论文部分内容阅读
摘要：城市轨道交通信号系统自动化停车场系统，为进一步保证停车场行车安全、提高行车效率，提供了有力的技术支持。本文结合北京地铁16号线工程实际，介绍了自动化停车场的系统概述、功能概述和原理概述。
关键词：城市轨道交通；信号系统；自动化停车场
Automatic parking lot system introduction of urban rail transit
Sun Zhiqiang
Abstract： Automatic parking lot system in signaling system of urban rail transit， has provided a strong technical support for ensuring traffic safety， and improving traffic efficiency. This paper combined with the Beijing metro line 16 project， introduces the system overview， the functional overview and the overview of principle of the automatic parking lot system.
Keywords： urban rail transit； signaling system； automatic parking lot
绪论
停车场内每天需要进行列车进出场的作业，传统上的非全自动的停车场作业在联锁办理完成调车进路后，全部由人工来保证运行过程中的安全。这种方式存在司机工作量大以及可能的操作失误导致闯信号等问题，所以在北京地铁16号线项目中的停车场配置全自动运行区域，列车在全自动区域具备CBTC级别下的ATP/ATO功能以及ATS监控功能，在列车升级CBTC后，由信号系统防护列车运行安全，并能够以ATO运行自动完成进出场的运行功能。
本文结合北京地铁16号线工程实际，介绍了自动化停车场的系统概述、功能概述和原理概述。
1 系统概述
北京地铁16号线工程的榆树庄停车场配置独立的ZC设备、CI设备、ATS设备及车载ATP/ATO设备，与正线设置的DSU设备（包含停车场电子地图）共同组成完整的ATC系统。停车场的全自动控制区域及停车列检库，都设置无线接入点（AP）以实现无线覆盖，以便保证列车可以在进入全自动区域时，可以以CBTC级别进入全自动区域。列车可以依据运营需求选择在全自动控制区域的运行级别。
具体设备设置如下：
设置一套ZC设备，负责依据CBTC列车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨道占用/空闲信息，为其管辖区域内的CBTC列车计算生成移动授权（MA），保证其控制区域内CBTC列车的安全运行。
设置一套联锁设备，负责完成控制范围内的所有联锁功能，及与轨旁ZC之间的接口和数据传输；
设置一套DCS设备，包括信号系统间通信的骨干网设备以及用于停车场内车地通信的AP、天线；
设置一套车站ATS分机及现ATS派班工作站、现地控制工作站、及附属设备。实现停车场的ATS监控功能。
2功能概述
2.1停车场的ATS监控
ATS子系统自动完成并实现列车在停车场内和正线列车识别号的连续追踪。具备在停车场转换轨处停车/不停车情况下的自动赋予列车识别号功能。并且ATS子系统能够根据出入库計划自动触发转换轨至停车列检库之间的列车进路，以提高停车场出入库运行效率。
DCC中设置ATS调度工作站，完成停车场的控制功能；OCC中设置ATS调度工作站，完成正线的控制功能。
ATS对同一个触发点只能识别一条进路，所以转换轨至库线之间的列车进路只触发基本进路。ATS对变通进路不设置触发功能。
2.2 信号显示
采用列调分离的方案，车场内设置调车进路和列车进路，CBTC列车运行采用列车进路控制，非CBTC列车运行采用调车或列车方式。
列车进路排列后，进场信号机亮绿灯，进库信号机亮黄灯，列车进路内的调车信号机保持定位蓝灯显示。列车进路部分解锁后，可办理以此调车信号机为始端的调车进路。
对于停车场列车进路，若未设置变通，确定了始端与终端，则路径唯一；若设置变通，通过始终端和变通按钮确定路径。将进路中的某个调车信号机按钮作为变通按钮。
停车场内调车作业时，排列相关调车进路，进路始端信号显示为白灯。
停车场内信号机设置如下：
◆ 进场信号机；
◆ 进库信号机；
◆ 出库信号机；
◆ 出库分隔信号机（按发车能力配置）；
◆ 调车信号机。
（1）进场信号机
进场信号机采用高柱（高度根据车辆高度确定）黄、绿、红三灯位信号机构，红灯为定位。命名为：JC1
