CBTC系统ATS进路控制技术的研究

刘毅

摘要：随着我国经济社会的快速发展以及城镇化率的不断提高，城市的规模不断扩大，人口持续增长，百姓对便捷畅通的出行需求呼声越来越高，建设城市轨道交通这种快捷、高效、大运量的交通运输工具迎来了高速的发展期。基于通信的列车控制系统（CBTC）因其显著的技术优势，已在轨道交通列车控制系统中得到了广泛的应用。ATS系统作为CBTC系统的大脑，发挥着重要作用。进路控制功能是ATS系统的一大主要功能，通过进路控制技术，可以最大限度的满足列车在大小交路、Y型交路等各种复杂运营场景下的不同运营需求，为列车安全、高效的运营奠定坚实的基础。

关键词：CBTC系统;ATS;进路冲突检测;进路控制

中图分类号：TS736

文献标识码：A.

文章编号：2095-6487（2019）03-0116-02

0引言

随着我国经济社会的快速发展以及城镇化率的不断提高，城市的规模不断扩大，人口持续增长，百姓对便捷畅通的出行需求呼聲越来越高，建设城市轨道交通这种快捷、高效、大运量的交通运输工具迎来了高速的发展期。基于通信的列车控制系统（CBTC）因其显著的技术优势，已在轨道交通列车控制系统中得到了广泛的应用

1CBTC系统概述

基于通信的列车控制系统（CBTC）主要由列车自动监控系统（ATS）、区域控制器系统（ZC）、计算机联锁系统（CBI）、车载控制器（CC）、通信系统（DCS）以及数据库存储单元等设备组成。系统运用列车定位、车地双向通信等技术，通过将计算机技术和通信网络技术进行有机结合，在运营控制中心实现对整个轨道交通系统的列车运行状态、地面信号设备状态、系统运行控制命令的监督和控制，从而实现缩短列车追踪间隔，有效提高了列车通过能力，极大增强了城市轨道交通列车的载客能力和运输效率。

2ATS进路控制

ATS系统作为CBTC系统人机对话的窗口，主要实现的功能是对全线列车的监督以及控制，它是CBTC系统的核心，是确保列车安全、准点、高效运行的重要技术保证。ATS系统设备由中心级设备、车站级设备及车辆段/停车场设备组成。中心级设备主要由互为冗余的应用服务器、通信服务器、数据库服务器以及若干调度工作站、维护工作站等设备组成，不同的设备根据自身功能的不同，运行着不同的应用软件。车站级设备主要由一套第三级冗余的服务器和车站现地控制工作站组成。当控制中心服务器全部故障时，由车站的第三级冗余服务器无扰的接替控制中心服务器的工作，确保列车的正常运营秩序。车站现地控制工作站则主要负责处理与联锁设备的信息交互，与控制中心ATS设备接口，接收并转发中心的控制指令。

根据ATS.系统中的联锁表、计划运行图以及列车所在的位置，列车进路控制系统和列车自动调整功能相结合，自动判断，自动生成并输出进路控制指令传送至联锁设备和ATP设备，实现对列车的进路进行控制。列车进路控制功能的输入信息主要有如下信息：车站控制模式信息，运行图调整模式信息，进路控制模式信息，列车位置信息，计划运行图信息，人工操作指令。列车进路判断逻辑主要有：模式、控制权限检查，自动触发进路及进路条件是否满足，进路是否存在冲突。列车进路控制的功能：进路控制模式处理，列车进路自动触发，进路间冲突检测及报警。

3进路控制需求分析

与列车进路控制相关的功能模块主要有以下五个部分，分别是：人机界面显示模块、列车识别与跟踪模块、控制模式管理模块、计算机联锁模块和运行图模块。列车进路控制系统结合列车自动调整模块，依据列车计划运行图信息、列车实际位置信息，自动判断并生成进路控制命令，实现对进路控制模式的处理，列车进路自动触发以及进路冲突检测。

