王學(xué)浩 劉瑞娟

(深圳地鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司， 518026， 深圳∥第一作者， 工程師)

國(guó)內(nèi)城市軌道交通普遍應(yīng)用的CBTC(基于通信的列車(chē)控制)系統(tǒng)采用“車(chē)-地-車(chē)”的信息傳輸方式和系統(tǒng)架構(gòu)。CBTC系統(tǒng)承載FAO(全自動(dòng)運(yùn)行)功能后，需面對(duì)系統(tǒng)設(shè)備增多、接口復(fù)雜、列車(chē)運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重依賴等問(wèn)題。此外，由于FAO復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)及高精度的安裝要求，導(dǎo)致項(xiàng)目的施工周期長(zhǎng)、系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜、故障影響范圍大、維護(hù)成本高、系統(tǒng)間壁壘增加等問(wèn)題，加大了城市軌道交通線路建設(shè)的難度及成本。

FAO技術(shù)的發(fā)展及其龐大的市場(chǎng)需求，迫使城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)急需進(jìn)一步改進(jìn)與優(yōu)化。與傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)相比，TACS(列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng))既能保證新的列車(chē)控制(以下簡(jiǎn)稱“列控”)技術(shù)承接/保留既有安全性能，又能提供更高效、更多元化、更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案，因而備受業(yè)內(nèi)專業(yè)人員的關(guān)注。本文重點(diǎn)對(duì)基于車(chē)車(chē)通信的TACS進(jìn)行研究，結(jié)合深圳20號(hào)線一期工程項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析車(chē)車(chē)通信列控系統(tǒng)如何通過(guò)調(diào)整架構(gòu)來(lái)提升系統(tǒng)效率，降低建設(shè)成本及運(yùn)維成本，提高整體系統(tǒng)可用性。

1 傳統(tǒng)CBTC在我國(guó)的應(yīng)用狀況及存在問(wèn)題

目前，在我國(guó)城市軌道交通領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的列控系統(tǒng)是 CBTC 系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于高性能通信功能，對(duì)區(qū)域內(nèi)列車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，計(jì)算列車(chē)安全行駛的移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)，通過(guò)安全算法及列車(chē)的瞬時(shí)位置信息，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)高效運(yùn)行及自動(dòng)運(yùn)行調(diào)度等自動(dòng)化功能。

傳統(tǒng)的CBTC系統(tǒng)通過(guò)軌旁計(jì)算機(jī)經(jīng)由無(wú)線傳輸子系統(tǒng)下發(fā)授權(quán)終點(diǎn)，并將授權(quán)終點(diǎn)信息傳給控制區(qū)域內(nèi)的所有列車(chē)，以達(dá)到控制列車(chē)運(yùn)行的目的。授權(quán)終點(diǎn)信息由軌旁計(jì)算機(jī)綜合控制區(qū)域內(nèi)的列車(chē)信息變量、聯(lián)鎖信息變量、ATS(列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控)子系統(tǒng)變量等數(shù)據(jù)匯總后計(jì)算所得。典型的CBTC信號(hào)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

注：CI——計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；ZC——區(qū)域控制器；LEU——軌旁電子單元；ATO——列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行；ATP——列車(chē)自動(dòng)防護(hù)；DCS——數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)；OCC——運(yùn)營(yíng)控制中心;備用OCC的設(shè)備結(jié)構(gòu)與OCC相同,或在OCC基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化配置。

傳統(tǒng)CBTC采用“ZC+ CI+車(chē)載計(jì)算機(jī)”的架構(gòu)[1]，其主要特點(diǎn)是：①列車(chē)將實(shí)時(shí)位置及狀態(tài)信息發(fā)給ZC，ZC匯總管轄區(qū)域內(nèi)所有列車(chē)的信息后進(jìn)行列車(chē)移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給列車(chē)，以進(jìn)行列車(chē)移動(dòng)授權(quán)；②CI負(fù)責(zé)軌旁設(shè)備(如軌道區(qū)段和道岔)的管理，并與ZC進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互；③ZC完成列車(chē)位置移動(dòng)授權(quán)的計(jì)算后，將計(jì)算結(jié)果與CI進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，ZC根據(jù)CI提供的設(shè)備資源使用狀態(tài)及列車(chē)實(shí)時(shí)位置信息為列車(chē)計(jì)算移動(dòng)授權(quán)。

