全自动运行系统试车线共享车辆段室内信号设备方案

马 龙

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037）

1 概述

在城市轨道交通中，车辆段的作业主要是列车进、出段及段内调车作业，车辆段与正线、试车线接口界面清晰。试车线主要用于车载信号设备的静态、动态功能测试，以验证设备安装是否正确，系统性能和接口是否符合要求，列车是否满足上线运营要求。全自动运行系统对车辆段赋予了列车唤醒、休眠、自动进出段、自动洗车等全自动运行功能，车辆段自动控制区域具备与正线相同的基于通信的列车控制系统（Communication Based Train Control，CBTC）级别下的列车自动防护/列车自动运行（Automatic Train Protection/Automatic Train Operation，ATP/ATO）功能。本文通过分析传统车辆段、试车线和全自动运行系统下的车辆段、试车线信号配置方案，提出全自动运行系统试车线共享车辆段室内信号设备的方案，并对该方案进行分析。

2 试车线与车辆段信号设备组成分析

传统车辆段信号方案普遍采用车辆段纳入正线列车自动监控（Automatic Train Supervision，ATS）监视，并设置独立的计算机联锁（Computer Interlocking，CI）设备来保证进路安全，同时设置ATS分机、数据通信系统（Data Communication System，DCS）、维护监测系统（Maintenance Support System，MSS）、电源设备等，实现对车辆段内正常联锁功能及运营维护。传统试车线单独设置一套完整信号系统设备，包括CI、地面电子单元（Lineside Electronic Unit，LEU）、ATP、数据存储单元（Data Storage Unit，DSU）、DCS、电源设备以及室外设备等。

要满足全自动运行要求，需将正线信号系统延伸到车辆段。在车辆段设置与正线相同的信号系统设备，与正线信号系统共同构成完整的全自动运行信号系统，并纳入正线一体化管理，实现车辆段自动控制区域的列车的自动出入车辆段。因此，车辆段需设置ATS分机、CI、ATP、DCS、MSS、电源设备等，并在运用库和咽喉区等自动控制区域关键位置设置应答器和无线覆盖，实现列车位置初始化定位和位置校准以及保证列车以CBTC级在自动控制区域内运行。同时试车线为满足全自动运行相关功能的测试，也需具有完整的信号系统设备，包括CI、LEU、ATP、DSU、DCS、电源设备以及室外设备等。

3 试车线共享车辆段室内信号设备方案

要实现试车线和车辆段独立控制，保证试车调试测试功能的进行及车辆段的正常作业，试车线共享车辆段室内信号设备方案需满足如下要求。

1）试车线具备全自动运行相关功能

试车线能完成车载设备的静态、动态功能测试及其与轨旁信号设备结合的全自动运行功能测试。

2）试车线与车辆段运行互不影响

传统试车线信号方案是单独设置信号系统设备，并通过继电或网络接口实现和车辆段的互联，车辆段和试车线分别独立运营。试车线共享车辆段室内信号设备方案需从软件层面增加隔离功能，确保试车线和车辆段彼此独立控制，互不影响。

3）试车作业流程应尽可能保持不变

试车线共享车辆段室内信号设备方案从软件层面实现了试车线和车辆段独立控制，同时为便于运营管理习惯，保证试车线和车辆段操作员职责清晰、流程独立，还沿用传统试车线作业流程，即试车线和车辆段进行控制权限交接，实现试车线和车辆段运营互相独立。

3.1 方案架构设计

试车线共享车辆段室内信号设备方案中，试车线将不再单独设置CI、LEU、ATP、DSU、电源设备等。试车线功能可由车辆段室内信号设备实现，因此需将车辆段监控范围扩大到试车线，实现车辆段室内信号设备对试车线的控制。同时设置试车线工作站，与车辆段现地工作站划分不同权限和操作范围。试车线工作站与车辆段室内信号设备实时交互信息，完成试车调试测试功能。试车线室外信号设备，如信号机、应答器、计轴、地铁长期演进系统（Long Term Evolution-Metro，LTE）天线的布置原则遵循正线设备布置的原则，并连接到车辆段室内信号设备，以便受车辆段室内信号设备的监控，从而实现在试车线进行全自动运行相关功能测试。系统架构如图1所示。