其显示及意义如下：
◆ 绿色灯光 - 表明进场的进路开通，准许列车按规定的速度越过该架信号机进场；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机；
◆ 红色灯光+黄色灯光 - 表明开放引导信号，准许列车以不大于规定的速度（25km/h）越过该架信号机并随时准备停车。
（2）进库信号机
进停车场信号机内方第一个轨道区段边界处设置列车兼调车信号机。采用矮型白、黄、红三显示信号机，红灯为定位。命名为：JK1，JK2
其显示及意义如下：
◆ 黄色灯光 - 表示列车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行列车作业； ◆ 白色灯光 - 表示调车进路开通，准许示规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机。
（3）出库信号机
停车列检库前及洗车库前设置列车兼调车信号机采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。命名为CK1，CK2。
其显示及意义如下：
◆ 黄色灯光 - 表明列车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行列车作业；
◆ 白色灯光 - 表明调车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机
（4）出库分隔信号机
为满足停车场出场能力，在进库信号机前方适当位置设置分割信号机，采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。命名为CQ1，CQ2。
◆ 黄色灯光 - 表示列车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行列车作业；
◆ 白色灯光 - 表示调车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机。
（5）调车信号机
车场内其它地点根据需要设矮型调车信号机，场内调车信号机采用蓝、白两灯位信号机构，蓝灯为定位。命名为：D1
其显示及意义如下：
◆ 白色灯光 -准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 蓝色灯光 -调车进路不准列车越过该架信号机。如果办理了列车进路，无论列车处于何种驾驶模式，均可以越过该架信号机。
（6）A、B库间
停车场出入B库不设置信号机，出入B库采用人工引导方式。
对于全自动停车场的列车运行过程中的信号机按照如下方式显示：
办理进场/库和出场/库的列车进路后，该列车进路的始端信号机亮灯（JC、CC亮绿灯，JK、CK、CQ亮黄灯），列车进路内的调车信号机保持定位蓝灯显示。CBTC列车司机按照车载信号运行，非CBTC列車按照轨旁列车信号机的显示运行。
停车场内信号机在正常情况下均不灭灯。
停车场内采用固定闭塞的运行方式，当场内的列车进路中有列车占用时，联锁控制进路始端信号机为禁止信号，禁止后续列车进入此进路。
3.原理概述
3.1控制范围
榆树庄停车场内划分有全自动控制区域和非全自动控制区域，其中全自动控制区域纳入ATC系统的控制范围。
榆树庄停车场自动化范围如下：
列检库A库、停车库A库至转换轨及牵出线范围。
ATS子系统将全场纳入控制范围，其中系统可以自动排列列检库与转换轨之间的列车进路。除此以外的进路可在遥控级别由中心人工办理或调度权交接后由车站值班员人工办理。
3.2控制模式
3.2.1 ATP/ATO控制模式
停车场信号系统具备CBTC级别的ATP/ATO功能。
停车场的全自动控制区域内列车可采用CBTC下的AM模式和CM模式、限制人工驾驶模式（RM模式）或非限制人工驾驶模式（EUM模式）运行；非全自动控制区域内列车采用限制人工驾驶模式（RM模式）或非限制人工驾驶模式（EUM模式）运行。
停车场的CBTC列车运行依照区域控制器（ZC）计算的移动授权控制列车运行。对于进列检库，移动授权终点到列检库库前平交道口CK信号机处。CBTC列车可运行至移动授权终点前提示降级，由司机转换驾驶模式为RM后，人工驾驶入库停车。对于出库列车，移动授权终点到出场信号机后方保护区段处。
列车在运行过程中，信号系统实时监控进路中道岔、轨道状态，若前方轨道区段占用或者道岔未锁闭在规定位置，则通知列车紧急制动，并需降级为限制人工驾驶模式（RM模式）后由司机驾驶。
3.2.2ATS控制模式
停车场ATS监控存在DCC中控、紧急站控二种控制模式。
DCC中控模式
