广州地铁三号线信号VCC子系统介绍及故障降级行车组织

曾志伟

摘 要：车辆控制中心（以下简称VCC）是国内多家地铁普遍采用的SelTrac S40“移动闭塞”信号联锁子系统之一，文章以广州地铁三号线为例，简单介绍VCC的构造特点，对出现VCC硬件和软件故障时行车调度的应急处理方法进行分析。

关键词：车辆控制中心；构造；应急处理

中图分类号：U231.92 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）29-0053-04

VCC即车辆控制中心，实现系统中央ATP与ATO功能，具体表现为：

车辆控制中心（VCC）位于运营控制中（OCC），主要负责系统的安全运行，特别是对列车运行和道岔转动的安全负责。VCC同时还完成此基于通信的列车控制移动闭塞系统的中央ATP、ATO和联锁功能。在SMC系统要求时，VCC将发出列车分隔、速度命令、进路以及道岔控制命令。VCC对车载ATC设备（车载计算机VOBC）和轨旁设备（车站控制器STC）进行控制。

1 VCC的结构与功能

VCC设备设置在中央控制中心是列车自动控制系统的核心，由3个并行执行的中央处理器组成。每个CPU借助1个比较单元输出控制数据。三个CPU中至少两个在向列车输出控制数据报文前一致，第三个CPU在两个单线CPU之一失效时用于评估运行情况。

VCC是用于控制ATC区域所有列车的冗余校验电脑系统。对列车的安全间隔负首要责任。它监视列车的位置、速度及列车运行方向，还向每列车发出指令，给出更新的安全停车位置，最大允许速度，以及运行前方轨道区段的完整坡度信息。VCC同样控制道岔，通过STC为接近的列车设置进路，离开请求和时间表调整，停靠时间等等。这些功能的执行由系统控制中心发给VCC。

VCC与列车的通信借助放在轨旁的感应环线电缆进行。列车上的天线接受和发送信号报文，并把报文数据传送给车载控制器（VOBC），检验发送错误并把信息作为VCC传达的指令。列车决定它们在线路上的位置并连同速度和其他状态信息在有规律的基础上传回给VCC（例如：每秒至少1个报文在VCC控制区域所有VOBC间发送和接收）。

2 数据通信联系存在于VCC和其他ATC控制的部

件之间

数据通信联系存在于VCC和其他ATC控制的部件之间，如图1所示。

VCC与SMC：VCC与SMC传来的咨询指令，包括道岔移动指令和VCC与SMC传来的状态信息。

VCC与VOBC：VCC和VOBC传来的机器操作指令，还有VOBC和VCC传来的机器状态信息。

VCC与STC：VCC和STC发出的道岔控制指令，还有STC发给VCC的道岔状态信息。

3 VCC不同模式下的功能实现

3.1 ATC模式

在ATC模式下，ATC系统按照移动闭塞原理自动地控制列车。这是操作ATC系统和列车运行的正常模式。VCC负责安全的列车间隔和运行。安全运行包括扳动道岔以便按照SMC执行的运行图为列车排进路。STC按照VCC的命令完成道岔扳动。VOBC按照VCC的命令控制列车运行。在ATC模式下，信号机显示蓝灯以便提醒司机ATC系统正在监督和控制列车。当在ATC模式时，ATC系统在正线信号机上不显示任何其它显示，因为移动闭塞原理允许比固定闭塞信号系统更高的列车密度，在一个信号区段内可以存在一列以上的列车，同时屏蔽门可以实现与车门的联动。

3.2 VCC后备模式

HMI或LSMC的“状态栏”处显示全部SRS的图标为红色（即两个SRS故障），全部工作站网络连接中断，系统自动降级为VCC后备模式。列车实际仍在按VCC默认运行线以ATO（或PM模式）运行，行调可通过CCOT键盘输入命令控制列车。行调通过GCCOT监控列车的运营，调整列车间隔。

当GCCOT不能使用时，行调指定发车间隔，要求间隔控制站控制发车间隔，司机在间隔控制站凭车载信号及车站通知动车。对于间隔控制控制站的安排可以根据相关线路的特点进行安排，原则上为终点站前一个站、大客流车站及换乘车站前一个站、车厂设置在中间需要组织接法列车的车站等。

