主頁（http://www.130131.com）：軌道交通TETRA系統(tǒng)列車注冊功能實(shí)現(xiàn)研究

上海軌道交通技術(shù)研究中心  紀(jì)文莉

1. 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)化TETRA系統(tǒng)現(xiàn)狀

截止至2011年8月，上海軌道交通已開通運(yùn)營11條線、280座車站，運(yùn)營里程達(dá)425公里，線網(wǎng)規(guī)模居全國之首，在世界上名列前茅。上海軌道交通已進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時代，呈現(xiàn)出了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理規(guī)模大、系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)聯(lián)度高、網(wǎng)絡(luò)客流換乘路徑多、維護(hù)保障復(fù)雜性大、突發(fā)事件影響范圍廣等網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營特征。專用無線系統(tǒng)為軌道交通COCC（主、備）、線路OCC的調(diào)度人員、車站值班人員以及處于移動作業(yè)的工作人員之間提供無線通信手段，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營提供高效、安全、便捷的指揮調(diào)度服務(wù)，支撐網(wǎng)絡(luò)高效、有序運(yùn)作。

上海軌道交通專用無線系統(tǒng)采用TETRA制式，將基本網(wǎng)絡(luò)1-13號線的專用無線系統(tǒng)進(jìn)行捆綁招標(biāo)，摩托羅拉中標(biāo)。系統(tǒng)在規(guī)劃時即考慮到了網(wǎng)絡(luò)化的特征，為確保全網(wǎng)統(tǒng)一指揮和調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營服務(wù)提供通信保障，是網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的重要基礎(chǔ)平臺之一。隨著應(yīng)用服務(wù)和應(yīng)用場景的拓展，TETRA在上海軌道交通中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，但指揮調(diào)度通信仍是其最核心、重要的功能。系統(tǒng)需要保證對列車運(yùn)行調(diào)度指令及時準(zhǔn)確的傳達(dá)，為確保列車的安全運(yùn)行提供可靠的通信手段。在保證列車運(yùn)行調(diào)度通信指揮功能完全實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，才能滿足其他通信需求。

2．上海軌道交通列車調(diào)度指揮通信實(shí)現(xiàn)方式

上海軌道交通采用Motorola設(shè)備和二次開發(fā)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮通信功能，主要使得OCC、車輛基地調(diào)度人員在調(diào)度臺上實(shí)現(xiàn)對列車、相關(guān)人員的調(diào)度通信。OCC處設(shè)備連接如下圖所示。

其中，調(diào)度CAD服務(wù)器一方面作為調(diào)度信息的數(shù)據(jù)庫，供各調(diào)度臺使用；另一方面為二次開發(fā)調(diào)度臺提供集中接入服務(wù)，接收來自其它系統(tǒng)的信息。二次開發(fā)網(wǎng)管監(jiān)視設(shè)備的工作情況，并為二次開發(fā)調(diào)度臺完成動態(tài)重組提供平臺。錄音服務(wù)器完成二次開發(fā)調(diào)度臺的錄音功能。MCC7500調(diào)度臺提供TETRA系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)，協(xié)助二次開發(fā)調(diào)度臺完成語音呼叫等功能。GPIOM與MCC7500調(diào)度臺相連，提供麥克、錄音、喇叭等接口。調(diào)度操作終端通過串口與二次開發(fā)調(diào)度臺相連，簡化調(diào)度臺操作，完成調(diào)度語音和部分?jǐn)?shù)據(jù)功能。

3. 軌道交通調(diào)度指揮通信對于列車注冊的要求

根據(jù)行車調(diào)度要求，為明確管理責(zé)任、確保指令的準(zhǔn)確有效，列車駕駛員只能接受唯一的、對當(dāng)前列車所在調(diào)度區(qū)具有指揮控制權(quán)的調(diào)度員的指揮。所以，正線上行駛的列車應(yīng)歸屬正線調(diào)度員管轄、調(diào)度，而進(jìn)入車輛基地內(nèi)的列車應(yīng)歸屬車輛基地的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度員管轄調(diào)度。即正線調(diào)度臺只與正線上行駛的列車進(jìn)行通話，車輛基地調(diào)度臺只與車輛基地內(nèi)的列車進(jìn)行通話。由于列車在線路上移動，其位置隨時變更。因此，調(diào)度系統(tǒng)需要根據(jù)列車當(dāng)前的位置確定其歸屬調(diào)度臺。另外，上海軌道交通存在一條線路有兩個車輛基地的情況，因此還需明確列車是進(jìn)入具體哪個車輛基地。