DCC中控指DCC中心ATS系统工作正常时，此时需要点击“中控”，将联锁机切换到“中控”模式，此时ATS控制权转由DCC中心控制。由ATS子系统依照行车计划，自动执行相应的控制。实现系统的全自动工作模式。
此时控制权在DCC中心，DCC中心调度员具有所有调车及列车进路监控权， ATS系统可以按照当天出入库计划自动办理列车进路，也可由调度员将列车进路转为人工控，人工办理列车进路及调车进路。
紧急站控模式
紧急站控指车站操作人员点击联锁上位机的“紧急站控”，将联锁系统切换到“紧急站控”模式，操作人员使用联锁系统的上位机操作，提供联锁的全部功能操作，ATS相关的表示和控制功能将无法使用。
此时控制权在停车场，车站值班员具有监控权，车站值班员可以对停车场内所有列车进路及调车进路进行人工办理。
3.2.3ATS出/入库自动控制原理
ATS子系统依照出入库计划中指定的列车进入正线运营时间，提前若干时分（可配置），自动触发到转换轨的列车进路，列车运行至转换轨处后，再依照正线列车计划，自动匹配正线车次号，按照正线列车计划正常运营。
当列车正线运营结束，回到转换轨停稳时，ATS子系统根据出入库计划中指定的列车回库停车列检线，自动触发到停车列检线的列车进路，列车运行至停车列检线处后，列车的运行任务标识被清除。
3.3操作流程
3.3.1出入库计划编制
在停车场ATS派班工作站上编制出入库计划。
在全自动停车场内，计划员编制出入库计划时，需要在“回库到达”中人工指定列车回场时要回到停车列检库中具体的停车列检线，以便指示列车回到哪个停车列检线；如果没有提前指定，则回库列车会停在转换轨处，需要人工排列列车进路，以便使列车回库。
3.3.2出库流程
由ATS自动触发或人工办理出库的列车进路（出库信号机至出场信号机），出库信号机亮黄灯，进路内顺向调车信号机保持蓝灯显示。停车列检库出库列车进路可由ATS自动触发或人工办理。
出库信号开放后，司机驾驶列车以RM模式向前运行。经过两个应答器后获得位置，列车在库线升级至CBTC级别，驾驶模式转换至CM或AM（人工确认启动ATO后转为AM）。
CBTC列车按照ZC发送的移动授权计算防护曲线及推荐速度曲线控制列车，由司机驾驶或ATO驾驶运行至转换轨。
3.3.3进库流程
列车以CBTC级别运行进入转换轨。
由ATS自动触发或人工办理进场进路后，进场信号机亮绿灯。ZC为列车延伸移动授权，列车按照移动授权向前运行。停车列检库进库列车进路可由ATS自动触发或人工办理。
办理进库进路后，进库信号机亮黄灯，进路内顺向调车信号机保持蓝灯。ZC为列车延伸移动授权，列车按照移动授权向前运行。
车载设备按照ZC发送的移动授权计算防护曲线及推荐速度曲线控制列车，由司机驾驶或ATO驾驶向库线运行。
列车以AM或CM模式在进库平交道口前提示司机降级为RM运行，司机人工将运行模式转为RM后，可驾驶列车进入停车库线对位停车。如不转RM，移动授权至平交道口前CK信号机处，列车不能以AM或CM模式进库。
4结论
自动化停车场系统为保证行车安全、提高行车效率提供有力的技术支持，为全自动化运行打下了坚实的基础。目前国内城市轨道交通停车场逐渐开始推广使用自动化停车场系统。后续仍需要不断发展，并持续提高行车安全水平和行车效率。
参考文献
[1]交控科技股份有限公司提供的“北京地铁16号线工程信号系统技术规格书”。
[2]曹启滨.城市轨道交通自动化车辆段信号系统功能简析[J].北京：铁道通信信号，2016（8）.57-59
[3]李晶.城轨全自动驾驶信号系统方案设计及运营场景分析[J].北京：铁道通信信号，2016（2）：48-52
关键词：城市轨道交通；信号系统；自动化停车场
Automatic parking lot system introduction of urban rail transit
Sun Zhiqiang
Abstract： Automatic parking lot system in signaling system of urban rail transit， has provided a strong technical support for ensuring traffic safety， and improving traffic efficiency. This paper combined with the Beijing metro line 16 project， introduces the system overview， the functional overview and the overview of principle of the automatic parking lot system.
