ETCS系统基线2与基线3中人机接口部分对比分析

张 韦

(湖南中车时代通信信号有限公司北京分公司，北京 100070)

1 概述

为了解决欧洲各国铁路互联互通问题，进一步提高列车运行的安全性和高效性，降低运营成本，增强竞争优势，欧盟委员会制定了欧洲列车控制系统ETCS/ERTMS需求规范。其中，人机接口是该规范中关键的组成部分，是司机与车载列车超速防护系统(Automatic Train Protection，ATP)设备交互的重要桥梁，为司机控制列车安全运行提供必要的保障。相对于欧洲列车控制系统(European Train Control System，ETCS)系统基线2版本，基线3版本在人机接口部分增加了新的需求，细化司机操作流程，提升操作实用性和设备安全性。

2 人机接口部分发生变化的相关内容

2.1 部分监控模式下速度信息显示

部分监控模式是基线3中新增的列车运行模式，在显示界面中增加部分监控模式下的速度状态显示，同时增加部分监控模式的图标。

2.2 导航按键

新增[更多]按键，当菜单类窗口选择项内容包含10个以上，造成单个页面窗口显示不全时，通过[更多]按键可以进行翻页查看。删除显示界面下的[隐藏]、[显示]按键。定义各导航按键的生效和失效时机，提高按键操作可靠性。

2.3 文本显示规则

规定司机确认类文本的处理顺序，当同时存在多条需要司机确认的文本时，应按照消息收到的先后顺序从最先收到的待确认消息提示司机进行操作，当司机确认完毕所有需确认文本后，再显示无需司机确认的文本消息。

在完成启动会话流程后，司机在进行数据输入窗口操作时，若收到需要确认的文本消息，应停止司机的数据输入操作，退出该数据输入窗口回到默认界面，并在1 s后向司机显示待确认文本。

2.4 线路适用性

增加关于线路适用性的提示文本。

2.5 速度监控区变化

删除了ETCS基线2中的PIM区显示，及TSM、RSM区NoS监控显示状态。

增加从CSM区进入到TSM、RSM区时，需要向司机播放提示音。增加LS模式下的速度监控显示。

将允许速度和目标速度的图形标记尺寸大小由6×20像素单元调整为10×20像素单元。当出现允许速度和目标速度值相同，允许速度标记应该覆盖目标速度标记。当收到P3包中国家值要求显示目标信息后，即使车载设备处于CSM速度监控区，也需要显示目标距离信息，同时在A1区向司机提供到下一个制动预警时间的提示。制动预警时间适用于司机需要预先判断的场景，例如，恶劣天气引起的粘着系数降低。在上述情形中，对司机在可视条件差、人工无法准确预估的情况下，起到辅助提示作用。

2.6 隔离开关

向司机提供隔离ATP车载设备的开关。

2.7 显示区域调整

越行图标显示位置由C1区调整至C7区。司机辅助按键由F6区调整至F7区。地理位置信息显示按键由F7区调整至F8区。计划区放大缩小比例按钮由F8、F9区调整至F9、F10区。隧道停车区信息显示按键位于F6区。允许退行图标显示位置由E2区调整至C6区。

2.8 规定3种不同的按键响应机制的适用场景

2.8.1 抬起响应类按键

该类按键包括：导航类按键。非数据确认的[确定]按键。

2.8.2 延迟响应类按键

该类按键包括：运营数据检查没有满足规则，司机需要人工确认时的[确定]按键、司机确认转入SR模式时的[确定]按键。[调车]、[补机]、[保持调车]、[列车完整性]、[无线网络ID]按键。

2.8.3 按下后(重复响应)类按键

该类按键包括：[向上]、[向下]、[删除]，各种键盘类按键。通过此类按键，降低司机对单一按键的重复操作，降低人工误操作的发生概率。

2.9 增加轨道条件生效和预告图标

新增牵引系统预告及转换，隧道停车区预告图标，满足线路多样性，提高设备的可用性。

2.10 增加隧道停车区信息显示

新增隧道停车区信息，此信息显示在C2/C3/C4区域内，当收到隧道停车区信息时，将在F6区激活相关提示按钮，司机可以通过此按键，打开或关闭隧道停车区信息显示。

2.11 司机输入数据校验

输入数据检查分为技术范围检查和运营范围检查两部分。对司机输入数据的有效性进行检查，避免司机输入不合规的数据。若满足技术范围检查，但是未通过运营范围检查，则在回显窗口黄色加号标识通知司机，此时司机可以通过按[确认]键，确认本次数据输入有效。技术范围检查相较于运营范围检查更加严格，若技术范围检查失败，则认为司机本次数据输入有误，通过回显窗口红色加号标识通知司机数据未通过检验，要求司机重新输入。

2.12 主窗口新增菜单选项

在主窗口中新增保持调车和无线数据功能菜单选项。

2.12.1 保持调车

向车载主机发送保持调车指令。

2.12.2 无线数据功能

新增无线数据功能窗口，该窗口中共有4个菜单选项：呼叫上一次RBC；短号码；输入RBC数据；无线网络编号。

在基线3中，将基线2中RBC信息输入窗口拆分为输入RBC数据和无线网络编号两个独立窗口，并新增了呼叫上一次RBC和短号码菜单。司机通过选择呼叫上一次RBC，允许车载主机直接呼叫上一次连接成功的RBC设备，减少司机重复输入RBC数据的工作量。短号码功能根据新运营场景需求增加。

