既有城轨信号系统改造为DTO系统技术分析

李春宇

(中铁通信信号勘测设计院有限公司，北京 100036)

随着国内城市轨道交通不断发展建设，部分线路信号系统已接近使用年限，需要更新改造。接近使用年限的既有信号系统多为GOA2 半自动化列车运行（STO）系统，更新改造选择升级为GOA3 有人值守的全自动运行（DTO）系统是一个优选方案：既提高系统自动化和RAMS 水平、降低劳动强度及运营成本、提高运营效率，又尽可能减少既有线路、车辆及其他外部系统改造范围及内容，节省工程投资、降低工程风险。

DTO 模式下，列车在配置列车员的条件（正常运行所有功能均由系统负责实现）下的运行，列车员仅在故障和应急情况下介入列车运行。故应结合改造工程既有条件、列车员职能开展相关研究分析。同时，本文不再对GOA2 信号系统内容赘述，仅对改造升级为DTO 模式，信号系统新增的控制模式、功能需求等进行研究。

1 DTO模式信号系统控制研究

车辆基地划分为自动化区及非自动化区，自动化区域应包括停车列检库、洗车库、部分线路咽喉区。自动化区域纳入控制中心ATS 自动监控，具备CBTC 级别ATP/ATO 功能。

列车在正线及车辆基地自动化区具备全自动驾驶模式(FAM)、折返站具备全自动运行折返模式。

由于车上有列车员，蠕动模式、远程RM 模式和雨雪模式，可以根据改造工程实际条件和运营组织管理模式选择配置。

2 改造工程DTO模式信号系统必备功能需求分析

2.1 投入运营

列车投入运营过程如图1 所示，列车上电后唤醒、自动定位、自检，自检通过后进行静、动态测试，然后进入FAM 模式，中心自动办理列车进路、ZC 发放移动授权，列车以FAM 模式驾驶出库。

图1 列车投入运营示意图Fig.1 Schematic diagram of train put into operation

新增DTO 必须具备功能包括车辆基地自动化区ATS 及ATP/ATO 监控功能、鸣笛等。

其中唤醒宜采用人工模式；自检以及进入FAM模式，可结合改造条件选择自动或人工模式。

2.2 退出运营

列车退出运营过程如图2 所示，列车自动或人工驾驶回库，进行自动洗车、清扫等作业后进行休眠。

图2 列车退出运营示意图Fig.2 Schematic diagram of train exit operation

新增DTO 必须具备功能包括车辆基地自动化区ATS 及ATP/ATO 监控功能等。其中休眠可采用自动或人工模式，自动洗车功能、列车回库的ATP/ATO 功能、洗车库/车库库门防护功能应结合改造具体条件确定，在下文3.1 中针对此问题进一步探讨。

2.3 正线运营

正线运营过程如图3 所示，列车在正线以FAM模式自动运行，进站控制列车精确停车。发车条件具备的情况下，在车站自动发车。当列车到达折返站时，自动驾驶列车驶入指定的折返轨、换端、驶回站台、打开车门及站台门，继续进行运营。

图3 正线运营示意图Fig.3 Schematic diagram of main line operation

新增DTO 必备功能主要包括：再关车门、自动发车、工作区人员防护、全自动运行折返等。精确停车对位调整、站台门/车门故障对位隔离功能需结合既有改造工程条件具体分析。

3 改造工程DTO模式可选功能探讨

相对于采用DTO 模式的新建工程，改造工程受到既有条件限制，部分方案需根据既有工程的线路、站场、车辆及相关外部系统条件，结合运营组织管理、列车员职能设计。

3.1 车辆基地运行控制方案

1）入库控制方案

列车入库方案需结合既有库内停车线长度等条件分析。如果停车线长度满足ATP 防护保护距离要求，则可以按正常FAM 模式全自动运行入库；如果停车线长度不满足ATP 防护保护距离要求，可采取如下两个方案。

方案一，停车列检库末端设置允许列车以不超过速度5 km/h 撞击的车挡，允许列车FAM 模式入库时，最不利情况下以低于5 km/h 车速碰撞车挡。

方案二，列车运行至转换轨或车库门口，由FAM 模式转换为RM 模式，司机人工驾驶列车入库。此方案可在列车进入车库时，ATP 限速5 km/h，并在列车接近线路终端时报警提示。

入库控制具体采取方案应结合停车线长度、运营组织管理要求确定。

2）休眠、唤醒方案

全自动运行系统宜具备休眠、唤醒功能，可采用人工或自动休眠、唤醒模式。该功能的实现需结合改造工程既有条件及改造范围确定。如，需要车辆蓄电池能够给列车辅助驾驶模块不间断供电，并能够接收、执行休眠、唤醒指令，反馈列车休眠、唤醒状态；库线长度应满足列车FAO 模式运行条件；停车列检库线路具备休眠、唤醒应答器条件。

3）自动洗车方案

自动洗车方案需配置全自动洗车机，同时车辆应能支持、执行信号发出的自动洗车指令。因此，自动洗车功能需结合改造工程既有洗车机和车辆条件及改造工程实施范围确定。

4）洗车库、车库库门防护方案

需结合既有工程洗车库、车库库门能否接收、执行信号系统的开、关指令，能否将库门状态可靠的传递给信号系统，确定洗车库、车库库门防护方案。

3.2 人员防护方案

对于列车员防护，驾驶室侧门应纳入ATP 防护。

关于车辆基地内自动化与非自动化区防护方案，需结合既有站场布局、人员通道、列车员职责确定。建议采用物理隔离，设置人员防护开关，并纳入联锁。考虑到列车为有人值守，改造条件不具备时，可通过规章制度管理，并由列车员在上电、唤醒、动态测试、列车出库过程中人工确认、防护。

正线应设置人员防护开关，纳入联锁，对工作人员人身安全进行防护。

乘客防护方面，可增加车门站台门间歇防护功能；乘客紧急对讲功能建议由列车员负责；清客由列车员与站台工作人员协作完成。

3.3 远程控制

如改造条件允许，工况管理及照明、空调宜由系统自动控制。

列车紧急制动及缓解、设备故障复位可由列车员负责。

3.4 故障处理

1）精确对位停车对位调整

对位调整功能是当列车以FAM/CAM 模式进站欠标、过标未超过规定距离（如5 m）时，车载控制器（VOBC）向中心汇报未停稳信息，并向中心报警，并以向前、向后跳跃方式自动调整对标。此功能的实现，需要车辆按照信号车载设备发出的跳跃指令，进行对标调整。

2）车门/站台门对位隔离

当个别站台门故障隔离或车门故障隔离时，车载设备和站台门互传故障信息，故障站台门（站台门控制）及对应的车门（车辆控制）不打开。

此功能的实现，需结合车辆、站台门既有条件确定，即需要车辆、站台门能够发送故障车门/站台门信息，并根据接收到故障车门/站台门信息，能够对对应的站台门/车门进行隔离。

3）建议可由列车员负责处理列车牵引、制动故障，信号车载故障，信号车载与列车接口故障等。

3.5 应急处理

障碍物检测需结合既有车辆条件，确定由系统负责监控或列车员防护。

结合改造工程实际情况，火灾、脱轨检测、异常天气、紧急疏散指挥、救援等应急情况可由列车员人工处置。

4 结论

经过上述研究分析，既有信号系统改造升级为DTO 模式，包括必备功能、根据改造条件及列车员职能确定的建议选配功能，如图4 所示。

图4 改造工程DTO功能配置图Fig.4 DTO function configuration diagram of reconstructing project