Keywords： urban rail transit； signaling system； automatic parking lot
绪论
停车场内每天需要进行列车进出场的作业，传统上的非全自动的停车场作业在联锁办理完成调车进路后，全部由人工来保证运行过程中的安全。这种方式存在司机工作量大以及可能的操作失误导致闯信号等问题，所以在北京地铁16号线项目中的停车场配置全自动运行区域，列车在全自动区域具备CBTC级别下的ATP/ATO功能以及ATS监控功能，在列车升级CBTC后，由信号系统防护列车运行安全，并能够以ATO运行自动完成进出场的运行功能。
本文结合北京地铁16号线工程实际，介绍了自动化停车场的系统概述、功能概述和原理概述。
1 系统概述
北京地铁16号线工程的榆树庄停车场配置独立的ZC设备、CI设备、ATS设备及车载ATP/ATO设备，与正线设置的DSU设备（包含停车场电子地图）共同组成完整的ATC系统。停车场的全自动控制区域及停车列检库，都设置无线接入点（AP）以实现无线覆盖，以便保证列车可以在进入全自动区域时，可以以CBTC级别进入全自动区域。列车可以依据运营需求选择在全自动控制区域的运行级别。
具体设备设置如下：
设置一套ZC设备，负责依据CBTC列车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨道占用/空闲信息，为其管辖区域内的CBTC列车计算生成移动授权（MA），保证其控制区域内CBTC列车的安全运行。
设置一套联锁设备，负责完成控制范围内的所有联锁功能，及与轨旁ZC之间的接口和数据传输；
设置一套DCS设备，包括信号系统间通信的骨干网设备以及用于停车场内车地通信的AP、天线；
设置一套车站ATS分机及现ATS派班工作站、现地控制工作站、及附属设备。实现停车场的ATS监控功能。
2功能概述
2.1停车场的ATS监控
ATS子系统自动完成并实现列车在停车场内和正线列车识别号的连续追踪。具备在停车场转换轨处停车/不停车情况下的自动赋予列车识别号功能。并且ATS子系统能够根据出入库計划自动触发转换轨至停车列检库之间的列车进路，以提高停车场出入库运行效率。
DCC中设置ATS调度工作站，完成停车场的控制功能；OCC中设置ATS调度工作站，完成正线的控制功能。
ATS对同一个触发点只能识别一条进路，所以转换轨至库线之间的列车进路只触发基本进路。ATS对变通进路不设置触发功能。
2.2 信号显示
采用列调分离的方案，车场内设置调车进路和列车进路，CBTC列车运行采用列车进路控制，非CBTC列车运行采用调车或列车方式。
列车进路排列后，进场信号机亮绿灯，进库信号机亮黄灯，列车进路内的调车信号机保持定位蓝灯显示。列车进路部分解锁后，可办理以此调车信号机为始端的调车进路。
对于停车场列车进路，若未设置变通，确定了始端与终端，则路径唯一；若设置变通，通过始终端和变通按钮确定路径。将进路中的某个调车信号机按钮作为变通按钮。
停车场内调车作业时，排列相关调车进路，进路始端信号显示为白灯。
停车场内信号机设置如下：
◆ 进场信号机；
◆ 进库信号机；
◆ 出库信号机；
◆ 出库分隔信号机（按发车能力配置）；
◆ 调车信号机。
（1）进场信号机
进场信号机采用高柱（高度根据车辆高度确定）黄、绿、红三灯位信号机构，红灯为定位。命名为：JC1
其显示及意义如下：
◆ 绿色灯光 - 表明进场的进路开通，准许列车按规定的速度越过该架信号机进场；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机；
◆ 红色灯光+黄色灯光 - 表明开放引导信号，准许列车以不大于规定的速度（25km/h）越过该架信号机并随时准备停车。
（2）进库信号机
进停车场信号机内方第一个轨道区段边界处设置列车兼调车信号机。采用矮型白、黄、红三显示信号机，红灯为定位。命名为：JK1，JK2