綜上可知，傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以ZC和CI作為區(qū)域內(nèi)列車(chē)運(yùn)行控制的核心。此方案存在以下2個(gè)主要問(wèn)題，導(dǎo)致傳統(tǒng)CBTC在可靠性、可用性及互聯(lián)互通等方面已無(wú)法滿足新一代列控系統(tǒng)發(fā)展的要求：

1) 傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)對(duì)列車(chē)的控制均需ZC、CI及車(chē)載計(jì)算機(jī)3個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的交互、處理和協(xié)調(diào)，列車(chē)移動(dòng)授權(quán)每次計(jì)算均需經(jīng)過(guò)ZC及CI雙核心的計(jì)算及信息交互，這導(dǎo)致了系統(tǒng)處理效率低下。為此,傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)一般會(huì)引入更多的請(qǐng)求/確認(rèn)信息，以避免系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)邏輯帶來(lái)的效率低下問(wèn)題。這些請(qǐng)求/確認(rèn)信息雖然改善了系統(tǒng)的性能，但也使得整個(gè)系統(tǒng)更加脆弱，對(duì)通信系統(tǒng)的性能及丟包率的要求也更為苛刻。系統(tǒng)易因通信系統(tǒng)宕機(jī)導(dǎo)致發(fā)生大面積的嚴(yán)重故障。

2) 對(duì)所有與安全相關(guān)的場(chǎng)景,傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)均須考慮CBTC和降級(jí)混跑兩種情況，并要求這兩種情況間可靈活切換，這大大降低了系統(tǒng)的可用性和可靠性。而在實(shí)際運(yùn)用中，在故障情況下降級(jí)或切換時(shí)，設(shè)備降級(jí)和切換所需的時(shí)間往往會(huì)超過(guò)設(shè)備重啟時(shí)間，且需遵循繁雜苛刻的安全限制及操作步驟，這給設(shè)備故障處置帶來(lái)了一定的影響。

2 TACS原理及架構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)CBTC上述問(wèn)題的根本原因在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，應(yīng)通過(guò)優(yōu)化該結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建新一代城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)[2]。基于車(chē)車(chē)通信技術(shù)的TACS以列車(chē)自主計(jì)算為核心，采用了扁平化的系統(tǒng)架構(gòu)，在確保傳統(tǒng)CBTC運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上，將CI及ZC的職責(zé)下沉至列車(chē)設(shè)備上，減少了系統(tǒng)的設(shè)備配置，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.1 TACS的功能原理

如圖2所示，TACS主要分為3個(gè)部分：車(chē)載計(jì)算機(jī)、對(duì)象控制器及ATS。其中：①車(chē)載計(jì)算機(jī)在集成ZC、CI功能的前提下，通過(guò)與對(duì)象控制器、前車(chē)的通信獲得參數(shù)信息來(lái)進(jìn)行本車(chē)的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，同時(shí)根據(jù)本車(chē)的運(yùn)行路徑及計(jì)劃目的地向軌旁資源管理器發(fā)出控制請(qǐng)求；②對(duì)象控制器設(shè)置在軌旁，用以采集計(jì)軸信息，并控制道岔、站臺(tái)門(mén)、緊急停車(chē)按鈕等設(shè)備；③ATS負(fù)責(zé)列車(chē)的運(yùn)行計(jì)劃及運(yùn)行監(jiān)視，基于LTE-M(城市軌道交通車(chē)地綜合通信系統(tǒng))的通信傳輸子系統(tǒng)負(fù)責(zé)車(chē)車(chē)、車(chē)地的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。