3.2 方案分析与实现

试车线共享车辆段室内信号设备方案应从ATS、CI、ATP、LTE、MSS、电源设备等方面进行研究，分析其实现的原理及方式。

1）ATS设备

车辆段ATS分机在软件逻辑层按不同的编号对车辆段与试车线进行逻辑区域划分。

车辆段现地工作站人机界面根据编号设置车辆段室外设备控制权限，且仅显示车辆段信号平面布置图（相应的试车线区域仅显示道岔、调车信号机、阻挡信号机）。试车线工作站人机界面根据编号设置试车线室外设备控制权限，且仅显示试车线信号平面布置图（相应的车辆段区域仅显示试车线道岔）。但需注意的是，试车线的控制权限需在完成车辆段与试车线正常的控制权交接后才能进行，从而实现试车线受车辆段现地工作站和试车线工作站双重控制，又能通过交接控制权保证同一时间的唯一控制权。

试车线轨旁设备及运行在试车线上的列车车载控制器（Vehicle On-Board Controller,VOBC）、列 车 控 制 及 监 控 系 统（Train Control and Monitor System,TCMS）报警信息在试车线工作站显示，车辆段轨旁设备及运行在车辆段上的列车车载VOBC、车载TCMS报警信息在车辆段现地工作站显示。

2）CI设备

车辆段CI设备监控试车线上列车信号机、计轴和应答器等室外设备，并将其纳入到车辆段联锁表中。在CI软件逻辑层需划分为车辆段监控范围和试车线监控范围，并在现地工作站和试车线工作站界面上设置相应的操作权限。试车线室外信号设备连接至CI，CI将车辆段和试车线的室外信号设备（含人员防护开关按钮等）及虚拟站台门状态统一发送给ATP、ATS，并在试车线工作站实现对试车线室外信号设备的监控。

3）ATP设备

车辆段ATP设备将试车线纳入控制范围，根据试车线工作站、DSU限速信息和CI反馈信息，实时为试车线上列车计算列车授权。ATP设备将试车线区域和车辆段区域统一处理，列车根据授权信息进行运行控制。

车辆段ATP设备需与正线DSU进行数据版本号比较，确认数据版本号一致后，才允许对其管辖范围内的列车进行控制，并将数据版本号作为与列车交互信息发送，用于保证车地使用相同的数据等功能。同时，正线DSU可接收并存储试车线的临时限速信息，并下发至车辆段ATP。ATP为列车计算移动授权时，将临时限速信息作为移动授权的一部分，发送至车载设备。

4）LTE设备

正线、车辆段、试车线共用LTE核心网，可以从整体的角度对所涉及范围内的基站进行调整，降低不同小区之间的同频干扰问题，实现列车在试车线和车辆段运行时与ATP、CI设备实时双向通信。

5）MSS设备

车辆段设置MSS采集模块和MSS维护工作站，实现对车辆段室内外信号设备状态集中监视和报警，实时监测信号设备的使用情况，定位故障地点，分析故障原因，统计故障时间，管理维修作业。同时可根据运营需要，将试车线室外信号设备的状态也纳入到MSS的监测中。

6）电源设备

车辆段电源设备主要由智能电源屏、UPS、蓄电池、集中稳压器等组成。除了要满足车辆段室内外信号设备用电需求外，还需为试车线室外信号设备提供稳定、可靠的电源。

3.3 方案对比分析

与传统试车线信号方案相比，试车线共享车辆段室内信号设备方案在设备配置、隔离方式、投资等方面存在差异，如表1所示。

4 结语

相对于传统车辆段、试车线单独设室内信号设备的模式，试车线共享车辆段室内信号设备方案从软件方面实现车辆段和试车线的隔离，并通过试车线控制权移交的方式，实现车辆段现地工作站和试车线工作站对试车线操作的唯一性。从技术发展趋势来说，试车线共享车辆段室内信号设备具有良好的应用前景。对于节省设备投资、减少土建用房、降低维护工作量具有明显的作用。