其显示及意义如下：
◆ 黄色灯光 - 表示列车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行列车作业； ◆ 白色灯光 - 表示调车进路开通，准许示规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机。
（3）出库信号机
停车列检库前及洗车库前设置列车兼调车信号机采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。命名为CK1，CK2。
其显示及意义如下：
◆ 黄色灯光 - 表明列车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行列车作业；
◆ 白色灯光 - 表明调车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机
（4）出库分隔信号机
为满足停车场出场能力，在进库信号机前方适当位置设置分割信号机，采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。命名为CQ1，CQ2。
◆ 黄色灯光 - 表示列车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行列车作业；
◆ 白色灯光 - 表示调车进路开通，准许依照规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 红色灯光 - 不准列车越过该架信号机。
（5）调车信号机
车场内其它地点根据需要设矮型调车信号机，场内调车信号机采用蓝、白两灯位信号机构，蓝灯为定位。命名为：D1
其显示及意义如下：
◆ 白色灯光 -准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业；
◆ 蓝色灯光 -调车进路不准列车越过该架信号机。如果办理了列车进路，无论列车处于何种驾驶模式，均可以越过该架信号机。
（6）A、B库间
停车场出入B库不设置信号机，出入B库采用人工引导方式。
对于全自动停车场的列车运行过程中的信号机按照如下方式显示：
办理进场/库和出场/库的列车进路后，该列车进路的始端信号机亮灯（JC、CC亮绿灯，JK、CK、CQ亮黄灯），列车进路内的调车信号机保持定位蓝灯显示。CBTC列车司机按照车载信号运行，非CBTC列車按照轨旁列车信号机的显示运行。
停车场内信号机在正常情况下均不灭灯。
停车场内采用固定闭塞的运行方式，当场内的列车进路中有列车占用时，联锁控制进路始端信号机为禁止信号，禁止后续列车进入此进路。
3.原理概述
3.1控制范围
榆树庄停车场内划分有全自动控制区域和非全自动控制区域，其中全自动控制区域纳入ATC系统的控制范围。
榆树庄停车场自动化范围如下：
列检库A库、停车库A库至转换轨及牵出线范围。
ATS子系统将全场纳入控制范围，其中系统可以自动排列列检库与转换轨之间的列车进路。除此以外的进路可在遥控级别由中心人工办理或调度权交接后由车站值班员人工办理。
3.2控制模式
3.2.1 ATP/ATO控制模式
停车场信号系统具备CBTC级别的ATP/ATO功能。
停车场的全自动控制区域内列车可采用CBTC下的AM模式和CM模式、限制人工驾驶模式（RM模式）或非限制人工驾驶模式（EUM模式）运行；非全自动控制区域内列车采用限制人工驾驶模式（RM模式）或非限制人工驾驶模式（EUM模式）运行。
停车场的CBTC列车运行依照区域控制器（ZC）计算的移动授权控制列车运行。对于进列检库，移动授权终点到列检库库前平交道口CK信号机处。CBTC列车可运行至移动授权终点前提示降级，由司机转换驾驶模式为RM后，人工驾驶入库停车。对于出库列车，移动授权终点到出场信号机后方保护区段处。
