試車線與車輛段信號系統設備合用方案分析

羅 蓉，武志剛

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100032）

1 概述

當前，非自動化車輛段信號系統僅配置計算機聯鎖系統，車輛段內試車線是配置完整獨立的ATC信號設備，在設備組成和接口通信等方面與車輛段、正線完全物理隔離。車輛段設置調車進路將列車調入試車線，試車線與車輛段之間經過申請、允許和取消、確認等操作，完成試車線控制權交接。

而全自動運行線路的自動化車輛段配備與正線一致的信號系統，自動化車輛段即可視作一個聯鎖區集中站，試車線理論上可視作該聯鎖區下的非集中站，試車線與車輛段可歸屬同一系統控制（即車輛段信號系統），不再對試車線與車輛段物理隔離，可從軟件層面增加隔離措施、工作站劃分控制權限等手段實現業務功能，從而達到節省投資、降低維護成本、節約安裝空間、減少施工量的目的。但試車線與車輛段信號系統合用是否可以滿足傳統試車線信號系統的全部功能及場景實現，目前鮮有文獻論述，基于此，本文對自動化車輛段試車線與車輛段信號設備合用方案的適用范圍及與傳統試車線信號系統的差異進行分析。

2 設備合用方案

2.1 系統架構

試車線設備包含室內和室外兩部分。試車線與車輛段室內設備合設，僅在車輛段控制中心（Depot Control Center，DCC）內設置1臺試車線列車自動監控（Automatic Train Supervision，ATS）工作站。室內合用設備包括：聯鎖設備及維護設備、ATS分機、現地控制工作站設備、列車自動防護系統（Automatic Train Protection，ATP）/列車自動駕駛系統（Automatic Train Operation，ATO）計算機設備及維護設備、數據通信系統（Data Communication System，DCS）設備及網絡管理設備、智能電源屏設備；室外設備包括：計軸、信標、信號機、人員防護開關（Staff Protection Key Switch，SPKS）、緊急停車按鈕（虛擬）、站臺門（虛擬）、清客按鈕（虛擬）、關門按鈕（虛擬）、開門按鈕（虛擬）、射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）及天線。

車輛段按照采集、驅動段內設備的方式，對試車線室外設備進行控制，并將其狀態實時發送至車輛段區域控制器（Zone Control，ZC）等設備；試車線設置試車線ATS工作站，與車輛段ATS工作站劃分不同控制權限和范圍，其工作界面與控制權限對應，均連接至車輛段 ATS分機，與正線 ATC網連接，可以實現與車輛段各系統設備交互，完成試車、調試功能。系統架構如圖1所示。

圖1 試車線與車輛段信號系統合用系統架構示意Fig.1 Schematic diagram of integrated signal system of depot and test line

2.2 系統實現原理

2.2.1 聯鎖實現原理

硬件層面：試車線與車輛段共用一套聯鎖室內設備，為實現更好的隔離，試車線相關的采集和驅動板卡可采用獨立板卡，并設置獨立的試車線專用聯鎖機籠，可實現在驅采和分布總線層面，車輛段和試車線硬件完全獨立。

軟件層面：試車線在聯鎖內部邏輯層面被劃分成兩個獨立的控制區域，區域1為車輛段管轄范圍，完成車輛段聯鎖操作控制功能；區域2為試車線管轄范圍，完成試車線聯鎖控制功能。車輛段與試車線要完成控制權的交接才能實現區域1和區域2的控制權轉換。具體在軌旁設備的劃分上，試車線上的計軸、列車信號機由區域2管轄，車輛段復示試車線計軸區段狀態；試車線上的道岔、調車信號機、盡頭式阻擋信號機歸區域1管轄，試車線復示車輛段的道岔狀態。

2.2.2 ATS實現原理

硬件層面：試車線和車輛段共用一套ATS分機，試車線ATS工作站和車輛段ATS工作站分設。

控制區域劃分：試車線、車輛段管理區域在ATS軟件內部可設置不同站號進行邏輯區分。

工作站界面劃分：試車線ATS工作站僅顯示試車線站場圖，該站場圖復示道岔狀態，但不顯示車輛段控制的調車信號機、盡頭終端信號機元素；車輛段ATS工作站同時顯示車輛段、試車線站場圖，試車線區域內僅顯示車輛段控制的道岔、調車信號機、終端信號機狀態，并復示試車線上計軸區段的占用出清狀態，不顯示試車線區域內的列車信號機、站臺相關元素。

故障隔離措施：根據不同的站號，試車線、車輛段軌旁設備產生的告警僅在各自ATS工作站上顯示；對于在試車線上進行試車的車載報警，ATS可采用列車位置信息及關聯的列車ID對報警進行屏蔽，使控制中心不會接收試車線車載報警。

2.2.3 MSS實現原理

對于列車在試車線屏蔽相關車載報警，可在維護監測的服務端上通過識別列車進入試車線的軌道及方向，判斷出列車是否進入試車線，從而將處于試車線的車載報警進行屏蔽。

2.2.4 ATC實現原理

ZC涉及安全平臺，軟硬件均為一體化設計，對外接口也均為網絡接口，整個車輛段和試車線被認為是同一控制區域，無法進行相關隔離。

2.2.5 無線接入實現原理

試車線不再單獨設置室內外DCS設備，由車輛段DCS統一部署試車線軌旁RRU及天線設備，RRU與車輛段室內BBU連接，列車進入試車線時，通過試車線部署的RRU進行車-地通信。