2.13 司机号窗口中新增选择车次号按钮

在基线3的车载系统启动会话流程中，允许司机在输入司机号之前进行车次号输入。

2.14 列车数据窗口

基线3中根据车载设备预先设置，可以通过3种方式实现列车数据的输入。

1)固定式的列车数据输入：列车数据输入窗口应只包含一个允许司机输入列车类型的输入框，输入类型是几个预先设置的代码之一。每一个列车代码应代表一种列车数据的组合。一旦选定了列车代码，车载设备不允许司机修改该列车类型所对应列车数据中的任何内容。

2)可选式的列车数据输入：列车数据输入窗口包含一个或多个输入框，允许司机输入/修改指定的列车数据。

3)选择切换式列车数据输入：列车数据输入窗口提供“固定式的列车数据输入”和“可选式的列车数据输入”之间切换的开关。

通过上述3种方式使得列车数据输入方式更加灵活、高效。

2.15 虚拟应答器数据

虚拟应答器数据输入是本次基线3人机接口中新增功能，司机可以事先预存虚拟应答器数据，在运行过程中虚拟应答器可以实现列车定位而无需轨旁设备。

2.16 系统版本显示

新增系统版本查询窗口，方便司机或维护人员查询当前车载ATP系统运行版本信息。

2.17 道口未保护显示

增加道口未保护图标。

2.18 特定速度显示功能

增加特定速度信息显示，向司机显示特定的速度提示。

2.19 变速点图标重叠情况下的显示原则

当出现符号/速度值显示区域重叠时，使用以下规则。

PL23(目标终点降速)图标速度覆盖于PL22(降速点)及PL21(升速点)上。

PL22(降速点)的图标速度覆盖在PL21(升速点)上。

2.20 NTC信息显示

ETCS基线3中对国家列车控制系统（National Train Control，NTC）部分单划分出一个章节进行说明。欧洲铁路列车运行控制系统种类繁多，虽然ETCS标准本身已经解决欧洲铁路互联互通的一系列问题。但是在各国国内依然存在着各自本身已存在的一些列车控制系统，类似于我国既有线相较于CTCS-3级系统。而各个国家本身NTC系统也一直未形成一种统一的供司机操作的人机接口，因此在同一趟列车运行过程中，会造成司机需要操作多种列车运行控制系统人机界面。NTC人机接口的统一化，一方面能降低司机的操作复杂性，另一方面也为欧洲铁路互联互通提供进一步的支持。

1）NTC信息显示

当列车运行在SN模式时，NTC信息通过DMI默认窗口进行显示。此时原默认窗口中ETCS信息不再显示。所有NTC对象的字体，缩进，字和行间距与ETCS对象相同，但相比ETCS多了蓝色、绿色、浅红色、浅绿色4种颜色，且提示性闪烁方式也比ETCS更多样。通过从车载主机收到的指示信息，可以在B3、B4、B5、C2至C6、G1至G10区域显示图片或者文字信息提示司机，其文本显示区域、速度表盘区域、与ETCS保持一致。NTC的声音可以根据各国要求进行特定音频的播放，也可以根据统一标准采用多频段声音播放。速度监控信息由车载主机告知相应的显示内容和显示方式。DMI同时向司机提供F8、F9、F10、H2、H3、H46可操作按键。司机进行按键操作后，需要向车载主机发送相应的键值消息供主机侧处理。NTC等级图标可根据各国标准自行定义。

2）NTC窗口

在车载启动会话流程中，除了输入ETCS需要的列车数据外，如果本国列车控制系统有额外数据需要，还应提供窗口让司机输入相关的数据内容。在基线3中定义了这部分输入窗口的通用需求。司机可以输入单个或若干个车载设备支持的NTC数据，NTC数据输入窗口与列车数据窗口类似，但NTC数据输入窗口的输入内容并不固定。具体的显示内容由本国列车控制系统发送，以满足不同国家列车控制系统的NTC数据的独立性，提高系统可用性。当司机选择数据查看时，NTC数据窗口也作为一个独立页放于列车数据查看页后。

3）NTC相关文本消息

新增NTC功能提示性的文本消息：NTC不可用、需要NTC数据、NTC制动、NTC错误，同时规定了上述文本生效和撤销的时机。

2.21 启动会话流程调整

基线3中启动会话序列中进行了如下调整：

允许在司机号窗口中选择进入车次号窗口。当完成车次号确认后，返回司机号窗口。

无线网络注册部分流程进行单独说明。

规定了窗口等待状态显示的时机。

3 结论与展望

通过对ETCS基线3中人机接口部分的差异分析能够发现，基线3相较于基线2对司机操作方式进行了优化，操作更加人性化，简易化。同时对欧洲多国铁路之间NTC制式下的界面显示进行详细的描述和规定，确保列车跨国运行中界面显示和人工操作统一，为欧洲各国铁路互联互通提供有效的支持。通过本文能为我国铁路系统中人机接口交互的发展提供一些参考。