3.3 完全后备模式。

当发生SMC、VCC均故障的情况，各联锁站的车站控制器（STC）将进入后退联锁运行模式：它们在运行时将独立于SMC、VCC及通信子系统，通过轨旁设备来向列车提供站间闭塞功能。在这种后退模式下，进路的控制是通过车站LSMC的人工命令来控制STC，即在车站的LSMC上人工命令道岔转动。STC根据信号原理，在安全的前提下，命令转动相应的道岔，开放相应的信号机。

4 VCC的故障现象及影响

正常情况下，基于高可靠性、高稳定性的思想，VCC采用三取二的运算模式，三个CPU同时工作，当一个CPU故障时，仍然能够维持系统的正常运行。故VCC的故障率极低。但是，一旦出现VCC无法工作，整个移动闭塞信号系统将陷入瘫痪，将失去VCC区域内所有的列车自动控制功能。

VCC故障有多种情况，总结广州地铁三号线VCC系统投入使用以来出现的故障，大致分为以下几种类型：

①软件或硬件故障，导致VCC系统全面瘫痪。

②局部故障，导致VCC不能正常使用，如系统运算缓慢，目标点延迟等。

③局部故障，对使用没有直接影响，如单个CPU不工作。

在此，本文仅对以上第一种情况进行研究。假设某个VCC全面瘫痪，如何在配合信号人员处理故障，处理结果无法确定的情况下，最大限度地维持三号线的运能，减少对乘客带来的影响。

4.1 VCC故障的现象

行调通过监控SMC上的状态栏，发现VCC图标红色显示，显示“STC与SMC连接中断”的报文，同时故障VCC区域所有列车产生紧制，列车图标静止，现场信号机红显，相关CCOT的报文静止不动，交界的VCC显示连接受干扰报文。根据上述情况，可判断为VCC死机故障。VCC故障后，由于所有列车与中央失去通信及信号安全保护，列车将产生TIME-OUT。

4.2 VCC故障情况下的行车组织分析

在VCC发生故障时，需要遵循“判断—控车—找车—摆车—锁岔—发令—办手续（排路）—降速—控间隔”的流程进行行车组织。

4.2.1 判 断

VCC的故障现象比较明显，根据以下的现象调度员在判断VCC故障的时间约需要1 min。

①调度员在故障发生后应根据故障现象及时做出准确的判断，当判断为VCC故障，通知车站做好后备排路准备。

②在故障发生后，值班主任助理立即向通号部门发布抢修令，组织人员重启VCC。

4.2.2 控 车

在故障发生后调度员对于故障区内和故障区外的列车及车站发布响应的故障信息及要求的时间约需要2 min。对于列车的控制主要在于调度员是否可以准确地判断故障及发令的时机把控。

①故障发生后，行调应及时将故障信息通报全线各站及司机，并通知非故障区域列车多停，两端终点站晚发，以延缓列车到达故障区域的时间，部分区域启动小交路运行。

②扣停开往故障区域的列车，避免一个区间停有两列以上列车，导致列车在区间停车时间较长。

③通知在故障区域内所有列车在RM模式下复位VOBC。

4.2.3 找 车

该环节最为重要对于故障区域内的的列车数与正常区域的列车数必须要与实际列车数一致，是行调组织故障区域列车动车的前提条件。行调根据故障区域内的列车数量不同所需要使用的时间均有所不同，在一般情况下调度员在确认每一列车位置约需要1 min左右的时间。具体方式如下：

①收集列车位置及数量。

从故障出口点开始，按与行车方向相反的顺序，通过逐个站台、区间点名的方式确认列车位置（若同一个区间有两列及以上列车时，必须记录公里标），并将收集的列车位置标记到空白线路图上。如图2为某VCC故障，故障的出口点为KCZ2的上行和GZD1站的下行线。

②确认列车位置及数量。

通过HMI残留车次（或计轴占用）核对列车位置、数量如图2中的残留图像。

通过计算上线列车数（故障区与非故障区列车数量），再次确认故障区域列车的数量是否准确（转峰期需与信号楼核对上线列车数量）。

③向相关车站发布当前列车位置的信息。

4.2.4 摆 车

行调按要求组织故障区域内的列车到站台待令所需要的时间根据该故障区域内的列车数量和运行的里程决定，因为在实际工作中行调需要逐一组织区间列车进站待令每一列车说用的时间为发令+区间运行时间。因此，该环节所耗用的时间将会较多。摆车的具体方法如下：