TACS的功能原理主要如下：①ATS子系統(tǒng)將列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表或人工進(jìn)路命令直接下達(dá)至列車(chē)的車(chē)載控制機(jī)，車(chē)載控制機(jī)根據(jù)收到的列車(chē)時(shí)刻表主動(dòng)觸發(fā)行車(chē)進(jìn)路，列車(chē)根據(jù)觸發(fā)的進(jìn)路自主運(yùn)行；②線路資源控制器負(fù)責(zé)記錄所有在線列車(chē)列表，實(shí)時(shí)更新軌旁設(shè)備(如道岔、信號(hào)機(jī)等)的使用狀態(tài)信息，將該信息與列車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，同時(shí)執(zhí)行列車(chē)發(fā)來(lái)的操作軌旁設(shè)備的命令；③列車(chē)車(chē)載計(jì)算機(jī)根據(jù)進(jìn)路需求向資源控制器發(fā)出資源請(qǐng)求，同時(shí)查詢軌旁設(shè)備資源的使用請(qǐng)求結(jié)果，資源控制器還同步接受其他列車(chē)釋放的資源；④列車(chē)通過(guò)資源控制器完成軌旁設(shè)備資源的更新登記后，經(jīng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)線路資源進(jìn)行狀態(tài)采集；⑤列車(chē)在獲得的獨(dú)占軌道資源內(nèi)計(jì)算列車(chē)移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)，以防護(hù)列車(chē)安全運(yùn)行；⑥基于LTE-M的車(chē)地?zé)o線通信子系統(tǒng)為T(mén)ACS提供可靠的通信載體及通道，該子系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)CBTC的設(shè)計(jì)方案，采用多級(jí)冗余的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)架構(gòu)、接口銜接、網(wǎng)絡(luò)鏈路、系統(tǒng)供電等方面均考慮了多重冗余配置，以提升TACS下網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和可用性；⑦列控系統(tǒng)應(yīng)用的通信協(xié)議為成熟且廣泛應(yīng)用的安全通信協(xié)議，能最大程度地保障TACS高效、安全、靈活的運(yùn)用。

注：CMSS——集中維護(hù)支持系統(tǒng)；AC——計(jì)軸；LATS——本地ATS；ATS-WS——ATS工作站；OC——目標(biāo)控制器；DTI——發(fā)車(chē)表示器；LTE——長(zhǎng)期演進(jìn)；IBP——集中控制盤(pán)；ESB——緊急停車(chē)按鈕；SPKS——人員防護(hù)開(kāi)關(guān)；PSD——站臺(tái)門(mén)；RB——信標(biāo)；PM——轉(zhuǎn)轍機(jī);I/O——輸入/輸出。

2.2 TACS的架構(gòu)設(shè)計(jì)

TACS以LTE-M作為傳輸媒介基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)CBTC的傳輸架構(gòu)和功能進(jìn)行了重新分配，保留了傳統(tǒng)CBTC通信子系統(tǒng)的功能，并對(duì)車(chē)載控制子系統(tǒng)、車(chē)輛的牽引子系統(tǒng)和制動(dòng)子系統(tǒng)等進(jìn)行整合。其設(shè)計(jì)核心是以列車(chē)自主運(yùn)行為核心，將傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)的軌旁列控方式轉(zhuǎn)移至列車(chē)車(chē)載計(jì)算機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，減少軌旁設(shè)備的目的，并對(duì)設(shè)備功能分配方式進(jìn)行優(yōu)化。

如圖3所示，TACS取消了傳統(tǒng)CBTC的軌旁CI及ZC設(shè)備，將CI、ZC的功能下放至列車(chē)車(chē)載計(jì)算機(jī)。車(chē)載計(jì)算機(jī)承擔(dān)了CI、ZC的列車(chē)移動(dòng)授權(quán)計(jì)算職責(zé)，同時(shí)負(fù)責(zé)將線路資源控制命令發(fā)生給OC，OC收到命令后對(duì)軌旁設(shè)備資源進(jìn)行控制。TACS的架構(gòu)方案減少了多余的信息傳遞，降低了接口的復(fù)雜程度，實(shí)現(xiàn)了行車(chē)資源的簡(jiǎn)易交互。

注：A系、B系——獨(dú)立運(yùn)算冗余車(chē)載設(shè)備的編號(hào)；除單箭頭外其它箭頭表示信息流的方向，圖4、圖5類(lèi)同。

基于上述設(shè)計(jì)方案，TACS不再需要ZC、CI進(jìn)行計(jì)算及安全信息授權(quán)，而將CI對(duì)軌旁資源的道岔、列車(chē)進(jìn)路等的控制轉(zhuǎn)為由列車(chē)自主分散控制，從而提高了軌旁資源的利用率。同時(shí)，TACS將ZC集中管轄區(qū)域內(nèi)列車(chē)移動(dòng)授權(quán)的方式優(yōu)化為列車(chē)分散自主計(jì)算的方式，實(shí)現(xiàn)了完全的以車(chē)載計(jì)算為核心的CBTC系統(tǒng)。列車(chē)能主動(dòng)地觸發(fā)進(jìn)路、計(jì)算防護(hù)距離和控制軌旁設(shè)備。對(duì)比傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)，TACS設(shè)備架構(gòu)從集中型轉(zhuǎn)為分散、扁平型，實(shí)現(xiàn)了從列控中心集中控制到列車(chē)分布式控制、從列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行向列車(chē)自主運(yùn)行的技術(shù)轉(zhuǎn)變。