列车在运行过程中，信号系统实时监控进路中道岔、轨道状态，若前方轨道区段占用或者道岔未锁闭在规定位置，则通知列车紧急制动，并需降级为限制人工驾驶模式（RM模式）后由司机驾驶。
3.2.2ATS控制模式
停车场ATS监控存在DCC中控、紧急站控二种控制模式。
DCC中控模式
DCC中控指DCC中心ATS系统工作正常时，此时需要点击“中控”，将联锁机切换到“中控”模式，此时ATS控制权转由DCC中心控制。由ATS子系统依照行车计划，自动执行相应的控制。实现系统的全自动工作模式。
此时控制权在DCC中心，DCC中心调度员具有所有调车及列车进路监控权， ATS系统可以按照当天出入库计划自动办理列车进路，也可由调度员将列车进路转为人工控，人工办理列车进路及调车进路。
紧急站控模式
紧急站控指车站操作人员点击联锁上位机的“紧急站控”，将联锁系统切换到“紧急站控”模式，操作人员使用联锁系统的上位机操作，提供联锁的全部功能操作，ATS相关的表示和控制功能将无法使用。
此时控制权在停车场，车站值班员具有监控权，车站值班员可以对停车场内所有列车进路及调车进路进行人工办理。
3.2.3ATS出/入库自动控制原理
ATS子系统依照出入库计划中指定的列车进入正线运营时间，提前若干时分（可配置），自动触发到转换轨的列车进路，列车运行至转换轨处后，再依照正线列车计划，自动匹配正线车次号，按照正线列车计划正常运营。
当列车正线运营结束，回到转换轨停稳时，ATS子系统根据出入库计划中指定的列车回库停车列检线，自动触发到停车列检线的列车进路，列车运行至停车列检线处后，列车的运行任务标识被清除。
3.3操作流程
3.3.1出入库计划编制
在停车场ATS派班工作站上编制出入库计划。
在全自动停车场内，计划员编制出入库计划时，需要在“回库到达”中人工指定列车回场时要回到停车列检库中具体的停车列检线，以便指示列车回到哪个停车列检线；如果没有提前指定，则回库列车会停在转换轨处，需要人工排列列车进路，以便使列车回库。
3.3.2出库流程
由ATS自动触发或人工办理出库的列车进路（出库信号机至出场信号机），出库信号机亮黄灯，进路内顺向调车信号机保持蓝灯显示。停车列检库出库列车进路可由ATS自动触发或人工办理。
出库信号开放后，司机驾驶列车以RM模式向前运行。经过两个应答器后获得位置，列车在库线升级至CBTC级别，驾驶模式转换至CM或AM（人工确认启动ATO后转为AM）。
CBTC列车按照ZC发送的移动授权计算防护曲线及推荐速度曲线控制列车，由司机驾驶或ATO驾驶运行至转换轨。
3.3.3进库流程
列车以CBTC级别运行进入转换轨。
由ATS自动触发或人工办理进场进路后，进场信号机亮绿灯。ZC为列车延伸移动授权，列车按照移动授权向前运行。停车列检库进库列车进路可由ATS自动触发或人工办理。
办理进库进路后，进库信号机亮黄灯，进路内顺向调车信号机保持蓝灯。ZC为列车延伸移动授权，列车按照移动授权向前运行。
车载设备按照ZC发送的移动授权计算防护曲线及推荐速度曲线控制列车，由司机驾驶或ATO驾驶向库线运行。
列车以AM或CM模式在进库平交道口前提示司机降级为RM运行，司机人工将运行模式转为RM后，可驾驶列车进入停车库线对位停车。如不转RM，移动授权至平交道口前CK信号机处，列车不能以AM或CM模式进库。
4结论
自动化停车场系统为保证行车安全、提高行车效率提供有力的技术支持，为全自动化运行打下了坚实的基础。目前国内城市轨道交通停车场逐渐开始推广使用自动化停车场系统。后续仍需要不断发展，并持续提高行车安全水平和行车效率。
参考文献
[1]交控科技股份有限公司提供的“北京地铁16号线工程信号系统技术规格书”。
[2]曹启滨.城市轨道交通自动化车辆段信号系统功能简析[J].北京：铁道通信信号，2016（8）.57-59
[3]李晶.城轨全自动驾驶信号系统方案设计及运营场景分析[J].北京：铁道通信信号，2016（2）：48-52