①确认了故障区域内列车位置时，按照“核一台，标一台”的原则执行，在线路图上记录好各列车的位置及车底。

②确认故障区域全部列车位置后，行调开始摆车。原则上从开始故障出口点开始，按与行车方向相反的顺序，组织区间列车在RM模式下凭行调命令限速25 km/h进站，遇前方站台有列车占用时，行调组织站台列车清客，以RM模式下限速25 km/h凭地面信号运行到下一站，空出站台线路组织区间的列车进站待令（若前方站台空闲或前方站台停站列车可以直接组织往下一站台摆车时，站台停站列车不用清客）。遇前方进路有道岔，行调通知司机限速25 km/h运行到道岔前停车5 s，确认道岔位置正确后，限速10 km/h通过。该列车组织办法及调度命令可以保证故障区域列车在安全的前提下尽快提前进站，避免载客列车在区间等待时间过长，限速25 km/h运行则确保了司机视野范围内无法看到信号机时的行车组织相对安全。

③行调根据故障区域的通过能力，组织正线列车退车（退车时需要在信号正常区域进行，因在故障区域退车，将会增加行调及车站的操作和发令时间，而且在故障区域的折返线及存车线停放列车，对后续的信号恢复有所影响，因信号的特点在联锁在的折返线出现有计轴占用时将关闭相关轨道做防护，需要开放相关轨道需要折返线列车出清或信号人员重启STC设备）。

4.2.5 锁 岔

在VCC故障的情况下，列车在道岔前停5 s，是道岔处于锁闭状态，并且司机可以更好的确认道岔的位置。若安全认证中有明确要求在后备模式下需要对道岔进行钩锁，在VCC出现故障时有明确必须钩锁的岔，其它道岔在VCC故障情况下无需钩锁。

4.2.6 发 令

在VCC重启不成功的情况下，需要组织相关车站采用区段进路行车法行车，要求车站在LSMC上进行排路。

①待故障区域内的列车位置确认完毕后，向相关车站发布现有列车位置。在确认信号设备重启不成功后，发布区段进路行车法组织行车的命令。

②行调对故障区域车站和全线列车发布采用区段进路行车法组织行车的命令。

③行调在发布区段进路行车法时提醒故障区域内联锁站需要确认区间列车出清后再排列进路。

④行调在发布采用区段进路行车法组织行车的命令后，车站准备好添乘列车的站务人员协助瞭望。若列车除司机外已有监控人员，则车站人员不需上车登乘。

4.2.7 排 路

三号线的排路特点为进路表的方式进行排路，需要相关区域的进路能正常开放信号必须要与进路表中的要求一致，相关的进路才能开放。对于故障区内由车站根据进路表进行排列进路，与故障区交界的进路由行调排列，具体操作如下：

①在故障发生后，降级运营区域（采用区段进路行车法的线路为降级运营区域）内的进路由车站负责准备，行调做好监控，其他区域的行车组织由行调负责。故障相邻两端车站的组织。

进入故障区域：行调组织列车以RM模式进站（故障VCC相邻车站），在站停稳后组织列车转CUT-OUT模式，凭地面信号显示动车。

离开故障区域列车：行调组织列车在车站（故障VCC边界车站）RM模式复位VOBC后凭地面信号显示动车，投入成功后在下一站作业完毕RM模式出站200 m拉停列车转PM模式。

②行调排列正常VCC区域边界的正向MRR进路，使其能局部进入后备模式满足故障区域内能正常点灯的需要，该项的参数要根据相关的进路设置进行排列。

4.2.8 降 速

采用区段进路行车法时，行调必须及时将驾驶模式、对应的限速值通知司机及车站，并确认所有司机及车站均已收到命令，相关的速度要求和行车参数根据实际要求进行实施。

4.2.9 控间隔

在执行区段进路行车法时在规章中已经明确，所有列车运行的进路，由车站在LSMC上办理，并由车站对运行情况进行监控，确保每一个区段只有一列车占用。司机要规定的速度凭地面信号在相关区域运行。

