地铁列车自动报站控制逻辑对比及优化分析

薛红艳，李伟岩

（青岛地铁集团有限公司运营分公司，山东青岛 266041）

1 列车广播系统功能概述

广播系统是 PIDS 系统最基本、最主要的系统之一，为乘客上下车提供便利[1]，主要包含广播报站、两端司机室对讲、乘客紧急报警对讲、客室紧急广播循环播放、客室广播音量根据噪声级别自动调整等功能[2]。本文主要研究列车广播系统中的广播报站功能，并进行对比分析[3]。

广播报站模式通常分为 3 种：手动报站、半自动报站、全自动报站。手动报站是由司机手动点击广播控制盒触发预录的报站信息；半自动报站是根据特定信号触发预到站/到站广播；全自动报站是通过列车控制及监控系统（TCMS）将列车自动控制（ATC）信号给出的站点信息转发到广播系统后，触发预到站/到站广播[4]。

2 半自动报站广播控制逻辑

当车辆无 ATC 信号时，要求广播系统可根据 TCMS屏或广播控制盒上设置的起始站、下一站、终点站的站点信息，通过半自动报站广播控制逻辑，实现列车半自动报站功能。半自动报站广播控制逻辑包括 2 方面：预到站/到站广播的触发逻辑和站点代码增加逻辑（加站控制逻辑）。目前国内地铁列车采用的预到站/到站广播触发逻辑有 2 种，一种是根据列车速度信号触发，另一种是根据列车距站台的距离信号触发。

青岛地铁 11 号线要求在 TCMS 屏上设置报站模式、起始站、下一站和终点站信息。PIDS 系统控制主机中央处理器接收来自 TCMS 系统转发的列车实时速度信息，之后自行计算距离，根据列车距站台的距离信号触发预到站/到站广播，并进行加站完成自动报站过程。控制逻辑简述如下。

（1）已知所有站与站之间的距离。

（2）假设车停靠在 A 站并准备发车驶出站台前往B 站，此时系统实时检测列车速度，并对时间进行累积运算，实时计算出已驶出 A 站的距离，即起始距离。再由A、B 站间距计算离下一站 B 站的距离，即目标距离。

（3）当起始距离达到 10  m 时，开始报预到站广播；目标距离为 200  m 时，开始报到站广播。

（4）目前按照开关门信号和离站距离信号进行加站，即当检测到开关门动作且车辆离站距离 10  m 时，下一站 ID 自动加 1。其中开关门信号采用的是客室门关闭信号，以免正线中司机开闭司机室门导致报站错误。

3 全自动报站广播控制逻辑

青岛地铁 11 号线全自动报站模式下，站点信息完全由 ATC 信号提供，PIDS 系统控制主机中央处理器接收TCMS 系统转发的 ATC 相关信号并进行广播播报，如图 1 所示。

（1）预报站信号：列车距离进站前 8  s，信号为true，列车进入站台信号为 false。

（2）到站信号：列车进入站台信号为 true，列车停稳后信号为 false。

（3）离站信号：列车离开站台时信号为 true，车尾离开站台信号为 false。

（4）当前站 ID：列车进入站台发送当前站 ID，车尾离开站台后当前站 ID 取消。

（5）下一站 ID ：列车从上一站发车后持续发送下一站 ID 信息，列车在当前站停稳后更新下一站 ID+1 信息。

（6）开门侧：列车进入站台发送信号为 true，车尾离开站台信号为 false；ATC 信号只发送 A 侧或 B 侧信号，1 车的左侧永远为 A 侧，1 车的右侧永远为 B 侧。

列车 A、B 开门侧判断，如图 2 所示：

（1）当司机室 1 被激活，基于列车向前运行，A 侧位于列车的左方，B 侧位于列车的右方；

（2）当司机室 2 被激活，基于列车向前运行，A 侧位于列车的右方，B 侧位于列车的左方。

图1 信号时序图

图2 列车 A、B 开门侧

目前青岛地铁 11 号线只有预到站广播和到站广播，只需要 2 种信号，采用的是到站信号和离站信号。当列车进入站台，到站信号有效，列车播报到站广播；当列车启动离开站台，离站信号有效，列车播报下一站预到站广播。全自动报站的加站逻辑是列车从上一站发车后持续发送下一站 ID 信息，列车在当前站停稳后更新下一站 ID+1 的信息。

