2023年6月26日发(作者：)

２０１６年９月铁道通信信号Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１６第５２卷第９期ＲＡＩＬＷＡＹＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＶ０１．５２Ｎｏ．９一种地铁全自动无人驾驶信号仿真平台设计席文茜查伟摘要：地铁全自动无人驾驶是近年来国内外的热门话题和重要的研究发展方向，全自动无人驾驶系统与传统有人驾驶系统相比，实现了全自动化、无人干预的列车运行模式，节省了人力成本，也避免了人为操作失误导致的运营故障。在实现地铁无人驾驶的技术上，信号系统起着关键性的控制作用。然而目前在国内尚未有完备的全自动无人驾驶信号系统仿真平台，用以对全自动无人驾驶的地铁信号系统进行有效的仿真和测试，从而制约了地铁全自动无人驾驶信号系统的发展。为此研发出一种地铁全自动无人驾驶信号仿真平台，可以对全自动无人驾驶信号系统及所包含的子系统，进行全面的联动性测试，解决无人驾驶信号仿真测试领域的技术难点。关键词：地铁；信号；全自动无人驾驶；联锁Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒＭｏｄｅｉｓａｈｏｔｔｏｐｉｃａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅ—ｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｏｔｈｉｎＣｈｉｎａａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＭａｎｕａｌＳｙｓ—ｔｅｍ，ＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒＳｙｓｔｅｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｆｕｌｌｙａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔａｄｒｉｖｅｒ＇ｓｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｓａｖｅｌａｂｏｒｃｏｓｔａｎｄａｖｏｉｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｈｕｍａｎ．ＩｎｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｙｓｔｅｍｐｌａｙｓａｋｅｙｒｏｌｅ．Ｈｏｗ—ｅｖｅｒ，ａｔｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｏｆｍｅｔｒｏｆｕｌｌｙａｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔｄｒｉｖｅｒｓｉｇｎａｌｓｙｓｔｅｍｉｎＣｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｔｒｉｃｔｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｅｔｒｏＡｕｔｏ—ｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒＳｉｇｎａｌＳｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｅｏｍｐｒｅｈｅｎ—ｓｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｏｆＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒＳｉｇｎａｌＳｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｌ—ｖｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｅｔｒｏ；Ｓｉｇｎａｌ；ＭｅｔｒｏＡｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｔｈｏｕｔＤｒｉｖｅｒ；ＩｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇＤＯＩ：１０．１３８７９／ｊ．ｉｓｓｎｌ０００—７４５８．２０１６—０９．１６１６８信号系统是地铁列车运行的控制系统，承担调车的启动、加速、减速、制动、停车、开关门都由人工及信号系统共同实现。已经开发和应用的ＵＴＯ无人驾驶模式，无需人的参与和操作，除司机操作部分改由系统自动操作外，还涉及到列车自动唤醒和休眠、列车自动出入停车场、列车自动插入和撤离运营、列车自动试车和洗车、列车实现自动精确停车、自动发车离站，以及在故障情况下实现自动恢复等。同时，列车在线路上的运营及列车通常地铁列车都是有人驾驶的ＳＴＯ模式，列内部的空调、照明、ＰＩＳ（乘客信息系统）、广播等系统，将统一集成到综合监控系统中实现中心调席文茜：卡斯柯信号有限公司工程师２０００７１上海度。