①采用区段进路行车法组织行车时，行调必须通知故障区域及相邻车站报点，并铺画运行图，并在占线板上摆放列车图标，做好列车间隔控制。

②根据区段进路行车法区域的列车通过率，计算出故障情况下的行车周期，灵活组织列车退出服务，使正线列车间隔均匀。

③严禁在区段进路行车法区域边界车站组织列车折返。

5 建 议

根据以上的操作分析，在VCC故障的情况下对调度员的操作要求非常高，在故障前期确认的准确性十分重要，在确认完毕后如何使故障区域内的列车尽快运行成为了调度工作的重点。在此提出几点建议，便于日后提高故障情况下的运营服务。

5.1 故障发生后尽快向司机和车站发布启动区段进路行

车法的命令

在确认列车位置后，要求车站立即拿LSMC控制权进行排列进路（原则上从开始故障出口点开始排列进路），要求司机凭地面信号限速运行，避免行调逐一通知司机所用时间过长引起乘客恐慌。对于有道岔的车站，要求列车运行前方的道岔前停5秒后，列车限速通过。及时决定采用区段进路行车法行车有以下优缺点。

5.1.1 优 点

①当行调下达采用区段进路行车法的命令后，可以有效减少行调逐一通知司机的时间。

②意图明确，可以使行车组织较少受到故障处理结果的干扰。

③若VCC重启不成功，需要启动区段进路行车法组织行车时，车站可以尝试排列进路直到确认所有后备进路可以正常排列，而这个过程将不影响列车的运行。

5.1.2 缺 点

区段进路行车法在高密度的行车间隔下将无法排列正常的排列后备进路，司机无法凭地面信号运行，最后还需要行调介入指挥列车运行。

5.2 第一时间决定启动公交接驳

当VCC发生故障，故障区域内上下行线中断时间将远大于20 min，达到启动公交接驳的条件。而就目前运营的情况，在故障区域内少于8部列车，的情况下有可能直接转入SMC后备模式以外，其它情况下可以直接进入SMC后备模式的可能性极小。如果第一时间决定启动公交接驳，无论是否会出现像连续多种大型故障叠加出现的情况，这一决策都将为行调的处理带来主动。而且，在转入后备模式的过程中，行调将要组织正常区域内的多列车退出服务以降低正线列车数目，当成功转入后备模式后，公交接驳的启动也能一定程度上弥补行车间隔增大带来的运能不足的问题。因此，当行调判断故障为VCC死机且影响较大时，可以第一时间启动公交接驳预案。

5.3 加强小交路运营折返，尽量维持非故障区域运行间

隔在正常运行间隔

在某个VCC发生故障后，将会导致故障区域内的列车出现晚点10 min以上的情况，除了第一时间启动公交接驳，在非故障区域的小交路运行将会起到重要的作用，特别对于客流较大的换乘站的客流缓解更是效果明显。

5.4 准确发布信息，做好引导工作

对于VCC故障处理信号人员需要重启设备的时间约为10 min（没有其它设备叠加故障的情况下），行调需要对列车进行重新投入后才能恢复到正常的运营，所需要的时间较长。在信息发布方面故障的处理可以直接发布20 min以上的晚点信息。组织乘客乘坐其它交通工具，避免出现乘客长时间候车的情况出现，更大标准地满足乘客的知情权。

6 结 语

综上所述，当VCC出现故障时，处理流程较为复杂，行车密度大的情况下，故障处理所需时间较长，必然对运营造成较大影响。因此，为提高调度在同类故障中的应急处理能力，需要使调度员充分了解VCC的特点以及处理方法，最大限度降低故障发生后对运营服务的影响。

参考文献：

[1] 李强，吴应攀.浅谈广州地铁3号线列车定位技术[J].铁道通信信号，2012，（8）.

[2] 彭辉.城市轨道交通系统[M].北京：人民交通出版社，2008.