在列车进路控制系统中，根据车站所属控制模式不同可分为三种：人工控制模式、自动进路模式和自动信号模式。人工控制模式是完全由ATS调度人员在人机界面点击始终端信号机选排进路，列车进路控制系统不再自动选排进路。自动进路模式是由人工设置联锁自动进路模式或由联锁自行判断，当列车占用接近区段后，由联锁系统按照默认的程序设置，自动为列车排列固定的进路。自动信号模式是ATS系统根据调度员输入的目的地或按照计划运行图自动为列车办理进路。列车进路控制系统自动选排进路，同时系统接受人工指令，并且人工指令优先级高于自动指令。三种控制模式可通过不同的设置相互进行转换。

实际使用中，列车自动触发进路应用最为广泛。列车自动触发进路的过程概括来说可以分为五个阶段：触发点的确定、进路触发时机检查、进路触发条件检查、列车进路选择和列车进路排列条件检查。

在列车进路控制系统中，当列车进入距离前方信号机一个特定的区域，进路自动触发程序随即会被启动，这个区域就是触发点。触发点并不是一个固定不变的点，他要综合考虑列车的运行速度、区间运行等级、系统设备反应时间等因素来设定。同一架信号机可以设置多个触发点，以便最大限度保证进路控制系统的可靠性。

触发时机的判断，通常正线进路，按照触发点触发，当列车驶过触发点时触发进路。对于出车进路的触发，则通常按照时间进行触发，如：可以设置为比计划时刻表提前I分钟触发进路。

当进路触发时机满足时，列车进路控制系统会不断检查进路触发条件是否满足。这些检查条件通常包括：进路内方及保护区段没有其他列车占用：信号机防护方向与列车运行方向一致;站台没有被设置紧急关闭或其他异常状态;列车为计划车且为自动模式;车站信号机进路模式为自动模式。

列车进路排列条件检查主要包括道岔状态检查（道岔位置、道岔封锁、占用、挤岔、带动道岔的状态、双动道岔的状态等）;按钮状态、屏蔽门状态检查（进路涉及区域内站台紧急停车按钮状态、屏蔽门关闭且锁紧状态等）;轨道区段状态检查（进路内区段无反向方向锁闭或占用）;系统模式检查（若为CBTC模式且列车为CBTC装备车，无需判断进路中的道岔和区段是否被占用）。

进路间的冲突检查是进路控制系统中非常重要的一个因素。列车在系统中的运行并不是一个孤立的列车运行，而是众多列车同时在运行，线路配线情况复杂，客流时空分布不均衡，各车早晚点时间处在动态变化中，运行交路存在不同等各种情况。因此，需要解决多列列车的进路控制问题。

4ATS进路控制技术应用

在列车的实际运行过程中，会出现个别列车由于早点或晚点而造成争夺进路资源的问题，如大小交路混跑时、Y型交路运行时、共线区段运行时，交路的交叉点上即会普遍存在着这样的情况。

进路间的冲突检查通常要考虑如下几点：首先检查所有存在交会可能的计划列车的运行顺序。如果发现本该按照计划时间应该通过某个区域，但是由于本应在其前面的列车因故出现晚点仍未办理该进路，系统则会触发弹窗告警，以提示调度员进路出现冲突。该进路冲突告警对话框提供两种应对策略：“按照先到先发原则为列车排列进路”和“按照时刻表计划时刻为列车排列进路”。调度员选择不同的策略，进路控制模块即会按照预先设置好的策略执行，同时通过信号机机柱颜色的变化来提示调度人员所选用的进路冲突应对策略。调度员也可采用完全由人工来为冲突列车办理进路。调度员可随时根据实际的调度需求，来修改进路冲突应对策略，以充分应对各种运营实际场景，选择最优策略执行，有效缓解调度人员的工作强度，提高系统的自动化水平及故障自愈能力。

5结束语

作为ATS系统核心功能的列车进路控制，主要是对列车的进路控制模式进行调整。在自动进路触发模式下，列车进路控制系统自动对运行中的列车设置进路，既要保证尽量按照计划运行图行车确保运行效率，又要必须进行进路间的冲突检测，若进路间存在冲突，必须实时向调度员发送弹窗报警，生成应对策略。进路触发时机非常关键，进路冲突检测对运营计划起着十分重要的作用。进路控制技术的研究对提高系统自动化水平，打造智能轨道交通控制系统有着深远的意义。

参考文献

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[2]吕永昌，林瑜筠.计算机联锁[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[3]T/CCES2-2017.市域快速轨道交通设计规范[S].