2.3 TACS的優(yōu)勢(shì)分析

2.3.1 CI的優(yōu)化

在傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)架構(gòu)(見(jiàn)圖4)基礎(chǔ)上，TACS對(duì)ATC(列車(chē)自動(dòng)控制)子系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。列車(chē)授權(quán)終點(diǎn)的計(jì)算方式將傳統(tǒng)CBTC通過(guò)軌旁計(jì)算機(jī)下發(fā)改為列車(chē)接收來(lái)自軌旁計(jì)算機(jī)的變量后自行計(jì)算。由此，軌旁計(jì)算機(jī)的作用也隨之轉(zhuǎn)變，從原來(lái)的命令下發(fā)者改為各列車(chē)間、列車(chē)與設(shè)備間、區(qū)域內(nèi)設(shè)備間的信息交互平臺(tái)。

圖4 傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)架構(gòu)下數(shù)據(jù)傳輸與接口示意圖

如圖5所示，列車(chē)通過(guò)通信傳輸子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取軌旁計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的前車(chē)和本車(chē)的信息變量、軌旁設(shè)備信息變量及ATS子系統(tǒng)信息變量后，對(duì)本車(chē)的移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。ATO控制曲線仍與傳統(tǒng)ATC保持一致，只是ATP(列車(chē)自動(dòng)防護(hù))曲線的生成方式有所變更,由傳統(tǒng)CBTC的軌旁計(jì)算機(jī)授予更改為列車(chē)自行計(jì)算獲取。

2.3.2 系統(tǒng)運(yùn)算變量的優(yōu)勢(shì)

在TACS的扁平化系統(tǒng)架構(gòu)下，TACS取消了CI，大大減少了ATC系統(tǒng)需要運(yùn)算的變量種類(lèi)及數(shù)量。同時(shí)，因移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)的獲取方式改為由列車(chē)自行計(jì)算獲取，進(jìn)一步減少了對(duì)計(jì)算機(jī)算力的要求。

圖5 TACS架構(gòu)下數(shù)據(jù)傳輸與接口示意圖

計(jì)算機(jī)的算力瓶頸問(wèn)題得到了有效解決，因運(yùn)算變量帶來(lái)的設(shè)備購(gòu)置及運(yùn)維成本也隨之減少。

2.3.3 線路折返效率的提升

線路折返效率是線路運(yùn)力的最主要影響因素。本文以上海軌道交通3號(hào)線、4號(hào)線共線區(qū)段的中潭路站、上海火車(chē)站站、寶山路站三站兩區(qū)間作為試點(diǎn)，對(duì)上?；疖?chē)站站基于車(chē)車(chē)通信的TACS進(jìn)行測(cè)試，利用專業(yè)牽引計(jì)算軟件對(duì)列車(chē)折返間隔進(jìn)行分析。上?；疖?chē)站站的線型如圖6所示，列車(chē)在站后單股道折返。由圖6可知，基于車(chē)車(chē)通信的TACS在道岔控制上更高效，道岔控制不再需要遵循繁瑣的聯(lián)鎖關(guān)系。經(jīng)實(shí)測(cè)，TACS下列車(chē)在上海火車(chē)站站的折返效率比采用傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)時(shí)約可提升20%。

a) 傳統(tǒng)CBTC下的列車(chē)折返

2.3.4 系統(tǒng)可靠性和靈活性的提高

系統(tǒng)可靠性方面，TACS扁平化的架構(gòu)使得系統(tǒng)設(shè)備的獨(dú)立性更加突出，列車(chē)的控制均由自身完成，列車(chē)移動(dòng)授權(quán)計(jì)算所需考慮的因素也較傳統(tǒng)CBTC少。因此,當(dāng)單體設(shè)備故障時(shí)，列車(chē)受故障影響的概率也大為降低，系統(tǒng)的可靠性得以提升。

系統(tǒng)靈活性方面，TACS下的列控由列車(chē)自身根據(jù)參數(shù)及變量計(jì)算完成，不再需要考慮聯(lián)鎖關(guān)系，僅考慮目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的線路資源及鄰近列車(chē)信息。因此,列車(chē)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)換端/調(diào)頭等傳統(tǒng)CBTC不能實(shí)現(xiàn)的功能。