②行调排列正常VCC区域边界的正向MRR进路，使其能局部进入后备模式满足故障区域内能正常点灯的需要，该项的参数要根据相关的进路设置进行排列。

4.2.8 降 速

采用区段进路行车法时，行调必须及时将驾驶模式、对应的限速值通知司机及车站，并确认所有司机及车站均已收到命令，相关的速度要求和行车参数根据实际要求进行实施。

4.2.9 控间隔

在执行区段进路行车法时在规章中已经明确，所有列车运行的进路，由车站在LSMC上办理，并由车站对运行情况进行监控，确保每一个区段只有一列车占用。司机要规定的速度凭地面信号在相关区域运行。

①采用区段进路行车法组织行车时，行调必须通知故障区域及相邻车站报点，并铺画运行图，并在占线板上摆放列车图标，做好列车间隔控制。

②根据区段进路行车法区域的列车通过率，计算出故障情况下的行车周期，灵活组织列车退出服务，使正线列车间隔均匀。

③严禁在区段进路行车法区域边界车站组织列车折返。

5 建 议

根据以上的操作分析，在VCC故障的情况下对调度员的操作要求非常高，在故障前期确认的准确性十分重要，在确认完毕后如何使故障区域内的列车尽快运行成为了调度工作的重点。在此提出几点建议，便于日后提高故障情况下的运营服务。

5.1 故障发生后尽快向司机和车站发布启动区段进路行

车法的命令

在确认列车位置后，要求车站立即拿LSMC控制权进行排列进路（原则上从开始故障出口点开始排列进路），要求司机凭地面信号限速运行，避免行调逐一通知司机所用时间过长引起乘客恐慌。对于有道岔的车站，要求列车运行前方的道岔前停5秒后，列车限速通过。及时决定采用区段进路行车法行车有以下优缺点。

5.1.1 优 点

①当行调下达采用区段进路行车法的命令后，可以有效减少行调逐一通知司机的时间。

②意图明确，可以使行车组织较少受到故障处理结果的干扰。

③若VCC重启不成功，需要启动区段进路行车法组织行车时，车站可以尝试排列进路直到确认所有后备进路可以正常排列，而这个过程将不影响列车的运行。

5.1.2 缺 点

区段进路行车法在高密度的行车间隔下将无法排列正常的排列后备进路，司机无法凭地面信号运行，最后还需要行调介入指挥列车运行。

5.2 第一时间决定启动公交接驳

当VCC发生故障，故障区域内上下行线中断时间将远大于20 min，达到启动公交接驳的条件。而就目前运营的情况，在故障区域内少于8部列车，的情况下有可能直接转入SMC后备模式以外，其它情况下可以直接进入SMC后备模式的可能性极小。如果第一时间决定启动公交接驳，无论是否会出现像连续多种大型故障叠加出现的情况，这一决策都将为行调的处理带来主动。而且，在转入后备模式的过程中，行调将要组织正常区域内的多列车退出服务以降低正线列车数目，当成功转入后备模式后，公交接驳的启动也能一定程度上弥补行车间隔增大带来的运能不足的问题。因此，当行调判断故障为VCC死机且影响较大时，可以第一时间启动公交接驳预案。

5.3 加强小交路运营折返，尽量维持非故障区域运行间

隔在正常运行间隔

在某个VCC发生故障后，将会导致故障区域内的列车出现晚点10 min以上的情况，除了第一时间启动公交接驳，在非故障区域的小交路运行将会起到重要的作用，特别对于客流较大的换乘站的客流缓解更是效果明显。

5.4 准确发布信息，做好引导工作

对于VCC故障处理信号人员需要重启设备的时间约为10 min（没有其它设备叠加故障的情况下），行调需要对列车进行重新投入后才能恢复到正常的运营，所需要的时间较长。在信息发布方面故障的处理可以直接发布20 min以上的晚点信息。组织乘客乘坐其它交通工具，避免出现乘客长时间候车的情况出现，更大标准地满足乘客的知情权。

6 结 语

综上所述，当VCC出现故障时，处理流程较为复杂，行车密度大的情况下，故障处理所需时间较长，必然对运营造成较大影响。因此，为提高调度在同类故障中的应急处理能力，需要使调度员充分了解VCC的特点以及处理方法，最大限度降低故障发生后对运营服务的影响。

参考文献：

[1] 李强，吴应攀.浅谈广州地铁3号线列车定位技术[J].铁道通信信号，2012，（8）.

[2] 彭辉.城市轨道交通系统[M].北京：人民交通出版社，2008.

