CTCS2＋ATO列控车载设备安全性及人机职责研究

沈 圣 梁远焕

湖南中车时代通信信号有限公司 湖南 长沙 410100

在CTCS2＋ATO是指将CTCS—2级列控系统和自动驾驶(Automatic Train Operation)程序相叠加形成的复合型系统，现如今其在我国珠三角城际铁路运营中已经得到应用。经过反复的综合试验、联调联试和试运行之后，CTCS2＋ATO列控系统的使用效果已经获得验证，它可以在确保列车安全运行的同时，实现信号系统的高度自动化，不仅可以降低列车工作人员的工作强度，同时还可以提高运输效率并降低能耗。但为了进一步确保自动驾驶的安全性，有必要结合安全完整性等级要求，对其安全性进行分析，并确定列车运行中工作人员和机器各自负责的职责，为实际运营提供参考。

一、CTCS2＋ATO列控系统简介

CTCS2＋ATO列控系统主要由两大部分构成，分别是地面设备部分和车载设备部分。其中地面设别包括列控中心、轨道电路、地面电子单元、应答器、通信控制服务器、GSM—R通信接口设备等内容。车载设备则分为ATO和ATP两部分，后者由多个单元模块构成，包括列车接口单元、轨道电路信息接收单元、测速测距单元、应答器信息接收模块等。前者的功能主要是基于线路条件、运行计划，实现列车的自动驾驶。而ATP则是对地面设备传输的信息进行接收，包括行车许可、临时限速、列车参数等，为ATO的运行提供依据。同时对列车运行的安全性进行监控。

除此之外，CTCS2＋ATO列控系统中其他各个设备的功能如下：TSRS的功能是设置、取消或是管理临时限速；CCS和车载设备之间保持通信，负责对门控信息进行管理，同时对CTC的运行计划进行处理和传输；TCC负责对列车轨道电路进行编码，传输站间安全信息、设置临时限速等；应答器负责将定位信息、限速信息、相关线路参数以及运营停车点等信息传向车载设备，

二、CTCS2＋ATO列控车载设备的安全性分析

(一)选择安全性分析标准依据，在对CTCS2＋ATO列控车载设备进行安全性分析之后，首先要选择一套科学的参考标准。本次研究选择的是IEC标准61508《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》，结合其内容来看，安全性是指规定条件下、规定时间内安全相关系统成功实现所要求的安全功能的概率，并以允许危险失效概率数量级为依据，将安全性划分为四个等级。根据该等级划分，以CTCS2＋ATO列控车载设备的技术参数可以定义在2级。

(二)ATP的本质安全要求以及防护方式分析，在CTCS2＋ATO列控系统中，所谓本质安全即是指设备所具备的能够从根本上防止安全事故发生的功能，其通常由两部分内容构成，分别是失误—安全功能和故障—安全功能，前者是指即在操作失误的情况下，设备依然可以保障安全状态，这意味着设备拥有可以自动防止不安全行为的功能。后者是指设备在出现故障或是破损的情况下，可以短时内维持正常工作状态或是切换为安全状态。

根据CTCS2＋ATO列控系统的安全性等级，只有确保本质安全，才能实现对ATO功能的有效防护，这就需要技术人员在原有故障—安全功能的基础上，添加失误—安全功能。如此即使ATO输出的命令存在错误，也可以避免ATP安全受损。想要使ATP达到本质安全，除了要对设计工作进行优化之外，还应充分考虑地面设备带来的影响。

根据以上内容，为了实现ATP对ATO的有效防护，CTCS2＋ATO列控车载设备想车辆输出一个“ATO有效”信号，若无则表明ATO输出的控车命令无效。该信号应采用ATP单独输出或ATP、ATO串行输出的模式，其目的是使ATP对ATO的输出命令进行卡控，保障其有效性和精确性。此外，CTCS2＋ATO列控系统中ATP和ATO的安全功能设计应该相互独立。

三、CTCS2＋ATO列控系统自动驾驶时的人机职责划分

(一)基本功能，CTCS2＋ATO列控系统自动驾驶的基本功能主要包括以下五个部分：其一，保障列车安全运行。在自动驾驶模式下，保障列车安全运行的职责由列控系统承担。但若是在其他模式下，则要根据CTCS—2级列控系统技术规范人机职责进行划分。其二，列车运行控制。加速和制动是列车运行控制的两项重要内容，在自动驾驶模式下，此二者由ATO负责，其他运行模式下，列车司机负责。其三，线路检测。在所有运行模式下，列车司机均负责对路况进行监测。其四，乘客乘降监测，由CTCS2＋ATO列控车载设备负责，保障乘客在车间行走时不会发生安全事故。其中乘客车本控制由ATO负责，ATP负责对ATO输出的开门命令进行防护。但若是出现屏蔽门联动故障的情况，则换由人工进行操作。防止乘客在列车乘降和车辆间行走时受到伤害则由列车运营人员负责。其五，列车运营控制主要由运营工作人员负责，如司机负责确认列车是否进入自动驾驶模式。其六，危险检测和处理工作同样是由列车运营工作人员负责。

(二)其他功能，其一，精确停车。在自动驾驶模式下，由CTCS2＋ATO列控系统的ATO负责精确停车，ATP提供防护避免列车速度超出允许范围。同时列车在运营停车点停车时，ATP负责对列车是否停准进行判断，并根据判断结果确定是否允许开门。而且在这样的情况下，列车司机可以退出自动驾驶模式，人工操作进行对标停车。

其二，列车运行自动调整。在自动驾驶模式下，由CTCS2＋ATO列控系统中的ATO负责，具体是参考CCS发送的运营计划对列车的运行速度进行动态调整。若运行计划无效，则会根据ATP的允许速度曲线对列车运行速度进行调整。但通常遇到这种情况，列车司机会及时推出自动驾驶模式，手动操控列车运行。

其三，列车折返作业。列车折返作业通常是由列车运营人员负责，根据规定，列车司机在输入换端任务数据后，CTCS2＋ATO列控额系统会运行折返任务，司机需要确认两次“自动折返”和“停车停稳”，之后输出站台侧开门允许信号。在商数过程中，CTCS2＋ATO列控车载设备对列车是否停稳停准的判断均出自列车司机。

结束语

综上所述，根据安全性等级划分的标准来看，CTCS2＋ATO列控车载系统的安全性处于2级，而列车的安全运行则需要CTCS2＋ATO列控系统和列车运营人员的相互配合，各自做好其负责的部分工作，才能保障设备的安全稳定运行。