2.3.5 在工程實(shí)施及改造項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)CBTC實(shí)施最困難的階段主要是動(dòng)車(chē)調(diào)試階段。在該階段中，為了保證系統(tǒng)的安全性，一般需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的列車(chē)低速測(cè)試驗(yàn)證?；谲?chē)車(chē)通信的TACS與傳統(tǒng)CBTC在各個(gè)階段的調(diào)試要求是一致的，因TACS在結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，減少了參數(shù)及變量，列車(chē)的低速測(cè)試不再需要考慮聯(lián)鎖關(guān)系和信號(hào)機(jī)等測(cè)試項(xiàng)，僅需考慮列車(chē)的線路資源控制及運(yùn)行追蹤。所以，與傳統(tǒng)CBTC對(duì)比，基于車(chē)車(chē)通信的TACS在動(dòng)車(chē)調(diào)試中的優(yōu)勢(shì)非常明顯，減少了進(jìn)路、信號(hào)機(jī)、聯(lián)鎖關(guān)系等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作，大大縮短了工程實(shí)施時(shí)間，提高了工程的可實(shí)施性。

此外，城市軌道交通線路列控系統(tǒng)的全壽命周期一般為15年。在列控系統(tǒng)需要改造時(shí)，改造的高成本、長(zhǎng)時(shí)間、高風(fēng)險(xiǎn)是運(yùn)營(yíng)管理單位難以承受的。與傳統(tǒng)CBTC對(duì)比，基于車(chē)車(chē)通信TACS的架構(gòu)更簡(jiǎn)單，軌旁設(shè)備更少，改造時(shí)間更短，因而更適用于既有城市軌道交通線路信號(hào)系統(tǒng)的改造更新。

3 TACS的工程應(yīng)用實(shí)踐

3.1 工程概況

本文以深圳地鐵20號(hào)線一期工程(以下簡(jiǎn)稱“20號(hào)線一期工程”)為例,闡述TACS的應(yīng)用效果。20號(hào)線一期工程全長(zhǎng)8.43 km，均為地下線路，列車(chē)采用8節(jié)編組A型車(chē)。該工程范圍包括5座車(chē)站、1個(gè)車(chē)輛段、1個(gè)OCC，以及1處線路控制(以下簡(jiǎn)稱“線控”)中心、1處培訓(xùn)中心、1處維修中心等。該工程于2021年12月完成交付并投入載客運(yùn)營(yíng)。

如圖7所示，20號(hào)線一期工程的列控系統(tǒng)采用基于車(chē)車(chē)通信的TACS，其系統(tǒng)架構(gòu)采取分散控制式，整體系統(tǒng)架構(gòu)扁平化。基于移動(dòng)閉塞原則，基于車(chē)車(chē)通信的TACS由ATS、ATC、OC、DCS及CMSS等子系統(tǒng)構(gòu)成，并配備了CI和計(jì)軸設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖級(jí)后備系統(tǒng)的降級(jí)功能。

注：WSIC——軌旁資源控制器；WSTC——軌旁列車(chē)控制器；CC——車(chē)載控制器；IPS——聯(lián)鎖處理系統(tǒng)；ACS——計(jì)軸系統(tǒng)。

20號(hào)線一期工程采用的列控系統(tǒng)組成架構(gòu)與上文所述基于車(chē)車(chē)通信的TACS架構(gòu)一致。該線設(shè)置了2套WSIC及1套WSTC，列車(chē)車(chē)載計(jì)算機(jī)為CC。該線TACS的與傳統(tǒng)CBTC的主要區(qū)別如下：

1) CI的區(qū)別：與傳統(tǒng)CBTC的CI相比，20號(hào)線一期工程的CI由兩部分設(shè)備組成，分別為負(fù)責(zé)執(zhí)行軌旁設(shè)備動(dòng)作命令的OC及負(fù)責(zé)聯(lián)鎖邏輯計(jì)算的IPS，其中，OC是軌旁設(shè)備控制的執(zhí)行單元。TACS模式下，OC接受WSIC的控制命令，并對(duì)軌旁設(shè)備進(jìn)行直接控制。但是,OC不參與邏輯計(jì)算，此時(shí)IPS也不參與TACS模式下系統(tǒng)的計(jì)算及執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)處于聯(lián)鎖后備模式時(shí)，OC與IPS連接，接收IPS的執(zhí)行命令,并對(duì)軌旁設(shè)備進(jìn)行控制及操作。