②行调排列正常VCC区域边界的正向MRR进路，使其能局部进入后备模式满足故障区域内能正常点灯的需要，该项的参数要根据相关的进路设置进行排列。

4.2.8 降 速

采用区段进路行车法时，行调必须及时将驾驶模式、对应的限速值通知司机及车站，并确认所有司机及车站均已收到命令，相关的速度要求和行车参数根据实际要求进行实施。

4.2.9 控间隔

在执行区段进路行车法时在规章中已经明确，所有列车运行的进路，由车站在LSMC上办理，并由车站对运行情况进行监控，确保每一个区段只有一列车占用。司机要规定的速度凭地面信号在相关区域运行。

①采用区段进路行车法组织行车时，行调必须通知故障区域及相邻车站报点，并铺画运行图，并在占线板上摆放列车图标，做好列车间隔控制。

②根据区段进路行车法区域的列车通过率，计算出故障情况下的行车周期，灵活组织列车退出服务，使正线列车间隔均匀。

③严禁在区段进路行车法区域边界车站组织列车折返。

5 建 议

根据以上的操作分析，在VCC故障的情况下对调度员的操作要求非常高，在故障前期确认的准确性十分重要，在确认完毕后如何使故障区域内的列车尽快运行成为了调度工作的重点。在此提出几点建议，便于日后提高故障情况下的运营服务。

5.1 故障发生后尽快向司机和车站发布启动区段进路行

车法的命令

在确认列车位置后，要求车站立即拿LSMC控制权进行排列进路（原则上从开始故障出口点开始排列进路），要求司机凭地面信号限速运行，避免行调逐一通知司机所用时间过长引起乘客恐慌。对于有道岔的车站，要求列车运行前方的道岔前停5秒后，列车限速通过。及时决定采用区段进路行车法行车有以下优缺点。

5.1.1 优 点

①当行调下达采用区段进路行车法的命令后，可以有效减少行调逐一通知司机的时间。

②意图明确，可以使行车组织较少受到故障处理结果的干扰。

③若VCC重启不成功，需要启动区段进路行车法组织行车时，车站可以尝试排列进路直到确认所有后备进路可以正常排列，而这个过程将不影响列车的运行。

5.1.2 缺 点

区段进路行车法在高密度的行车间隔下将无法排列正常的排列后备进路，司机无法凭地面信号运行，最后还需要行调介入指挥列车运行。

5.2 第一时间决定启动公交接驳

当VCC发生故障，故障区域内上下行线中断时间将远大于20 min，达到启动公交接驳的条件。而就目前运营的情况，在故障区域内少于8部列车，的情况下有可能直接转入SMC后备模式以外，其它情况下可以直接进入SMC后备模式的可能性极小。如果第一时间决定启动公交接驳，无论是否会出现像连续多种大型故障叠加出现的情况，这一决策都将为行调的处理带来主动。而且，在转入后备模式的过程中，行调将要组织正常区域内的多列车退出服务以降低正线列车数目，当成功转入后备模式后，公交接驳的启动也能一定程度上弥补行车间隔增大带来的运能不足的问题。因此，当行调判断故障为VCC死机且影响较大时，可以第一时间启动公交接驳预案。

5.3 加强小交路运营折返，尽量维持非故障区域运行间

隔在正常运行间隔

在某个VCC发生故障后，将会导致故障区域内的列车出现晚点10 min以上的情况，除了第一时间启动公交接驳，在非故障区域的小交路运行将会起到重要的作用，特别对于客流较大的换乘站的客流缓解更是效果明显。

5.4 准确发布信息，做好引导工作

对于VCC故障处理信号人员需要重启设备的时间约为10 min（没有其它设备叠加故障的情况下），行调需要对列车进行重新投入后才能恢复到正常的运营，所需要的时间较长。在信息发布方面故障的处理可以直接发布20 min以上的晚点信息。组织乘客乘坐其它交通工具，避免出现乘客长时间候车的情况出现，更大标准地满足乘客的知情权。

6 结 语

综上所述，当VCC出现故障时，处理流程较为复杂，行车密度大的情况下，故障处理所需时间较长，必然对运营造成较大影响。因此，为提高调度在同类故障中的应急处理能力，需要使调度员充分了解VCC的特点以及处理方法，最大限度降低故障发生后对运营服务的影响。

参考文献：

[1] 李强，吴应攀.浅谈广州地铁3号线列车定位技术[J].铁道通信信号，2012，（8）.

[2] 彭辉.城市轨道交通系统[M].北京：人民交通出版社，2008.