这意味着列车运营不再需要司机充当驾驶员，查伟；卡斯柯信号有限公司高级工程师２０００７１上海收稿日期：２０１６—０３—３０一８９—万方数据度、集控、车辆运行控制、轨旁信号设备状态控制等任务，主要由ＡＴＣ、联锁、ＡＴＳ、ＤＣＳ、ＭＳＳ子系统组成。相应的各个子系统需协同工作，完成车站控制与中央控制相结合，轨旁控制与车载控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的轨道交通运行控制系统。铁道通信信号２０１６年第５２卷第９期而是以乘务员的角色服务乘客以及进行系统故障的应急处理等。在地铁线路实际运营中，ＵＴＯ模式下，原本司机做的事情全部由ＡＴＣ系统、ＡＴＳ系统协作完成，需要信号系统本身具备更高的冗余性、可靠性和功能性，以保证列车运行安全。为此，开发出一种面向地铁全自动无人驾驶信号系统的仿真、测试平台，在实现闭环的自动化控制运行模式的前提下，可针对完整ＵＴＯ模式系统，或针对单个子系统及任意子系统的组合，进行高效仿真测试。信号设备都采用真实的设备，此时全自动信号平台可把所有信号子系统有机地联系起来，并联动仿真自动运行，无需测试人员干预。在仿真系统平台在无人驾驶情况下，司机驾驶员不再需要做任何操作，即可实现列车全自动持续运行，包括自动折返等。此时，在ＯＣＣ控制中心的ＡＴＳ调度工作站上，提前给每辆列车设置好计划或任务，ＡＴＳ系统根据列车实际位置向联锁自动下发进路办理命令，并向车载子系统下发下一区域的列车运行控制命令，包括到发点信息。同时，ＡＴＳ和轨旁ＡＴＣ保持信息交互，轨旁ＡＴＣ（ＺＣ）在收到车载ＣＣ的定位报文后，会不断地计算和更新移动授权终端ＥＯＡ信息发给ＣＣ，ＣＣ收到充足的信息后，并计时到发车时间点，提前自动关闭车门并启动ＡＴＯ发车指令，控制列车以ＡＴＯ自动驾驶模式行驶到下一个站台。列车在ＡＴＯ自动运行过程中，ＣＩ联锁会采集到列车的轨道占用信息，并把信息反馈给ＡＴＳ、轨旁ＡＴＣ（ＺＣ）等，形成自动化闭环控制系统。从以上的说明可以看出，全自动信号仿真系统和地铁信号系统已经形成一个闭环自动化控制系统。如图１所示。中，车辆模型、轨旁设备（如道岔、信号机、信标等）皆为虚拟仿真，并具备以下功能。１．模拟各种现场信号设备的状态和行为，包括可能的故障，如信号机红灯／绿灯／黄灯／以及这些信号灯的断丝状态，轨道占用／出清，道岔正位／反位／挤岔／四开，屏蔽门的开／关／切除，ＥＳＡ激活／不激活，ＳＰＫＳ激活／不激活，ＯＶＥＲＬＡＰ开放／关闭，ＢＥＡＣＯＮ发／不发／及各种错误状态等。２．仿真车辆模型，包括可能的故障，如编码里程计、信标天线、车辆Ｉ／Ｏ码位的设置、列车ＴＩＭＳ系统，及常见的故障注入。３．仿真驾驶台，具备真实司机驾驶台的功能，可控制列车的运行。４．仿真轨旁界面，可显示整条运营线路站场图，实现对轨旁信号设备状态的显示和修改，以及列车位置和状态的显示。５．仿真联锁子系统，具备类似真实联锁子系统的简单处理逻辑，具备与真实联锁、真实ＡＴＳ、真实ＡＴＣ交互的功能。６．仿真ＣＣ子系统，具备类似真实车载子系统的简单处理逻辑，具备与真实联锁、真实ＡＴＳ、全自动信号仿真系统是一种半实物半仿真的系统平台，即在该仿真系统平台中，所有信号设备可实可虚。在具体的全自动无人驾驶信号系统仿真测试活动中，一般是需要被测子系统为真实信号设备，其他信号设备可采用平台系统中的仿真软件。以此推论，如果测试整个信号大系统，那么所有的一９０～真实ＡＴＣ交互的功能。７．仿真ＺＣ／ＬＣ子系统，具备类似真实轨旁子系统的简单处理逻辑，具备与真实联锁、真实ＡＴＳ、真实ＡＴＣ交互的功能。８．仿真ＡＴＳ子系统，具备类似真实ＡＴＳ子图１信号系统闭环自动化仿真结构图１闭环自动化仿真运行２全自动信号仿真系统万方数据ＲＡＩＬＷＡＹＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＶ０１．５２Ｎｏ．９２０１６系统的简单处理逻辑，具备与真实联锁、真实ＡＴＣ交互的功能。４．ＦＥＰ点对点通信机制，实现消息动态路由功能，显著提高平台通信效率。５．ＤＬＩ。通用组件技术，可快速将各种通用子软件移植到其他测试平台。该平台经过了多个实际项目的应用验证，拥有全自主知识产权。按此框架，可把任意符合平台接口协议的其他设备快速地接入进来。它成本低、效率高、性能稳定，兼容性和可扩展性也非常强，可为ＣＢＴＣ信号系统测试以及地铁信号互联互通测试提供完整的仿真测试解决方案。同时，由于该仿真系统平台提供的控制及显示信息与实际使用的信号系统一致，所以它还可用来实现对行车管理人员和司机驾驶员的行车控在仿真平台中，可用真实的信号设备，亦可用仿真的信号设备，根据用户的需求，实现以下３种方案模式：全实物仿真，信号设备和驾驶台皆为实物，且和真实使用的信号设备和驾驶台相同；全虚拟仿真，信号设备和驾驶台皆为虚拟仿真，实现的功能和真实信号设备一致；半实物半仿真，信号设备和驾驶台可根据不同需求做成半实物半仿真，且被仿真的设备和实际设备接口功能都一致。整个仿真系统架构图如图２所示。ｆ一一一一一一一一一一一一、一■一【厂一一一一一一一一一一■ｆ……ｉｊ。路控制器１．Ｃ王』区域控静Ｊ器ｚｆ：：Ｕ计算机联铣ＣＢｌＵ汁算机联镄ＣＢＩ制培训。