2) 與傳統(tǒng)ATC的區(qū)別：傳統(tǒng)ATC下列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)由ZC進(jìn)行集中控制及集中計(jì)算，列車(chē)通過(guò)與ZC實(shí)時(shí)通信來(lái)獲取/上傳本車(chē)的相關(guān)安全信息和運(yùn)行信息。

如圖8所示，20號(hào)線一期TACS采用扁平架構(gòu)，列車(chē)通過(guò)通信傳輸子系統(tǒng)獲取本車(chē)相鄰列車(chē)的信息，通過(guò)WSIC獲取相鄰軌旁設(shè)備的使用狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上,TACS結(jié)合相鄰列車(chē)信息對(duì)本車(chē)的移動(dòng)授權(quán)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃發(fā)布線路資源命令等。

圖8 深圳地鐵20號(hào)線一期工程WSIC、CC及OC的接口示意圖

3.2 20號(hào)線一期工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)分析

1) 軌旁設(shè)備單點(diǎn)控制帶來(lái)了更為高效的運(yùn)行效率。20號(hào)線一期工程列車(chē)折返追蹤間隔的設(shè)計(jì)值為不大于180 s，其實(shí)測(cè)列車(chē)折返追蹤間隔為146 s，較設(shè)計(jì)值提升了18%。同時(shí)，該線的旅行速度設(shè)計(jì)值為不低于50.0 km/h，實(shí)測(cè)的旅行速度在上行方向?yàn)?5.5 km/h，在下行方向?yàn)闉?5.9 km/h，均滿足設(shè)計(jì)值的要求。

2) 降級(jí)模式下影響更小，克服了傳統(tǒng)CBTC關(guān)鍵核心部件故障時(shí)影響面廣、系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。由于移動(dòng)授權(quán)的計(jì)算功能下放至列車(chē)，且軌旁設(shè)備不再進(jìn)行邏輯計(jì)算，僅保留執(zhí)行單元，軌旁設(shè)備故障時(shí)并不影響列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)整體的影響較小；當(dāng)列車(chē)故障時(shí)，TACS能識(shí)別降級(jí)列車(chē)，此時(shí)WSTC替代降級(jí)列車(chē)進(jìn)行軌旁資源控制及進(jìn)路辦理，故障僅影響該列車(chē)及相鄰后車(chē)，對(duì)全線或本區(qū)域的其它列車(chē)影響均較小。與傳統(tǒng)CBTC的ZC或CI發(fā)生故障帶來(lái)全系統(tǒng)或全區(qū)域的系統(tǒng)降級(jí)相比，TACS的可用性和可靠性大大提高。當(dāng)TACS發(fā)生多點(diǎn)故障時(shí)，TACS仍可以降級(jí)為聯(lián)鎖模式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行降級(jí)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

基于車(chē)車(chē)通信的TACS是目前國(guó)際軌道交通業(yè)內(nèi)應(yīng)用于載客的列控系統(tǒng)最前沿的技術(shù)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于車(chē)車(chē)通信列控系統(tǒng)雖然在技術(shù)特點(diǎn)上存在區(qū)別，但從技術(shù)發(fā)展路線、系統(tǒng)原理架構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)功能等方面是一致的：均是基于扁平化的架構(gòu)設(shè)計(jì)；列車(chē)均能主動(dòng)計(jì)算進(jìn)路、列車(chē)移動(dòng)授權(quán)、安全防護(hù)距離、運(yùn)行速度等參數(shù)；在保證系統(tǒng)安全的前提下，可進(jìn)一步提高列控系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，降低設(shè)備數(shù)量及接口信息，減少不必要的、重復(fù)的信息傳遞，降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

基于車(chē)車(chē)通信TACS的系統(tǒng)架構(gòu)和功能創(chuàng)新是在確保系統(tǒng)安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，為平衡全生命周期成本、滿足目前城市軌道交通行業(yè)發(fā)展而進(jìn)行的大膽嘗試。在該系統(tǒng)后續(xù)的優(yōu)化及技術(shù)推進(jìn)上，需結(jié)合更多的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的論證分析，以避免系統(tǒng)性能的倒退。