悬挂式单轨交通侧风预警联动方案设计

王梓丞，易立富，虞凯，王孔明

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031）

0 引言

近年来，随着社会经济的高速发展，我国轨道交通建设进入了快速发展阶段。在高速铁路、地下铁路、城际铁路、市域（郊）铁路等轨道交通快速发展的同时，为适应现代社会发展的不同需求，许多新型轨道交通应运而生，如中低速磁浮交通、现代有轨电车、悬挂式单轨（以下简称“空轨”）、山地齿轨等。其中，空轨是我国近年来轨道交通发展到一定规模和覆盖面的情况下兴起的一种新型轨道交通制式，具有环境友好、适应能力强、景观效果好、施工工期短、对交通影响小等优点[1-2]。国外方面，日本、德国等投入运营的空轨线路定位为中小城市骨干客运线、客运枢纽接驳线、组团内短途填充线和旅游线。如，日本千叶线、德国乌帕塔尔线承担了中小城市的主要公共客运职能，德国杜塞尔多夫机场线为连接火车站和机场的短途接驳线，日本湘南线属于组团内短途填充线，日本上野动物园线为旅游观光线。国内方面，空轨交通的研究起步较晚但发展迅速，目前我国有约20个城市正在开展空轨交通的规划和设计[3]。

然而，与地铁、轻轨等成熟的轨道交通制式不同，空轨车辆的转向架和第三轨在轨道梁内部，车体悬挂于轨道梁下方，易因侧风等外部气候条件导致车身摆动，从而影响车辆运行的平稳性及乘客的舒适性，严重时将影响空轨车辆的安全运行[4-5]。因此，本文根据空轨列车易受侧风影响的特殊运行工况提出了侧风预警联动功能的设计方案。

1 综合运营调度系统

1.1 系统优势

综合运营调度技术是以监控系统高度自动化、硬软件深度集成、数据高度融合为核心理念的新型运营调度管理技术。基于该技术构建的综合运营调度系统将所有弱电系统和机电设备视为一个管控整体，最大程度消除各专业间的技术界限。总的来说，具有以下技术优势：

（1）统一硬件平台：最大程度实现控制中心、车站弱电、机电监控系统硬件设备（服务器、存储、网络等）的集成整合，建立统一的综合运营调度系统硬件平台。

（2）统一软件平台：最大程度实现控制中心、车站弱电、机电监控系统软件的深度集成，建立统一的综合运营调度系统软件平台。

（3）整合网络资源：将控制中心、车站弱电、机电监控系统设备整合在综合调度系统一张网络中。

（4）精简接口技术：通过统一的硬软件平台实现各功能业务所需数据的内部流转，通过统一平台的通信接口设备与弱电和机电系统站级设备或现场设备进行接口，实现监控信息的实时交互，减少系统间的接口设备及接口协调工作。

综合调度系统通过统一的硬、软件平台将弱电和机电系统的数据高度融合，减少命令至执行的中间环节，高效实现对列车、设备、乘客和环境等要素的全面监控，实现系统间快速联动和非正常情况下的应急处置，提升空轨交通的运营效率和应急处理能力，为空轨交通的安全、舒适、快速运营提供有力保障，同时进一步降低建设及运营维护成本。

因此，本文基于综合运营调度系统，针对空轨车辆易因侧风等外部气候条件导致车身摆动从而影响车辆运行安全的问题，提出了一种侧风预警联动方案，并将其作为综合运营调度系统的功能模块，实现当线路侧风超过阈值时，空轨综合运营调度系统能及时、快速、高效地做出合理操作，为空轨列车运行安全提供技术保障。

1.2 系统组成

空轨交通综合运营调度系统组成主要包括网管与培训子系统、设备维护管理子系统、列车运行监控子系统、侧风监测子系统、环境与设备监控子系统、火灾自动报警子系统、中央控制子系统、电力监控子系统、视频监控子系统、门禁监控子系统、站台门监视子系统、自动售检票子系统、广播子系统、乘客信息子系统。

本文涉及的侧风联动方法主要由列车运行监控模块（ATS）、侧风联动模块、广播模块（PA）、乘客信息模块（PIS）、综合调度工作站协同完成。综合调度工作站功能架构主要包括列车运行监控界面、侧风联动监控界面、环境与设备监控界面、火灾自动报警监控界面、电力监控界面、视频监控界面、门禁监控界面、站台门监视界面、自动售检票监控界面、广播监控界面、乘客信息监控界面。

2 侧风预警联动模块设计

为实现空轨侧风预警联动功能，需在综合运营调度系统中增加侧风预警联动功能模块，该功能模块包含6个子模块，具体为：

（1）互联子模块：用于与室外侧风监测传感设备互联，收集监测传感设备采集到的风速、风向信息。

（2）显示子模块：用于将风速和风向信息在综合调度工作站的侧风监测界面上进行实时显示，如果出现红色或黄色预警，则显示预警信息。

（3）判别子模块：用于根据侧风与列车运行位置及方向的关系和风速大小，为各监测线路区段生成侧风预警等级。

（4）筛选子模块：用于根据列车运行方向、位置及所在线路区段，判断并筛选出运行在发生侧风预警线路区段或运行前方为预警线路区段的所有列车。

（5）确认子模块：用于中心调度员通过综合调度工作站的侧风监测界面确认侧风预警等级和发生侧风预警的区段。

（6）联动子模块：用于根据侧风预警等级和侧风预警发生的区段位置，各模块间协调联动，保证列车运行安全，并根据运营需求提供自动、半自动、手动3种联动方法。

其中，确认模块含有2个执行单元，第一执行单元用于如果线路区段发生侧风预警，中心调度员在综合调度工作站的侧风监测界面上点击发生预警的区段，在弹出的菜单中选择侧风预警确认指令；第二执行单元用于如果中心调度员确认未发生侧风预警，中心调度员在综合调度工作站的侧风监测界面上点击发生错误预警的区段，在弹出的菜单中选择复位指令。

