岳春華 葉建斌

（廣州鐵路集團公司電務處，廣州 510088）

珠三角城際鐵路CTCS2+ATO系統(tǒng)運營探索與問題研究

岳春華 葉建斌

（廣州鐵路集團公司電務處，廣州 510088）

為滿足珠三角城際鐵路高密度、高速度和跨線運營的需求，列車運行控制系統(tǒng)創(chuàng)造性地采用在CTCS2級列控系統(tǒng)基礎上疊加ATO的方案（以下簡稱C2+ATO）?；谳富荨⒎鹫罔F路在調試和運營初期暴露出的ATO系統(tǒng)問題，分析現(xiàn)場問題的原因，并介紹目前工程解決方案和常見故障應急處置措施，最后，對C2+ATO系統(tǒng)技術規(guī)范的制定及下一步應用提出建議。

城際鐵路；CTCS2；ATO；研究

1 概述

為加強珠三角區(qū)域經(jīng)濟一體化，進一步促進區(qū)域經(jīng)濟增長，規(guī)劃建設連接廣州、深圳、惠州、東莞、珠海等城市共計1 900 km的軌道交通網(wǎng)絡。其中莞惠、佛肇線路已于2016年3月開通運營。

珠三角城際鐵路是綜合了城市軌道交通與高速鐵路特點的新式軌道交通。一方面，為了形成高效大客流運輸網(wǎng)絡，城際鐵路站間距短、行車密度高、運營組織靈活；另一方面，為了提供更加便捷、高效的旅客運輸服務，要求運行速度達到200 km/h，并連接配備C2級列控設備的高速鐵路，實現(xiàn)跨線運營。為此，創(chuàng)造性地提出在C2級列控設備的基礎上疊加ATO功能的列控系統(tǒng)，實現(xiàn)列車自動駕駛、精確停車、車門與站臺門聯(lián)動并自動開關等功能，為確保司機精確對標停車、正確開門提供有力的技術保障，也有效減輕司機、站臺客運人員的勞動強度。與C2、C3列控系統(tǒng)相比，C2+ATO系統(tǒng)是鐵路向綜合自動化、智能化發(fā)展的進一步嘗試。

結合ATO技術首次在莞惠、佛肇鐵路的應用，著重分析調試、運營初期頻繁發(fā)生的系統(tǒng)故障及應對措施，并為該類系統(tǒng)的進一步推廣運用提出建議。

2 C2+ATO系統(tǒng)和功能介紹

如圖1所示C2+ATO系統(tǒng)以C2設備為基礎進行擴展，新增地面精確定位應答器和通信控制服務器（CCS）、車載安全計算機ATO單元和車輛牽引制動接口。

C2+ATO系統(tǒng)與C2系統(tǒng)相比，新增設備及實現(xiàn)功能包括：1）在車站到發(fā)線每個接車方向上布置精確定位應答器，為列控車載設備提供停車位置信息和門側信息；2）每條線增加一套通信控制服務器，控制車-地無線通信，轉發(fā)車門和站臺門聯(lián)動信息，及將行車計劃發(fā)送給列車；3）車載新增ATO處理單元，負責制定控車策略，實現(xiàn)自動駕駛；4）新增ATO處理單元與車輛控制接口，包括實施常用制動、施加牽引、開關動車車門等；5）新增ATP與ATO處理單元接口，負責向ATO提供列車運行狀態(tài)、ATP監(jiān)控曲線、司機駕駛狀態(tài)、開門允許等信息；6）新增ATP處理單元與車輛車門狀態(tài)接口；7）車載ATP、ATO與綜合無線通信接口，用于完成站臺門與車門的聯(lián)動、CTC運行計劃傳至車載ATO。

總之，C2+ATO系統(tǒng)實現(xiàn)了列車自動駕駛、按圖行車、精確停車等控制功能。與之配合，ATP系統(tǒng)增加車門監(jiān)控功能，禁止列車在未停穩(wěn)狀態(tài)或超出停車窗精度時打開車門。同時，新增站臺門控制功能，ATO控制站臺門開關，站臺門將狀態(tài)信息反饋至信號系統(tǒng)，防護站臺旅客安全。

圖1　C2+ATO新培設備和接口信息

3 存在的主要問題和解決措施

圖2　ATO常見故障分布情況

根據(jù)現(xiàn)場運營實踐，以故障發(fā)生頻繁程度和造成列車的延誤情況來看，對運營影響最大的C2+ ATO系統(tǒng)故障包括站臺門相關故障、車地通信故障、未對標精確停車、設備故障或外界影響導致ATO控車越標停車等，如圖2所示。以下對這些故障進行詳細描述和分析，并介紹目前莞惠、佛肇線采取的針對性技術措施。

1）站臺門故障，造成聯(lián)動失敗和信號恢復等問題。

信號系統(tǒng)與站臺門通過設置開門繼電器（KMJ）、關門繼電器（GMJ）、門鎖閉繼電器（MSBJ）、門報警繼電器（MBJ）、門旁路繼電器（MPLJ），實現(xiàn)ATO對車門和站臺門聯(lián)動開關，及站臺門將鎖閉、報警和旁路狀態(tài)傳遞至信號系統(tǒng)，作為聯(lián)鎖、列控設備信號開放和發(fā)碼條件，實現(xiàn)對站臺門的安全防護。正常運營流程：運行計劃辦理營業(yè)車站，

