基于DMR的成都地铁5号线车辆基地数字化调车系统

范 琪，虞 凯，汪 峥，王孔明

地铁车辆基地是全线列车的运营保障基地，承担了全线列车的停放、收发车、车辆检修、洗车、调试、镟轮、施工维修等生产作业［1］。因不同的生产作业对列车停放股道有不同的需求，所以需要通过调车转轨作业对车辆基地内列车停放股道重新安排。调车作业是衔接车辆基地内各类生产作业的关键环节，若调车作业效率低，将直接影响车辆基地内收发车作业效率，会降低车辆基地对正线故障的处理及救援响应速度，影响正线行车［2］。

1 现状分析

1.1 调车作业

车辆基地内调车作业包括调车计划编制和调车作业执行2个过程。

调车计划编制阶段由检修调度和车场调度共同完成。检修调度根据场段内的车辆检修作业、洗车作业等需求，编制人工调车申请单，签字确认后提交给车场调度；车场调度根据调车申请单，并结合场段内当前车辆的停放情况、调机资源、收发车空窗时段等信息，人工编制纸质调车作业通知单，包含调车日期、班组等记录内容，以及每一钩调车作业的详细信息。

调车作业执行阶段由车场调度、信号楼值班员、调车司机共同完成。车场调度在编制完成调车作业通知单后，将纸质调车通知单分别下发给调车司机和信号楼值班员；调车司机需前往DCC（Depot Control Center，车辆基地控制中心）领取并向车场调度复诵作业内容；信号楼值班员在调车司机整备完成后，按调车通知单内容人工开放调车进路，并在每一钩进路开放前和调车司机进行联控，确保调车进路开放正确。调车作业过程中，调车司机需在调车通知单上记录每一钩的开始和完成时间，以及作业过程；调车完成后，调车司机需填写调车回执单反馈给检修调度，至此完成调车作业。

1.2 存在问题

传统车辆基地内的调车作业存在以下问题。

1）调车作业管理信息化水平低。在传统车辆基地的调车作业中，检修调度编制的调车申请单、车辆调度编制的调车作业通知单、调车司机完成调车作业后反馈的调车回执单都是人工编制或填写的纸质单据。调车作业依赖这些纸质单据在各个生产岗位之间流转完成，缺乏信息化、数字化的管理方式，造成调车作业信息链容易脱节，调车作业管理困难［3］。

2）调车计划信息流转困难。传统车辆基地的调车作业内容是通过纸质调车通知单传达，无法实时下达至调车司机，造成作业效率低下。据调研，对于一般中等规模的车辆基地，调车司机需从工程车库前往DCC 人工领取调车通知单，调车完毕后需要返回DCC填写调车回执单，耗时30 min以上，甚至超过调车作业本身所需时间［4］。若在调车作业过程中，因特殊原因，车场调度需更改调车计划，调车司机需终止当前作业，返回DCC 重新获取最新的调车通知单，按最新调车通知单继续调车作业，降低了场段内调车作业效率［5］。

3）调车作业自动化程度低。在传统车辆基地内，调车司机需和车场调度复诵调车计划信息；信号楼值班员需和调车司机核对调车进路，以避免调车计划信息在流转过程中产生错误。信号楼值班员需人工同调车司机确认调车整备情况，并手动排列调车进路。同时，在调车过程中，调车司机需不断确认调车进路中的信号机亮灯状态及道岔开向，确保调车进路正确。因调车全过程由人工完成，自动化程度低，为避免人为疏忽引发安全事故，必然增加各个环节的确认次数，导致作业效率低下。

4）缺乏实时作业进度监控。传统的车辆基地内，车场调度无法实时掌握调车作业进度，对车辆基地内当前调车作业进度掌握不及时，将降低车辆基地处置突发事件的应急反应能力。例如，当正线临时有列车需要下线回段，当前场段内正在调车时，车场调度需要通过语音和司机确认调车情况后才能对调车作业后续钩的执行做出决策。

2 解决方案

在成都地铁5 号线设计建设过程中，首次提出建设车辆基地综合自动化系统（以下简称“MDIAS”）的目标。该系统包含收发车平台、站场监控与现车、检车平台、派班平台、统计报表、系统设置、技术作业大表等功能模块，实现了车辆基地收发车作业、派班计划等关键计划信息的自动编制，提高了车辆基地内信息化、自动化水平，进一步提高了场段作业效率。

数字化调车系统是MDIAS 系统中的重要子系统之一。针对传统车辆基地调车作业信息流转不畅的问题，打破了信息传递的最后一道屏障，直接将调车作业信息从调度岗位传递至调车司机；同时实现调车进路的自动排列与调车作业状态的实时反馈，打通车辆基地调车作业的各个环节；实现车辆基地内调车作业的数字化管控和精细化管理，直接提高了调车作业效率。具体方案如下。