培训平台可以分为２个部分：信号模拟培训平台和列车驾驶模拟培训平台。在该平台上，可以通过模拟列车按图或等间隔实现多车追踪运行，通过模拟各种主要信号设备故障实现各种系统降级控制模式，同时也可对信号系统进行故障注入，模拟出多种故障，使平台受训人员熟悉系统的操作和管理，同时结合运营组织情况，考虑在信号设备局部故障的紧急情况下，如何进行降级控制的应对措施。点一。身．．．酬◇擎站＾１１．ＡＴＳＳ４结束语图！全自动信号仿真系统结构图ＵＴＯ系统与传统有人驾驶系统相比，真正实现了全自动化、无人干预的列车运行模式，３技术特点及应用场景该仿真平台具备以下主要技术特点：１．ＮＩ虚拟仪器技术，用来仿真车载设备所需的编码里程计信号和信标信号。２．工控领域的ＰＬＣ技术，实现联锁接口仿真、驾驶台模拟、以及自动电源控制。３．分布式系统技术，实现系统平台集中控制、分布管理。不仅避免了人为操作带来的诸多不利影响，还提升了地铁列车的运营效率，降低了风险，改善了列车运行舒适性以及节能，是未来地铁运营的发展方向之一。地铁全自动化无人驾驶信号仿真平台，可以切实解决地铁无人驾驶信号系统的仿真测试需求，为无人驾驶信号系统的全方位仿真、验证和测试提供一套完整的解决方案，并能对所有的信号子系统进行自动化拷机测试，验证信号系统的稳定性和可一９１—万方数据２０１６年９月第５２卷第９期铁道通信信号ＲＡＩＬＷＡＹＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ＆Ｃ０＾ｎ仉ＪＮＩＣＡＴＩＯＮＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１６Ｖ０１．５２Ｎｏ．９城市轨道交通综合自动化系统国内外现状研究陈新摘要：通过归纳总结城市轨道交通运营生产作业内容及管理环节需求，结合国内外相关城轨领域运营生产管理平台技术应用发展情况，对比分析满足城轨运营生产管理综合自动化系统的技术发展方向及应用必要性。关键词：运营管理；综合监控；综合自动化Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓ—ｓｅｓｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉ—ｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｕｒｂａｎｒａｉｌｗａｙｒｅｌａｔ—ｅｄｆｉｅｌｄｓ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｔｒａｆｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｔｉｃｓｙｓｔｅｍｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅａｕｔｏ—ｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌ；ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎＢＯＩ：１０．１３８７９／ｊ．ｉｓｓｎｌ０００—７４５８．２０１６—０９．１６２７５城市轨道交通综合自动化行车指挥系统（简称综合自动化系统）是指以协同轨道交通行车指挥及运营调度管理为目的，在统一的计算机软件和硬件平台上，集成各专业机电系统，完成对线路行车运营的监控，并且与地铁管理系统紧密结合，形成集行车指挥、列车运行管理、设备监控、通信管理与维护管理、信息管理、决策支持于一体，真正做到行车、设备、乘客、环境、运营管理和维护管理的综合自动化管理。综合自动化系统构成框图如图１所示。１国内综合自动化系统的发展阶段城市轨道交通运营是一个长时间、跨地域、多专业的运输生产及管理作业，如图２所示，满足其作业要求的监督控制系统发展，必然要经过人工监陈新：中国铁道科学研究院通信信号研究所１０００８１北京收稿日期：２０１６—０５—１２高级工程师控系统、分立监控系统、综合监控系统和综合自动化系统等几个发展阶段。靠性，对于提升无人驾驶信号系统的健壮性有着很大的促进帮助作用。在地铁无人驾驶日常运维中，地铁运营方的人员素质和管理能力有至关重要的作用，需要对相关信号人员、维保人员等进行综合性联动培训，提高他们的工作能力。本文所述的全自动无人驾驶信号仿真平台，亦可扩展为地铁运营方的仿真培训平台，为培养专业技术队伍和多职能维护人员，加强中心调度员的控制和指挥能力，提升集中实时控制管理水平提供保证。如何满足全自动无人驾驶运营方的培训需求，在此基础上，必将是后续重点的研一９２一究方向。参考文献［１］黄建宇．城市轨道交通仿真器简述［Ｊ］．电子技术应用，２００３（１２）．［２］王Ｅｔ凡．全自动无人驾驶系统——全新理念的城市轨道交通模式ｌ－Ｊ］．城市轨道交通研究，２００６（８）．［３］王炜，包卫东，张茂军等．虚拟仿真系统导论ｉ－Ｍ］．长沙：国防科技大学出版社，２００７．［４］许超，周秀风．全集成综合监控系统在上海地铁１０号线的应用［Ｊ］．２０１０（１０）．［５］黄友能，唐涛，宋晓伟．虚拟仿真技术在地铁列车运行仿真系统中的研究ｆＪ－Ｉ．系统仿真学报，２００８（６）．（责任编辑：张利）万方数据