ATS车次号自动识别系统解决方案

王 忻 赵随海

王 忻:中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员 100081 北京

赵随海:中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员 100081 北京

重庆轨道交通2号线是我国首条跨座式胶轮单轨线路，已开通运营线路全长18.878 km。2号线信号系统采用感应式轨道环线的车-地通信方式，其传输信息量小，除了传输必须的速度限制信息及列车位置信息外，无法传输其他信息。因此，对于车次号信息，调度指挥ATS子系统只能通过计划生成或人工输入，并且当出现车次号丢失、车次号冲突或错误等意外时，只能通过调度员人工纠正。随着轨道交通的发展，控制及管理自动化程度需求日益增长，在繁忙的轨道交通调度工作中，改变车次号的人工输入和校核方式已经成为不可回避的问题。为此在不改变原有信号系统基本特征的情况下，引入车次号自动识别系统，并对原有车次号追踪系统进行优化，以提高系统车次号识别能力。

1 车次号自动识别系统

车次号自动识别系统结构图如图1所示。车载电子标签设备发送本身唯一标识信息(包含车次号的车组号)至无线地面信标阅读器，由信标阅读器设备对此信息进行处理，并通过有线连接(串口/光缆)将信息转发至ATS车站分机。车站分机收集信息并进行合法性检测、格式转换和信息加成(集中站站码、地面无线设备位置信息等)后，通过物理信道，将该信息发送至ATS中心服务器;由ATS中心服务器根据此信息对车次信息进行校核，增强车次号信息的准确性，以及在故障情况下快速恢复正确的车次号信息。系统硬件及性能参数如下。

图1 车次号自动识别系统结构图

1．车载电子标签。无需外部供电，采用支架安装方式，重量约 60 g，外形尺寸 90 mm ×58 mm ×8 mm;采用玻璃钢全密封结构，抗酸碱、油污，适应野外恶劣工作环境;防护等级为IP67。

车载电子标签背面不接收反射信号，为保证最佳接收效果，标签正面与阅读器工作面要保持平行。由于重庆轨道交通2号线是跨座式胶轮单轨线路，车辆采用抱轨式走行，所以车载电子标签需要安装在每列列车防护挡板的外侧底部。

2．轨旁信标阅读器。外部供电(直流24 V)，功耗约4.5 W;支架方式安装，外形尺寸310 mm×220 mm ×65 mm，重量约3.2 kg;机壳采用航空铝合金全密封结构，天线罩为无卤素聚碳酸脂塑料(防火等级 UL 94 V-2)，抗酸碱、油污，适应野外恶劣工作环境;防护等级为IP65。

轨旁信标阅读器设置在各个设备集中站的站台前端，以及车站的折返轨和车辆段出入段的转换轨处。在安装时，要充分考虑与车体的垂直安全距离，和与车载电子标签有效通信距离。信标阅读器工作面与信标正面垂直距离应小于0.7 m。

3．光缆以及光电转换器。轨旁信标阅读器通过光缆(采用2线制RS-485总线接口)及光电转换器，与每个车站的ATS分机相连接。

2 ATS车次号系统的追踪与自动识别原理

安装地面阅读器和车载电子标签后，车-地通信所提供的列车车次号信息只是一个原始的基本信息。要解决轨道交通2号线ATS系统自动识别车次号问题，还需要由控制中心的ATS服务器结合轨道占用、列车折返、运行计划等相关信息进行运算，才能形成提供给调度员使用的车次号、到发点等信息。这一过程就是ATS车次号的追踪与自动识别过程。

2.1 ATS系统车次号自动追踪

对每一车站的所有股道、接近、离去区段和区间闭塞分区分配一个车次号单元，车次号的追踪就是列车车次在车次号单元中的顺序传递。车次号追踪过程可以按照列车的运行状态，分为接车追踪、发车追踪和自动闭塞区间的追踪。

1．接车追踪。当列车占用进站信号外方的接近区段时，如果接车进路锁闭并且进站信号处于开放状态，则说明列车准备进站。在此条件下，如果进站信号关闭且进站信号机前方区段占用，说明列车正在进站。此时，列车车次号从接近区段的车次号单元传递到股道车次号单元，并且清除此列车在接近区段的车次号显示，完成接车进路的车次追踪过程。

2．发车追踪。当股道占用时，如果发车进路锁闭且出站信号处于开放状态，则说明此列车准备出站。在此条件下，如果出站信号关闭，且出站信号前方的区段被占用，则说明列车正在出站。这时，列车车次号从股道车次单元传递到出站进路外的一离去区段，并清除股道上车次窗的车次号显示。

3．自动闭塞区间的追踪。当一个闭塞分区从出清到占用状态时，表示有列车移动到此区段，此时要检查本区段的相邻区段是否有列车占用，并检查相邻区段对应列车的运行方向。如果列车的运行方向与此区段的运行方向相同，则将车次传递到本分区，完成区间车次号的区间自动追踪。

2号线ATS系统的列车车次号追踪，是根据轨道占用和信号状态的实时改变来实现的。一旦因自然条件，或者轨道占用检测，电器设备故障将会导致车次号跟踪错误，在ATS系统中的表现就是站场显示中车次号和实际运行的车次号不符，或者实际运行的列车车次号丢失。

ATS车次号追踪程序中对于不同来源的车次号，分别设置不同的车次号可靠性等级。在车次号的追踪过程中，只有当车次号按照列车的运行方向在车次单元中顺序传递时，才同步传递车次号的可靠性等级，否则就降低其可靠性等级，等待其他识别方式来确定车次号的正确性。

车次号的修正只能在同等级之间或者由高等级来修正，人工修正车次号的等级设置为最高级，车次号自动识别系统提供的车次号等级仅低于人工修正的车次号，所以只有在未进行人工修改车次号的情况下，车次号的自动识别系统才能对列车车次进行有效的识别。

2.2 ATS系统车次号自动识别

当列车运行过程中出现车次号丢失时，系统追踪程序会自动给予列车一个假设的逻辑车次号，俗称“假车次号”。每当在线运营列车进、出站或通过折返轨时，车次号自动识别系统的车载信标就会向地面阅读器发送其本身唯一标识的车次号信息，ATS系统的车次号追踪程序会将运行列车的车次号信息与车次号自动识别系统所提供的车次号信息进行比较，从而实现车次号的自动校核。如果两者相同，则维持现状;如果不同，则进一步判断列车所带的车次号是否是因车次号丢失而赋予的“假车次号”，如果是“假车次号”将立即根据车次号识别系统提供的信息进行修改;如果发现是经过人工修改的列车车次，就维持其不变。如果列车所带车次号未经过人工修改，而是由于其他原因变更的，追踪程序将一律按照车次号识别系统提供的车次号信息进行更正，从而实现自动识别错误或恢复丢失车次号的功能。车次号自动识别原理图如图2所示。

图2 车次号自动识别原理图

车次号自动识别系统是对ATS系统车次追踪识别程序的重要补充，进一步提高了系统车次号的。

3 结论

ATS列车车次号的识别是ATS系统的核心功能，解决了重庆轨道交通2号线ATS车次号的自动识别和校核问题，达到了提升调度自动化程度、降低人为干预的风险、减轻运调工作负担、提升运营效率的目的。该方案可应用于重庆轨道交通2号线一期至三期ATS系统的所有车站，同时对国内安装有CBTC系统的轻轨及地铁线路拥有广泛的应用价值，对重庆轨道交通2号线这种跨坐式单轨感应环线式信号系统的技术改进和推广，也有着重要的意义。

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