1）搭建数字化调车信息化平台。数字化调车系统采用B/S 架构，实现调车申请单管理、调车通知单管理、调车回执单管理、调车过程监控、调程管理、调车语音通知、工程车状态维护等，将车辆基地内调车所有流程及作业单据全部实现数字化、信息化管理；同时结合站场平面信号设备布置、股道资源及调车作业需求，实现调车计划自动编制算法，可根据调车申请单、检修计划、收车要求等自动编制调车计划。

2）实现调车通知单的无线传输。DCC 控制中心的调度人员，可在数字化调车系统的BS 终端中，实时将确认完毕后的调车作业通知单发送至调车司机的手持台，无需调车司机前往DCC 获取纸质调车通知单。

3）实现进路的自动排列。MDIAS 系统已具备进路控制功能，数字化调车系统实现与进路控制功能接口，由进路控制功能将调车计划转化为调车进路排列指令下发给联锁，联锁完成进路的自动排列。调车进路的触发时机，由调车司机在整备作业完毕后，通过手持台按键触发调车进路开放申请。

4）实现作业状态的实时反馈。利用MDIAS系统的进路控制功能获取调车计划的实时状态，将实时状态消息反馈至调车作业监控，显示给用户查看，并同步至调车司机手持台。在自动反馈功能失效的情况下，支持司机通过手持台实时反馈作业状态。

3 系统实现

成都地铁5 号线为南北走向的主干线路，从南到北依次设回龙停车场、元华车辆段和大丰停车场。其中，系统中心机房设置于元华车辆段。

本文将以成都地铁5 号线数字化调车系统为例，阐述该系统的无线传输需求及方案、构成、功能以及软件实现等。

3.1 无线传输需求及方案

数字化调车系统的无线传输方案需满足以下需求。

1）支持语音通信。在车辆基地内进行调车作业的过程中，调车司机需与车场调度、信号楼值班员等关键岗位人员进行实时语音通话，系统应支持实时语音通信功能，具备一定的抗干扰能力；同时，系统需能对语音通话内容进行录音，便于事故追溯分析。

2）支持短数据传输。系统需支持短数据传输功能。调车通知单可通过无线传输的方式推送至司机手持台，并在手持台上显示。调车通知单数据均为文本数据，数据量极小，一般每个调车通知单的大小约为1 kB，对无线传输方案的带宽无特殊要求。

目前，轨道交通领域中无线传输技术主要包括400 MHz 模拟对讲系统、WLAN 无线局域网、TETRA 数字集群通信系统、TD-LTE（分时长期演进）宽带移动通信技术和DMR 数字通信技术等。针对上述无线传输需求，不同的无线传输方案比选见表1。

表1 无线传输方案比选

400 MHz 模拟对讲系统无法承担短数据传输，且该模拟频率范围易受到其他民用设备干扰［5］，通信不稳定；全场段覆盖WLAN 信号的实施工程量大，容易受到其他同频段无线信号影响，且越区切换时通信不稳定［6］；TETRA、TD-LTE 的设备成本较高，这些通信技术方案均不适用于本系统。

基于DMR 的数字通信技术可承载信令及语音传输［7］，抗干扰能力强，无线覆盖范围广，可降低越区切换频率［8］，减少设备数量及工程实施量，且设备成本相对较低，系统整体成本可控，可实施性强［9］。

综合上述因素，DMR 数字通信技术是最适用于本系统的无线通信方案。

3.2 系统构成

数字化调车系统包括设置于元华车辆段的调车数据服务器、有线调度台和设置于各个场段内的无线信道机、射频控制单元、天馈系统和手持台等设备。系统架构见图1。调车数据服务器用于实现和MDIAS 系统应用服务器接口及向用户提供服务；有线调度台将DMR 格式语音解密转码为WAV 格式，实现通话录音回放功能；无线信道机实现信号的调制解调，将调制后的数据通过天馈系统发送至空中，并将从天馈系统获取的无线数据解调后返回给调车数据服务器；射频控制单元布设于无线信道机及天馈系统中间，实现信号的稳定及放大；手持台实现调车司机与调度的语音通话，调车计划的显示及进路申请、调车状态灯信令消息的收发和显示。

图1 数字化调车系统架构

通信方面，各场段的无线信道机和本场段MDIAS 核心网络交换机连接；各场段MDIAS 核心网络交换机通过通信专业预留的光纤通道实现与元华车辆段通信，从而实现各场段无线信道机与元华车辆段调车数据服务器的数据通信贯通。

接口方面，由元华车辆段调车数据服务器实现和MDIAS 系统应用服务器接口，通过该接口交换调车计划信息、调车计划状态信息、进路触发申请等信令信息及心跳对时信息。

3.3 系统功能

本系统功能主要包括BS 信息化部分功能和手持台终端功能。

3.3.1 BS信息化部分功能

1）调车申请单管理。支持检修调度在系统中编制转轨、洗车等各种类型的调车申请单，并发送至车场调度审批。

2）调车通知单管理。实现调车通知单的自动编制和人工编制。车场调度可将调车通知单发送给指定手持台，手持台可实时同步显示调车通知单内容；系统支持撤回尚未作业及正在作业过程中的调车通知单，车场调度对调车通知单修改后，再次发送给手持台，大幅减少了调车作业通知单流转的时间，提高了调车效率。

