能故障分析

故障现象为车载ATP操作台无越站图标显示，故障列车均为早上压道车。在ATS子系统设置全线不停车通过的情况下，会出现反向压道列车全程无越站图标、无法自动越站，正向压道列车偶发部分列车部分站台无越站图标、无法自动越站情况。经过深入分析车载ATP以及ATS的软件数据，由于ATS未正常发送越站命令，导致车载ATP不能收到ATS发送的越站命令，所以车载ATP操作台无越站图标显示、且无法实现正常越站功能。在深入掌握ATS与车载ATP通信原理的基础上，通过对比分析ATS发送给车载ATP的数据，以及ATP接收到ATS的数据，综合判断为ATS软件不能发送越站命令数据。该故障属于ATS软件功能缺陷，需要通过进一步优化、升级ATS系统软件得以解决。

三、列车提前发车无推荐速度故障分析

故障现象为司机发车时有紧制速度、无推荐速度，行调手动设置提前发车后出现推荐速度。

通过系统研究信号系统功能，明确车载ATP在站台能够给出推荐速度、使列车能够发车，有两个前提条件：

1.轨旁ATP将列车发车进路排列完成，向车载ATP给出发车信号、移动授权。

2.ATS在列车停站时间终止后，向车载ATP给出发车的命令信息。

因为ATS控制要优先于默认列车任务的参数，而列车以收到ATS指令为准来计算列车的到发时刻，所以停站时间终止后、车载ATP才能给出发车时令和推荐速度。如果ATS没能向车载ATP给出发车的命令信息，车载ATP不能给出推荐速度，列车不能发车。因此，以上属于信号系统正常表现。

综上所述，由于列车在站台收到ATS发送的停站时间为300s，列车到站停稳后未停满300s就提前发车，导致车载ATP不能给出发车指示，故没有推荐速度。

在福州地铁一号线试运行阶段，由于行车人员对系统功能不熟，把系统正常表现错误当作了故障。为避免类似情况再次发生，信号系统维修人员要加强对行车人员的培训、使行车人员尽快掌握信号系统的功能。

四、车辆控制系统报站错误分析

此类故障包括两种情况：列车自动广播下一站报站错误，车辆控制屏下一站显示错误。

1.列车自动广播下一站报站错误

故障现象为列车到达折返站13车站站台停稳，在进行折返换端时、列车自动广播下一站报站为14车站。

正常情况下，列车到达折返站13车站上行站台停稳、车载ATP收到由ATS发送的下一站台为13车站上行站台，直到折返换端、离开当前站台时，车载ATP收到由ATS发送的下一站台为14车站上行站台。列车头、尾两端各有一套车载ATP设备，同一时刻只有一端处于激活、正常工作状态。激活端车载ATP实时接收ATS发送的下一站台数据，未激活端没有实时接收ATS发送的下一站台数据、而是采用默认的系统配置数据。

经过分析车载ATP的软件数据，发现故障列车到达13车站上行站台停稳后，收到了由ATS发送的下一站台14车站上行站台的软件数据。车载ATP将该数据转发给车辆控制系统，导致列车自动广播下一站报站错误。列车两端的车载ATP都同时向车辆控制系统发送下一站台数据，车辆控制系统错误采用了未激活端车载ATP发送的下一车站数据。折返换端后、列车运行方向为上行方向时，该数据为默认的14车站上行站台，因此列车自动广播下一站报站为14车站。

2.车辆控制屏下一站显示错误

故障现象为列车到达折返站13车站上行站台进行折返换端前，在列车发车之前、车辆控制屏错误显示当前站台为12车站。

同上述列车自动广播下一站报站错误故障，列车两端的車载ATP都同时向车辆控制系统发送下一站台数据，车辆控制系统错误采用了未激活端车载ATP发送的下一车站数据。折返换端前、列车运行方向为下行方向时，该数据为默认的12车站下行站台，因此车辆控制显示屏错误显示当前站为12车站。

综上所述，列车有两套车载ATP设备、正常工作时只有一套处于激活工作状态。处于激活工作状态的车载ATP实时接收ATS的下一车站数据信息，处于未激活工作状态的车载ATP不能接收ATS的数据信息、而是采用系统配置的默认数据。通过查阅信号系统与车辆控制系统的接口协议文件，发现信号系统符合接口协议文件规定，最终认定由于车辆控制系统软件内部处理机制存在缺陷，导致以上车辆控制系统报站错误故障。

结语

福州地铁一号线信号系统采用先进的、基于通信的列车控制系统，通过深入研究该信号系统ATP与ATS接口，可以发现基于通信的列车控制系统与传统的电气集中电路控制系统、计算机连锁控制系统相比，更加集成化、智能化，这也是目前轨道交通控制系统的发展方向。通过对福州地铁一号线信号系统ATS与ATP接口原理的系统研究，以及相关故障的深入分析，总结出要做好对此类系统的维护工作，要重点关注：（1）系统维修人员要加强对行车人员的培训，尤其是对新建轨道交通线路，一定要通过培训使行车人员尽快掌握系统的功能。（2）通过实践掌握相关软件数据的分析方法是非常有必要的，这能够为做好系统维护工作打下坚实的基础。（3）相比传统的电气集中控制系统和计算机连锁控制系统、它们都是单系统，基于通信的列车控制系统有多个子系统、各子系统之间信息传输种类多、传输量大、传输机制复杂。因此维修人员更要侧重对工作原理和功能的系统学习和理论研究，系统的理论学习对做好设备维护、处理故障至关重要。

参考文献

[1]郜春海.基于通信的轨道交通列车运行控制系统[J].现代城市轨道交通，2007，12（2）：7.