CBTC列车升级为全自动运行列车整车改造技术研究

龚娟

摘 要：随着城市轨道交通的快速发展，全自动运行系统已成为城市轨道交通发展方向。基于实际的一辆CBTC列车，研究将其改造升级为全自动运行系统列车的整车改造技术，为后续CBTC地铁列车改造为全自动无人驾驶方案提供参考。

关键词：全自动运行；UTO；升级改造

1 概述

随着城市轨道交通的快速发展，全自动运行系统已成为城市轨道交通发展方向。与传统CBTC系统相比，全自动运行系统在设备构成、系统接口、应用场景、系统功能等方面都存在较大的差异。通过研究基于CBTC列车改造升级为全自动运行系统的技术，使车辆与信号更紧密的结合，实现车辆的自动唤醒、休眠和动静态上电测试、自动升降弓、分合高速断路器等功能，提升系统自动化水平。

2 整车改造技术

2.1 信号系统车载设备升级

信号系统车载控制器是保证列车运行安全的设备，提供列车运行间隔控制、超速防护、车门和站台门监督等安全防护。信号系统升级项如下表所示：

本文详细介绍车辆控制功能电路升级改造部分。

2.2.1 自动唤醒与休眠

CBTC车辆，列车唤醒与休眠为本地司机操作完成，通过人工操作列车激活旋钮（三位置自复位旋钮）来完成。升级后根据车载CC的唤醒、休眠指令，实现自动唤醒、休眠。车载CC硬线接口中当发送唤醒指令时，唤醒继电器上电吸合，当发送休眠指令时，休眠继电器上电吸合。在原列车唤醒、休眠电路中，将唤醒继电器的常闭触点与列车激活旋钮（三位置自复位旋钮）合位触点并联，将休眠继电器常闭触点与列车激活旋钮0位触点串联，如图1所示。如此设计可以实现本地人工/自动唤醒和休眠功能，并能保证在列车某一端唤醒后，另一端无法实现同时唤醒，但可以在两端均能实现列车休眠。

2.2.2 虚拟钥匙激活

CBTC车辆，列车唤醒与休眠为本地司机操作完成，通过人工操作司控器钥匙转到“开（ON）位来完成。升级后可根据车载CC的虚拟钥匙指令触发虚拟钥匙继电器，通过该继电器触点与司控器钥匙状态并联，即完成虚拟钥匙激活功能。具体详见图2。

2.2.3 自动施加与缓解停放制动

CBTC车辆，列车停放制动的控制为本地司机操作完成，通过操作司机台面板上的停放制动旋钮完成。升级后车载CC将停放制动施加与缓解指令控制继电器，停放制动施加继电器的常开触点与停放制动缓解继电器串联，并与原有停放制动自锁旋钮并联，从而实现停放制动施加、缓解功能。具体详见图3。

2.2.4 自动升降受电弓

CBTC车辆，列车受电弓升与降的控制为本地司机操作完成，通过操作司机台面板上的升弓按钮与降弓按钮完成。升级后车载CC通过MVB协议将升降弓指令发给TCMS系统，TCMS系统将控制信号发给LCU逻辑控制单元，本项目部分控制回路采用LCU逻辑控制单元替换继电器方案，LCU逻辑控制单元通过采集其他控制信号与升降弓指令，综合判断升弓保持信号的输出。

2.2.5 自动分合高速断路器

CBTC车辆，列车高速断路器分合的控制为本地司机操作完成，通过操作司机台面板上的高断分合按钮完成。升级后车载CC通过MVB协议将高速断路器分合指令发给牵引逆变器，由牵引逆变器控制高压箱内高速断路器的分合。

2.2.6 客室照明自动开关

CBTC车辆，列车客室照明的控制为本地司机操作完成，通过操作司机台面板上的客室照明旋钮完成。升级后车载CC通过MVB协议将客室照明的开、关指令发给TCMS，DXMe模块输出指令控制客室照明开、关继电器，这两个继电器的常开触点与客室照明旋钮触点并联，从而实现客室照明自动开、关功能。

2.2.7 蠕动与跳跃模式

CBTC车辆，列车方向控制为本地司机操作司控器方向手柄选择或在ATO模式下，以司机室钥匙激活端为方向向前。升级后在跳跃模式下，列车方向由车载CC控制，可以向前或向后。在其他UTO模式控制情况下，均以司机室钥匙激活端为方向向前。在蠕动模式下，牵引、制动系统响应硬线控制信号，列车限速（25km/h）运行，；在跳跃模式下，ATO输出方向向前或向后、跳跃测试指令，车辆执行跳跃指令，跳跃距离要求在60-80cm之间。

2.2.8 自动鸣笛

CBTC车辆，列车鸣笛控制为本地司机操作电笛按钮。升级后车载CC通过MVB协议将电笛鸣笛指令发给TCMS，DXMe模块输出指令控制电笛鸣笛继电器，这个继电器的常开触点与电笛按钮触点并联，从而实现自动鸣笛功能。

2.2.9 自动开关空调、自动广播

CBTC车辆，列车空调开关控制为本地司机操作按钮完成。升级后车载CC通过MVB协议将开、关空调、自动广播信息发送给空调与PIS系统，从而实现自动开关空调、自动广播。

3 结语

通過研究信号系统与车辆系统的接口，无人自动驾驶系统的应用场景及系统功能，基于当前宁波轨道地铁3号线CBTC的一辆列车，实施改造及升级，并在车辆段内的试车线进行了系统安装及测试，实现了列车的自动唤醒、休眠、上电测试、全自动运行自动升降弓、分合高速断路器等场景测试。通过本项目的研究，为后续项目升级为无人自动驾驶系统积累数据和经验。

参考文献：

[1]饶东.全自动运行系统地铁车辆技术[J].2015.

[2]高嵘华，郑泽熙.轨道交通全自动运行系统对CBTC功能需求的研究[J].2018.

[3]谢正媛，李月.城市轨道交通全自动运行系统应用研究[J].2018.