3）调车过程监控。将调车作业状态实时更新至BS 终端，供车场调度查看；同时更新至司机手持台，使司机手持台具备自动更新调车作业状态的功能。

4）调车回执单管理。当根据调车申请单生成的调车计划完成时，系统自动生成调车回执单，车场调度可一键反馈给检修调度，作为本轮调车作业的闭口环节。

5）调程管理。实现自动统计调车每一钩里程及调车总里程的功能。

6）调车语音通知。实现调车作业关键状态信息的语音提示，避免车场调度遗漏重要调度信息。

7）手持台管理。可实现手持台新增或删减，便于系统扩容及手持台维护。

3.3.2 手持台终端功能

手持台终端基于摩托罗拉P8860 进行二次开发，具备语音通话及调车通知单的接收操作功能。

调车司机主要使用手持台接收调车通知单，触发调车进路，获取调车作业实时状态。手持台的显示内容及方式，符合用户习惯的自定义显示及操作，完成调车通知单的显示、调车状态的自动更新，调车进路的开放申请等功能。

1）手持台目录界面。手持台目录界面清晰显示手持台适用岗位，调车批数及调车通知单目录。调车通知单目录显示每个调车通知单的概要信息，包括班组、批次、钩数及状态信息。调车通知单状态包括：未申请、已申请、申请失败、第X钩（调车作业正进行到的钩顺号）、作业完、已撤回，共6种状态。

2）手持台正文界面。手持台正文界面需显示日期及该批次作业的钩详细信息，每钩分2 行显示，第一行显示顺号、股道、摘挂、车数、钩状态；第二行显示注意事项。

钩状态包括3 种状态：“已”表示本钩作业已完成；“正”表示正在进行本钩作业；“未”表示本钩作业未开始。

3）手持台安全提示界面。手持台安全提示界面用于显示调车注意事项内容。场调需要向调车司机传达的重要安全提示也可通过安全提示界面提示司机。

手持台按钮操作功能及界面的流转关系可通过人机交互流程图清晰展示，见图2。

图2 手持台人机交互流程

4 系统应用

成都地铁5 号线是全国范围内第一个使用数字化调车系统的线路。经过数月的试用，各岗位的磨合，管理流程的调整，将运用数字化调车系统后的调车作业流程总结如下。数字化调车系统中调车作业流程见图3。

图3 数字化调车系统中调车作业流程

1）调车计划编制阶段。检修调度在系统内编制调车申请单，提交车场调度审核；车场调度根据实际作业情况，选择同意或者不同意该调车申请；被驳回的调车申请单，检修调度可以在系统内继续修改后提交；车场调度可以自动或者手动编制调车通知单，并将调车通知单发布至调车司机的手持台及信号楼值班员终端；调车司机在工程车队办公室通过手持台接收调车通知单，检查、复诵并核对调车作业内容。

2）调车计划调整阶段。若因其他作业条件发生变化，在调车计划编制发布后，需要调整调车计划，系统允许车场调度一键同时撤回工程车司机手持台及信号楼调度终端内的调车通知单，重新修改完成后，再次发送给工程车司机及信号楼调度。

3）调车计划执行阶段。

调车司机按手持台内的调车通知单内容，前往指定股道，对被调车辆进行调车前的整备工作；调车司机整备完成后，通过手持台申请触发调车进路。

信号楼值班员在系统选择是否同意该调车进路开放的申请，若点击“是”，在符合信号开放的条件下，则系统立即自动办理该调车进路；若点击“否”，则调车司机后续可继续申请开放调车进路。

调车司机根据信号机指示，开始调车作业；在调车作业过程中，调车司机每完成一钩任务，均会给信号楼值班员提示当前作业状态，并提示是否自动办理下一钩进路；手持台均会自动播报下一钩调车目的地；场调可通过调车作业监控实时观察调车作业完成状态。

在成都地铁5 号线一段两场运用该系统后，与传统的调车模式相比，在调车计划编制阶段，系统可取消纸质的调车申请单、调车作业通知单等，减少纸质单据的流转时间，特别是减少了调车司机从工程车队前往DCC 领取调车作业通知单的时间；在调车计划调整阶段，通过调车计划的远程变更和推送，大大降低了调车通知单内容变更所需的时间；在调车作业执行阶段，系统可实现调车进路的自动排列，减少信号楼值班员人工出现误操作的概率，提高作业安全性和准确率。

5 结语

本文从传统车辆基地的调车作业现状和问题切入，介绍了数字化调车系统解决方案、详细的系统实现以及应用情况。本系统在成都地铁5号线车辆基地中的应用，可为其他城市车辆基地类似系统的实施提供技术经验及参考。