浅谈全自动运行系统信号车辆接口设计

钟超

( 卡斯柯信号（成都）有限公司，成都 610010 )（）

 

基金项目名称:（课题编号）（有基金资助课题析出的论文应列出）

摘要

随着城市轨道交通运行的线路越来越多，越来越便捷，人们出行的依赖度越来越高。城市轨道交通安全、稳定、高效的运营是人们便捷出行的保障。信号车辆系统作为全自动运行的关键核心系统，是确保安全运营的控制核心，在地铁列车运营过程中通过接口设计及匹配是实现系统全自动运行的基础条件。

关键词 信号系统；车辆信号接口；兼容

中图分类号 （由编辑部填写）

DOI: （由编辑部填写）

在城市轨道交通运营中，信号车辆系统作为全自动运行的关键核心系统，是确保安全运营的控制核心，在地铁列车运营过程中通过接口设计及匹配是实现系统全自动运行的基础条件。

1信号-车辆功能接口

在全自动运行系统中，信号与车辆间的接口目的主要为实现列车唤醒、休眠、牵引/制动控制、车门控制、列车广播等功能，以实现列车安全、自动、高效的运转，为乘客提供便捷的出行服务。

图1：信号车辆接口

2列车唤醒及休眠接口设计

1）列车唤醒为列车进入FAM具备全自动运行的前提条件。唤醒主要包含三个流程步骤，低压上电，上电自检，联合自检。在此过程中信号-车辆间需要通过硬线和网络接口实现唤醒流程对应的功能。信号唤醒模块通过 I/O接口输出唤醒指令，控车车辆进行低压上电。在车载CC完成初始化后，通过网线接口发送给车辆FAM预备信息，车辆依据该信号完成列车上电自检的升弓，空调运转自检、空压机打风作业等上电自检工作。上电自检完成后，车辆发送上电自检成功信号给到车载CC，车载CC主导车辆完成联合自检。联合自检主要包含常用制动施加/缓解、紧急制动施加/缓解、开关门测试。完成上述自检后，列车具备以FAM模式运行，进入待命发车状态。

在列车上电自检过程中，不仅要确保车辆必检的项点检查到位，同时也需要将不影响乘客服务及列车运行的非关键项点剔除，以确保列车自检的通过率。以实现满足全自动运行要求。

2）列车休眠是全自动替代司机的一个基本功能，在列车休眠时，不仅要确保车辆能够正常断电，还需要为第二天的正常唤醒提供基础条件。列车休眠接口为，ATS向车载CC发送休眠指令，车载CC向车辆 发生预休眠信号，TCMS控制列车完成空压机打风作业，蓄电池充电作业，将空调等中高压负载断开、降弓。预休眠流程完成后向车载CC反馈休眠允许信号。车载CC收到休眠允许确认后，通过IO接口输出休眠指令，断开低压负载，完成列车休眠。

3牵引/制动接口设计

为实现替代司机对行车的控制，在FAM模式下列车的方向，牵引/制动控制全部有信号系统完成。FAM模式下车辆的牵引制动控制指令及对应的控制级位信息由信号系统发送。正常情况下，列车的牵引控制指令由车载信号设备通过I/O硬线接口输出，TCMS进行采集；牵引制动的级位信息通过网络协议给出。

同时为了预防列车故障等因素导致在FAM模式下出现冲欠标的工况，在 FAM 模式下，信号系统提供跳跃功能，即正常情况列车满足停车精度要求后， ATO 发出车门及站台门开门命令。如停车误差超出了范围（±5m内），ATO 子系统自动进行跳跃对标，列车经过3次调整后仍不能停车到位，车载信号设备向中心进行报警，由人工远程介入进行控制或直接运行至下一站。在跳跃对标时为了提升可靠性及跳跃控制的精准度，在进行跳跃时信号发生一个轻级制动指令给到车辆，车辆在执行跳跃牵引指令时附带一个小级位的制动力确保在短距离移动上的精准控制。