3 侧风预警联动方案设计

3.1 自动联动方案

空轨交通侧风预警自动联动方案包括以下步骤：

（1）侧风监测传感设备将线路各侧风监测区段的风速与风向信息实时传送给综合运营调度系统的侧风联动模块。

（2）侧风联动模块通过判别侧风与列车运行位置、方向的关系和风速大小，为各监测线路区段生成侧风预警等级，包括红色预警、黄色预警，并显示。

（3）在发生侧风红色、黄色预警时，侧风联动模块遍历在途运行的所有列车，通过分析列车的运行方向、位置及所在线路区段，判断并筛选出运行在侧风预警线路区段或其运行前方为侧风预警线路区段的所有列车。

（4）在发生侧风红色、黄色预警时，侧风联动模块自动与ATS模块联动，确保列车在侧风监测线路区段安全运行。

所述步骤（2）具体包括：所述报警信息显示在综合调度工作站的报警列表上，在综合调度工作站的侧风监测界面上改变相应监测线路区段的显示颜色，红色预警表示为红色区段，黄色预警表示为黄色区段，未发生预警的区段显示为灰色。

所述步骤（4）具体包括：①如果某监测线路区段发生红色侧风预警，ATS模块通过车地无线通信自动向车载信号系统发送红色预警对应的列车控制信息；②如果某监测线路区段发生黄色侧风预警，ATS模块通过车地无线通信自动向车载信号系统发送黄色预警对应的列车控制信息。

上述步骤①包括：首先，对于正在红色预警线路区段运行的列车或列车运行前方为红色预警线路区段，ATS模块自动向这些列车车载信号系统发送制动命令，并通过车载PA向车上乘客播报预录制的信息，安抚乘客情绪，车载PIS向车上乘客显示有关的文字信息；其次，对于即将进入红色预警线路区段的列车，ATS模块自动向该线路区段两侧车站发送扣车指令，并通过车站PA、车站PIS向车站乘客播报、显示列车运行计划调整信息。

上述步骤②包括：首先，对于正在黄色预警线路区段运行的列车或列车运行前方为黄色预警线路区段，ATS模块自动向这些列车车载信号系统发送临时限速命令；其次，待列车驶出黄色侧风预警线路区段后，ATS模块自动向车载信号系统发送临时限速取消命令。

3.2 半自动联动方案

空轨交通侧风预警半自动联动方案包括以下步骤：

（1）与3.1步骤（1）相同；

（2）与3.1步骤（2）相同；

（3）中心调度人员在综合调度工作站的侧风监测界面手动点击预警区段，查看该区段的风速和风向信息。

所述步骤（3）具体包括：①如果某监测线路区段发生红色侧风预警，在弹出的菜单中手动选择区段侧风红色预警确认指令；②如果某监测线路区段发生黄色侧风预警，在弹出的菜单中手动选择区段侧风黄色预警确认指令。

上述步骤①包括：首先，弹出红色侧风预警确认对话框，并手动点击确认键，侧风联动模块自动筛选出运行在发生红色侧风预警线路区段或其运行前方为红色侧风预警线路区段的所有列车，步骤与SA3相同；然后，侧风模块自动与ATS模块联动，联动步骤与SA41相同。

上述步骤②包括：首先，弹出黄色侧风预警确认对话框，并手动点击确认键，侧风模块自动筛选出运行在发生黄色侧风预警线路区段或其运行前方为黄色侧风预警线路区段的所有列车，步骤与SA3相同；然后，侧风模块自动与ATS模块联动，联动步骤与SA42相同。

3.3 手动联动方案

空轨交通侧风预警半自动联动方案包括以下步骤：

（1）与3.1步骤（1）相同；

（2）与3.1步骤（2）相同；

（3）中心调度员在综合调度工作站的侧风监测界面手动点击预警区段，查看该区段的风速和风向信息。

所述步骤（3）涉及的情况可能有：①某监测线路区段发生红色侧风预警；②某监测线路区段发生黄色侧风预警。

上述步骤①具体包括：首先，中心调度员在综合调度工作站的列车运行监控界面上手动点击紧急停车按钮，选择正在红色侧风预警线路区段或其运行前方为红色侧风预警线路区段的列车车次号，列车车次号的筛选由人工完成，并点击确认；然后，中心调度员在综合调度工作站的列车运行监控界面上手动点击发生红色预警线路区段的两侧车站，在弹出的菜单中选择扣车指令，并点击确认；再次，中心调度员在综合调度工作站的广播监控界面上手动点击发生红色预警线路区段的两侧车站，选择相应的语音播报内容，再点击启动；最后，中心调度员在综合调度工作站的乘客信息监控界面上手动点击发生红色预警线路区段的两侧车站，选择相应的信息显示内容，再点击启动。

上述步骤②具体包括：首先，中心调度员在综合调度工作站的列车运行监控界面上手动点击临时限速按钮，选择正在黄色侧风预警线路区段或其运行前方为黄色侧风预警线路区段的列车车次号以及限制速度，并点击确认；然后，待列车驶出黄色侧风预警线路区段后，中心调度员在综合调度工作站的列车运行监控界面上手动点击临时限速按钮，选择已驶出黄色侧风预警线路区段的列车车次号，并点击取消。

4 结语

本文介绍了一种空轨侧风预警联动功能设计方案，涵盖了全自动、半自动、手动3种联动方法，充分利用了综合运营调度系统高度集成、深度互联的优势，实现相关系统的高效、实时联动，从而提高了空轨交通综合运营调度系统的响应速度，进一步保障乘客和设备安全。