4 自动报站工作方式优化

4.1 半自动报站工作方式优化

青岛地铁 11 号线在 TCMS 屏上设置半自动报站模式、起始站、下一站和终点站。假设列车停在当前站台A，下一站为 B，终点站为 C，设置完成后列车起动。正常情况下，每次发车之前司机在起始站站台位置设置 1 次半自动报站信息，可实现全程半自动报站广播。

现要求 1 次设置实现全天折返半自动报站，即每天发车前司机只需在车库里或折返线设置 1 次半自动报站模式及站点信息，全天折返无须再次手动设置，便可实现全天系统自动报站。

全线折返时两端会有 2 个固定的折返点，在折返点上钥匙换端后，TCMS 会将前次设置的信息进行保存，然后自动发给 PIDS 系统。

根据以上信息，由于 PIDS 系统半自动模式是按距离进行报站的，无法识别当前设置时是在站台还是车库或折返点。因此要实现此功能，需要进行以下改进：

（1）无论司机在库里发车前设置，还是在两端折返点进行设置，均需要将起始站和下一站设置为同一个站点，即起始站 ID = 下一站 ID；

（2）由于系统加站逻辑是根据开关门动作来实现的，如果未到达站点进行开关门操作会导致半自动报站错误，因此在库里或者折返点设置完成后，不允许在到达相应站点前有客室开关门动作。

4.2 全自动报站工作方式优化

4.2.1 上下行判断逻辑

在试运行阶段，广播报站模式为全自动报站时，ATC 信号触发准确站点信息，但广播系统未正确报站。下载日志发现，由于 PIDS 系统控制主机程序出现重启后，不能正确判断线路上下行，导致报站错误。判断上下行的控制逻辑是下一站 ID 和当前站 ID 均不为 0 的情况下进行比较，下一站 ID 大于当前站 ID 为下行，否则为上行。即下一站 ID 不能等于当前站 ID，且下一站 ID 和当前站 ID 均不为 0 时，系统才能确认当前的上下行。

当列车刚进入站台且车未停稳，下一站 ID 等于当前站 ID 时，或者列车车尾离开站台后当前站 ID 为 0 时，系统均不能确认当前的上下行，会导致报站错误。优化方法是：将判断上下行的控制逻辑改为下一站 ID 和当前站 ID 比较或者下一站 ID 和终点站 ID 比较，前者不能满足判断条件时，用后者逻辑进行判断。后者的控制逻辑为，若下一站 ID 大于终点站 ID 则为上行，否则为下行。这样可以保证正确判断列车上下行，从而解决报站错误的问题。

4.2.2 下一站 ID 更新

全自动报站时，根据信号时序图可知，当下一站进行加站时，ATC 下一站信息更新数据位为 0，约 3～4  s，会导致报站错误。优化的方法是：在程序上将下一站 ID 为 0 的情况进行屏蔽，且实时更新站点状态。优化后报站正确[5]。

5 报站模式对比分析及结论

目前青岛地铁 11 号线采用的是全自动报站，表 1 为青岛地铁 11 号线半自动报站与全自动报站模式对比分析。

如表 1 所示，根据半自动报站与全自动报站模式对比分析以及实际运营情况，半自动报站在 PIDS 系统控制主机发生非正常重启时，由于 TCMS 系统设置的站点信息能够保存，会导致报站错误，而 ATC 信号发出的站点信息准确率较高，所以建议优先使用全自动报站。全自动报站不仅无需司机进行站点 ID 设置，可以减轻司机的疲劳程度，同时 PIDS 系统只是被动地接收站点 ID，程序处理相对简单，可提高报站的准确性、稳定性。

表1 半自动报站与全自动报站模式对比分析