2.2.6 計軸實現原理

一般計軸設備按區段模塊化設計，各區段計軸電路獨立工作，因此，試車線和車輛段計軸區段互不影響。只有車輛段與試車線分界計軸點故障時，才會導致試車線區段和車輛段邊界的區段同時故障，但影響程度在可接受范圍內。

2.2.7 工程設計

試車線納入車輛段聯鎖和ZC控制范圍，將試車線和車輛段均劃為全自動區域。試車線與車輛段之間的道岔上設置專用列兼調信號機，以實現調車和試車進路顯示。

3 方案分析

試車線用于線路信號系統、車輛各系統進行功能測試、設備調試、故障復現和維修確認等工作?？煞譃闇蕚湓囓噲鼍?、開始試車場景、結束試車場景。

3.1 準備試車場景分析

試車線與車輛段所屬同一管轄分區，為保證試車線和車輛段相關人員職責清晰，流程獨立，試車線的控制權仍需要試車線和車輛段進行權限交接，按照雙重控制設置。試車線人員根據調試內容，申請和控制試車。車輛段 DCC 負責段內運營控制和試車授權。

從軟硬件的安全性、可用性和成熟度考慮，車輛段聯鎖和 ZC 設備同時設置兩套應用軟件和接口，各系統采集、驅動和處理都是兼顧車輛段和試車線的同一設備及軟件邏輯，可保證聯鎖和 ZC 安全處理。同時實現試車線雙重控制，且控制權明確，避免試車線在同一時間控制權限和范圍重疊造成車輛段或試車線控制異常。

3.2 開始試車場景分析

信號系統試車：試車線獲得車輛段下發的試車線控制權，開始試車，列車可以在試車線進行信號系統功能測試和調試。在任何時候，僅允許一輛列車在試車線上試驗。試車線能夠測試車載信號系統 ATP/ATO以及車載設備與車輛接口的功能，能對車載信號系統進行各種速度等級的列車自動休眠/喚醒、ATP 功能、全自動駕駛、ATO 自動駕駛、牽引和制動性能試驗、站臺自動發車、ATO 精確停車、模擬站間運行、自動折返（試車線兩端都能自動折返）、車門及安全門的模擬控制、遠程復位、車輛接口、車-地通信及駕駛模式間轉換、聯鎖等功能的測試。

傳統模式的試車線除具備正常功能驗證外，同時具備對各子系統的故障模擬測試、故障復現實驗、故障確認和軟硬件升級驗證等，均不會影響車輛段、正線的正常運營；但合用車輛段設備的試車線需要考慮測試的故障內容、測試故障影響范圍，測試故障對車輛段日常運營的影響。測試受限功能主要包含以下內容。

1）無法單獨實現信號系統室內設備故障復現和故障確認。

2）無法單獨實現信號系統升/降級軟硬件實驗。因為試車線與車輛段為合用設備，軟硬件測試可能會造成車輛段信號系統宕機，控制中心頻繁報警，甚至直接影響車輛段旁的正線分區設備狀態，從而導致全線中斷，列車無法回庫等問題。

3）試車線因各系統故障或安裝等測試驗證情況，造成采集和驅動邏輯、接口出現異常情況（如：采集與驅動反邏輯、丟失或異常接地）時，都有可能使車輛段的聯鎖、ZC 等設備判斷異常，甚至設備宕機或燒壞，使整個車輛段中斷運營，無法在短時間修復，保證繼續運營。

4）系統改造時，試車線驗證功能受限，新增接口、設備或系統沒有單獨確認符合上線條件的實驗條件，新增內容無法完全保證滿足車輛段和正線各設備要求或邏輯，線路對新增內容的核實有可能影響正線運營。

5）特殊的實驗測試工作不能在合用車輛段設備的試車線上進行實驗，包括系統替換、司機培訓等。

所以合用車輛段的試車線調試為避免影響正線和車輛段運營，不能隨時進行信號系統故障復現和軟硬件升級驗證功能，需要在調試時制定相應的應急計劃、范圍評估、運營合理計劃等。各專業不能單獨利用試車線進行軟硬件正式升級前的驗證和故障排查，需要各相關專業配合同意，以免干擾其他設備影響運營。

車輛試車：列車可以在試車線進行車輛專業的專項測試，能夠測試車輛各系統與信號系統的聯動功能。車輛在傳統試車線進行自身系統調試時，可以無需信號系統配合，甚至信號系統設備可以直接斷電，由車輛自身控制和防護試車調試。車輛通過合用車輛段信號設備的試車線進行試驗時，需要信號系統支持和配合，試車線工作站必須為列車辦理調試進路，或者設置封閉試車線范圍，使列車在試車線內往復調試運行，否則可能造成異常故障，影響車輛段整套信號設備。

3.3 結束試車場景分析

在試車線工作站控制下，列車完成上述功能調試，停在試車線折出停車點。完成控制權交接，按照 DCC 折出回庫進路，可以全自動折返回庫，也可人工折返駕駛列車回庫，從而完成試車線功能調試。而傳統模式的試車線為非全自動區域，需要人工駕駛列車回庫，回庫過程中，逐步升級。

4 結束語

與車輛段合用設備的試車線相對于傳統試車線，能夠節省投資、降低維護成本，節約設備室安裝空間，減少施工量，但是其對于各系統故障工況復現、排查、驗證、演示和軟硬件升降級替換測試有限制要求，甚至特殊升級、故障排查無法在試車線進行，會導致此類需求在全線及場段無測試驗證，因此針對受限調試功能，需要充分評估對正線和車輛段影響范圍和程度，制定對應的應急預案和防護措施，在各系統、各地點相關人員協同配合和同意情況下，才能進行相關功能調試。