蠕动模式（CAM）为当车辆网络出现故障，或车辆与信号车载设备通信故障时，信号向中心申请进入蠕动模式，列车停车后经中心确认，车辆由FAM模式转换为CAM模式。在CAM模式下ATP监控列车以不超过25km/h的速度自动运行至车站对标停车后扣车，自动打开车门完成乘客的乘降后在站台等待工作人员上车对故障进行处理。在蠕动模式下，车辆不再相信网络的控制指令，完全由信号系统通过硬线接口进行牵引/制动，及级位的控制。

4车门控制接口

对于全自动运行系统，列车车门管理由信号系统主导，功能包括正常的开关门控制，车门疏散侧管理，车门站台门对位隔离功能。

开关门控制，车载CC通过I/O接口输出车门使能，列车零速，开关门控制指令，实现列车的开门与关门控制。通过输出保持车门关闭指令来确保仅在疏散请求下释放有疏散平台侧的车门解锁装置，保障旅客在紧急情况下的疏散安全。通过网络协议传递车门与站台门间的对位隔离信息，实现站台门与车门的对位隔离功能。站台门隔离信息发送给ATS，ATS转发给车载CC，车载CC将该信息同时发送给PIS及车门。车门执行对位隔离，PIS进行对位隔离的显示。

5列车广播

列车广播是为乘客提供信息提示服务，正常情况下告诉乘客到站、下一站、终点站、开门侧信息，及由于运营调整的跳停信息；在应急场景下进行紧急广播提示，引导乘客疏散。列车广播通过网络接口协议发送。

6 FAM其他功能接口

1)列车联动告警

列车联动的相关告警信息的目的为实现在全自动运行模式下与乘客界面相关的联动告警，如车门紧急解锁、列车火灾告警、乘客紧急对讲请求、电器柜门被打开的告警及视频联动，方便中心调度人员快速掌握车上状态，及时处理乘客的求助信息。联动告警信息通过网络协议发送，传输路径为TCMS-车载CC-ATS工作站。

2)制动重故障

车辆紧急制动功能正常工作是确保安全行车的前提保障。紧急制动保障率不足的情况下会产生危险后果。当列车制动系统故障，导致紧急制动保障率即将不满足信号-车辆接口要求时，则要求车辆发出制动重故障信号。当车辆触发制动重故障后，信号系统立即控制列车停车，以限速模式继续运行至下一站等待工作人员等车处置。

3)障碍物及脱轨检测

障碍物及脱轨检测设备为车辆提供障碍物检测，脱轨检测，排除轨道上障碍物功能。车辆就障碍物触发信号通过IO接口发送给信号系统，信号系统采集到障碍物及脱轨检测后，立即在车辆施加紧急制动的基础上追加一个紧急制动，直到障碍物及脱轨检测事件被处置完毕，以此降低由于障碍物及脱轨检测带来的行车危害。

4)列车火灾

列车火灾探测功能为诊断车厢是否发生火情的设备，当列车触发列车火灾告警时，通过网络或I/O接口发送给信号系统，对区间运行列车，运行至下一站后进行扣车打开车门，以方便发生火灾的车上乘客疏散。对于站台停靠列车，自动进行扣车处置，以方便乘客疏散。

7结束语

随着信号、车辆技术的发展，双方的接口需求共同目的是实现对列车的高效、稳定控制，为乘客提供安全可靠、舒适的出行体验。信号车辆接口功能的完备及稳定是确保上述需求实现的前提，在进行接口设计时，要确保安全影响分析到位，接口功能设计完整，以实现接口的兼容，共同实现列车安全运行保障。

参考文献：

[1]禹宏鹏，徐伟 城市轨道交通车辆与信号系统接口分析[J].电力机车与城轨车辆,2010：33-4

[2] 蒋承健.地铁车载信号至车辆的接口功能与管理.[J].科技创新与应用,2014,(8):53-53

[3]李猛，张艳兵，徐成永，郭泽阔.全自动运行系统地铁车辆关键技术[J].都市快轨交通，2018，31(1)：123-128.

[4]郭涛.全自动驾驶地铁车辆安全性需求分析[J].交通安全与环保，2016，31(11)：118-119

[5]翟国锐，刘宏伟，师秀霞.下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统关键技术[J].都市快轨交通, 2017，30(3)：78-80

          （）