列車進站停穩(wěn)停準后，ATO自動打開車門和站臺門；辦完客運業(yè)務ATO自動關閉車門和站臺門，CTC自動觸發(fā)進路開放出站信號，列車駛出車站；運行計劃通過或不辦理營業(yè)車站，在該站不打開站臺門。

如果列車進入股道停穩(wěn)后，由于ATO因故未下達開門命令，車地通信故障，站臺門故障等因素，造成站臺門未自動打開，而列車停穩(wěn)或進入股道延時后，CTC自動觸發(fā)進路開放出站信號。若此時人工打開站臺門，出站信號會恢復為關閉狀態(tài)。對于辦理通過信號的車站，列車運行至接近區(qū)段，站臺門的狀態(tài)受乘客觸碰、列車震動、機械狀態(tài)不穩(wěn)定影響，導致MSBJ或MBJ錯誤落下，造成已開放的信號突然關閉，導致高速運行的動車組緊急制動，冒進信號停車，構成行車險性事件。

針對這些問題，采取一系列技術措施，取得較好效果。一是CTC進路自動觸發(fā)時間由停準停穩(wěn)后25 s延長至60 s，適當增加站臺門聯(lián)動異常時應急處置時間，減少信號恢復問題；二是由設計單位修改設計方案，將站臺門旁路開關改為非自復式，便于客運員在站臺門故障時應急操作；三是在信號側將與站臺門狀態(tài)接口的繼電器改為緩放型，減少站臺門電氣接點瞬間接觸不良造成信號恢復故障；四是加強站臺門的精調和整治，使站臺門運用狀態(tài)良好。

2）車地通信中斷故障，影響ATO功能。

C2+ATO系統(tǒng)車載設備通過GSM-R網(wǎng)絡，采用C3列控系統(tǒng)車地通信協(xié)議與地面新增CCS設備進行車地無線通信，實現(xiàn)列車與地面通信鏈路的建立和撤銷、車門站臺門同步控制信息的轉發(fā)（列車與TCC之間的聯(lián)系）和行車計劃的轉發(fā)（列車與CTC之間的聯(lián)系）。由于車站電磁環(huán)境相對復雜，通信網(wǎng)絡節(jié)點較多（CCS→有線通信接口→無線通信接口→MT→RTU→通信擴展單元→ATP）。另外，有些研制單位經(jīng)驗不足，造成車地通信故障頻發(fā)。根據(jù)C2+ATO系統(tǒng)設計，列車進入車站后需要與地面進行頻繁交互，完成運行計劃下載、車門站臺門同步打開和關閉等作業(yè)。在這些作業(yè)過程中，車地通信故障將導致ATO無法自動開門，車門站臺門無法聯(lián)動等問題，嚴重擾亂行車秩序。

通過多次優(yōu)化升級車載軟件通信機制，基本解決了該問題。另外，C2+ATO系統(tǒng)對于信息的實時性、完整性、可靠性要求高，對通信系統(tǒng)的丟包率、通信延遲、建鏈成功率等服務質量指標給出嚴格的規(guī)定。然而，C2+ATO線路與C3線路的無線通信相比，GSM-R網(wǎng)絡未按交織冗余標準設計，需核準建鏈成功率和優(yōu)化清理無線電電磁環(huán)境干擾等通信指標。

3）ATO的車輛制動參數(shù)變化，導致停車精度下降。

ATO系統(tǒng)需要預先配置準確的車輛制動參數(shù)，才能據(jù)此自動施加制動并停車。但車輛制動參數(shù)在列車運行過程中不斷變化，從而造成ATO的制動參數(shù)與實際參數(shù)不匹配，降低停車精度。

這個問題反映出信號與車輛兩個專業(yè)的相互滲透，隨著列控系統(tǒng)智能化的提高，越來越多地掌握車輛的控制權，其與車輛的接口也越來越復雜。在鐵路系統(tǒng)中，相對應的信號和車輛專業(yè)也應該打破壁壘，建立合作機制。首先應建立車輛設備與ATO設備同步進行參數(shù)調整的項目和范圍，規(guī)定工作流程以及同步進行精調的長效工作機制；其次定期對行車數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律和趨勢，及時做好ATO參數(shù)調整；再次根據(jù)車門和站臺門實際寬度，可以適當調整ATO精確停車窗和ATP安全停車窗，提高系統(tǒng)可用性。

4）設備故障或外界影響，導致ATO控車越標停車。

ATO未收到行車計劃等故障情況下，ATO控車停車策略發(fā)生變化，或ATO控車在外部環(huán)境發(fā)生變化，如暴雨天車輛制動性能變化造成車輛滑行且進站速度偏高等場景，可能影響ATO停車策略不對標停車或對標停車控制不到位，司機采取緊急措施后，列車仍越標停車。此類故障共發(fā)生2次，最大一次越過停車標10 m，具有較大安全風險。

為避免上述險性，首先，結合車輛制動參數(shù)，完善ATO控車軟件，控制進站速度；其次，優(yōu)化ATO控車策略，站內停車原則上只要收到精確定位應答器C11包，則按對標精確停車處理；再次，行車制度上規(guī)定，暴雨天等不利條件下，司機干預，采用ATP人工控車進站停車方式行車。

4 常見故障的應急處置措施

按照ATO整體設計思路，在設備正常情況下，基本不需要人工介入，ATO自動實現(xiàn)按圖行車和車站營業(yè)開關門，但在運用過程難免會出現(xiàn)異常情況。因此，應急處置尤為重要，根據(jù)現(xiàn)場運營實踐梳理細化常見的故障應急場景和措施，作為保證ATO行車安全和運輸秩序的必要手段。

1）不能投入ATO運行，但可使用ATP控車。當ATO故障或ATO與車輛網(wǎng)絡通信故障時，司機向列車調度員報告，改用ATP控車（至DMI顯示ATO可用，或是在換端折返時重啟C2+ATO系統(tǒng)），列車調度員將列車前方各車站的進路辦理方式改為非自觸，人工掌握進路辦理時機。

2）無法自動實現(xiàn)車門和站臺門聯(lián)動。當ATO控車但開門模式為MM，ATO未收到行車計劃，但車地通信正?；駻TP控車對標精確停車時，列車在營業(yè)車站停穩(wěn)停準后，司機立即人工按壓開門按鈕，人工開門，開車前人工關閉車門。

3）車門和站臺門無法聯(lián)動，需人工操作。按下面場景分別處理：a.當車地通信中斷時，列車進站前司機聯(lián)系列車長，由列車長即時聯(lián)系車站客運員，當列車停穩(wěn)后，車站客運員立即按規(guī)定開關站臺門；b.司機發(fā)現(xiàn)DMI未給出停準停穩(wěn)標識時，司機立即與調度員聯(lián)系將本站本次列車進路觸發(fā)方式改為非自觸，然后移動列車對標停車。對標停車后，由司機和客運員分別打開車門、站臺門，站臺門打開后，調度員將本站本次列車進路改為自動觸發(fā)；c.站臺門故障時，車站客運員發(fā)現(xiàn)車門打開、站臺門未開，或車門關閉、站臺門未關時，立即人工打開或關閉站臺門；d.車門故障時，司機發(fā)現(xiàn)DMI顯示停穩(wěn)停準標識，車門未開、站臺門打開，將開門方式改為人工允許開門后，及時打開車門。

5 有關建議

C2+ATO暫行規(guī)范標準，應按現(xiàn)場實際運用情況進一步優(yōu)化和完善，更好滿足運營的需求。

信號系統(tǒng)與站臺門設備接口關系，目前是信號系統(tǒng)實現(xiàn)站臺門開關控制，站臺門狀態(tài)作為聯(lián)鎖信號開放和列控發(fā)碼的條件，建議按如下原則優(yōu)化：1）聯(lián)鎖信號開放與站臺門狀態(tài)不關聯(lián)，由TCC根據(jù)門狀態(tài)控制發(fā)碼的方式進行站臺門的安全防護；2）參照地鐵聯(lián)鎖處理邏輯，因站臺門導致信號恢復，CTC（或聯(lián)鎖）具備自動重開信號功能；3）完善CTC進路辦理時機，在營業(yè)站開關門一次，作為辦理發(fā)車進路必要條件，滿足營業(yè)需求。

站臺門設備建設標準低，設計不合理，且無明確技術標準和參數(shù)要求，導致存在系統(tǒng)結構性不足，難以整治，應按行車設備要求，規(guī)定詳細技術指標。

隨著珠三角城際鐵路C2+ATO系統(tǒng)運營探索，進一步完善ATO的技術規(guī)范和工程標準，全面總結現(xiàn)場運營經(jīng)驗，不斷完善規(guī)章制度，ATO系統(tǒng)必將在我國高速鐵路ATP實現(xiàn)列車駕駛超速安全防護的基礎上，得到推廣使用，是高速鐵路走向自動駕駛的一次飛躍，實現(xiàn)綜合自動化、智能化。

［1］鐵總科技［2013］79號 關于印發(fā)《城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術方案》的通知［S］.

［2］科技運函［2014］101號 科技管理部關于印發(fā)《城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)測試大綱專家評審意見》的通知［S］.

In order to meet the demands for high density， high speed and line-crossing operation of intercity railways in the Zhujiang Delta region， the train control system creatively uses the CTCS2 system overlapping ATO system （C2+ATO system for short later）. This paper summarizes the problems of ATO systems for Guanhui and Fozhao railways found in commissioning and initial operation stages， analyzes the causes of the problems， and introduces the solutions and common fault emergency handling measures in projects. Finally， it puts forward the suggestion to defi ne C2+ATO system technical specifi cations and apply it in future.

intercity railway； CTCS level 2 system； ATO system； research

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.002

2016-03-28）