軌道交通調(diào)度應(yīng)用中，通常用到下列功能號：

1）列車車次號。線路上運(yùn)行的列車的標(biāo)識號碼，由計(jì)劃表號（列車全天運(yùn)營任務(wù)的統(tǒng)一編號）和目的地號組合而成，是動態(tài)分配的。

2）列車號。識別一列固定編組的列車的唯一物理編號。

由于在控制中心信號顯示大屏上，列車用車次號進(jìn)行表示，因此，調(diào)度人員在呼叫列車時，通常習(xí)慣于使用車次號進(jìn)行呼叫，當(dāng)車次號沒有顯示時，方使用列車號進(jìn)行呼叫。

因安裝在每列車上的車載臺的設(shè)備編號是固定的，使用列車號呼叫時，系統(tǒng)實(shí)際使用對應(yīng)的車載臺設(shè)備編號直接呼叫。但列車車次號與車載臺編號的對應(yīng)關(guān)系是動態(tài)變化的，需要明確它們的實(shí)時對應(yīng)關(guān)系，才能采用車次號呼叫車載臺。因此，調(diào)度系統(tǒng)在CAD服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫記錄了相關(guān)信息的對應(yīng)關(guān)系。

上海軌道交通專用無線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時，要求通過信號ATS系統(tǒng)的配合，使列車車載臺實(shí)現(xiàn)自動注冊功能。列車自動監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)是列車自動控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可監(jiān)控列車運(yùn)行，并按時刻表對列車運(yùn)行進(jìn)行自動調(diào)整，為運(yùn)行調(diào)整提供數(shù)據(jù)。因此，ATS系統(tǒng)可提供列車實(shí)時位置信息，包括列車由正線進(jìn)入車輛基地或由車輛基地進(jìn)入正線時的列車位置信息。ATS信息可以通過相應(yīng)數(shù)據(jù)接口連接到CAD服務(wù)器上，CAD服務(wù)器根據(jù)ATS信息實(shí)時更新數(shù)據(jù)庫，將特定調(diào)度區(qū)的機(jī)車呼叫引導(dǎo)到其所屬的調(diào)度臺，各調(diào)度臺根據(jù)數(shù)據(jù)庫的變化不斷刷新實(shí)時界面上的當(dāng)前在線車輛及其位置列表，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度區(qū)的自動切換。

4. 列車注冊、注銷存在的問題和解決方案研究

上海軌道交通根據(jù)框架協(xié)議規(guī)定的無線與信號接口要求，ATS系統(tǒng)需向TETRA無線系統(tǒng)提供包括以下信息：列車車次號、列車號、列車上下行信息、列車位置信息等。目前除1號線和5號線由于ATS系統(tǒng)比較老，無法向TETRA提供所需信息外，其余已運(yùn)營的線路的ATS-TETRA接口均已按照要求實(shí)現(xiàn)。

但從ATS接口實(shí)際使用情況來看，目前還沒有一條線路啟用ATS接口。主要是因?yàn)樵谡{(diào)試使用ATS信息實(shí)現(xiàn)列車自動注冊、注銷功能時，發(fā)現(xiàn)了問題：ATS系統(tǒng)會因?yàn)楣收匣虬l(fā)生某些異常時，丟失某些列車的信息，而又沒有將異常情況告知無線系統(tǒng)。根據(jù)無線系統(tǒng)的判斷邏輯，無法判斷相關(guān)列車是否屬于正常離開正線或異常退出正線，從而會造成對應(yīng)的車載臺在調(diào)度臺的管轄范圍內(nèi)失蹤，無法建立通信。

因此，既有線路全部采用了管理手段來解決注冊，司機(jī)根據(jù)制定的《列車調(diào)度網(wǎng)絡(luò)組織規(guī)范》、《列車調(diào)度通信操作規(guī)范操作方案》等進(jìn)行車載臺操作，即列車駛出車輛基地進(jìn)入正線時車載臺必須由司機(jī)進(jìn)行注冊操作，手動輸入車次號、運(yùn)行方向等內(nèi)容；列車駛出正線返回車輛基地時，司機(jī)必須進(jìn)行注銷操作。采用這種方式雖然保證了列車調(diào)度權(quán)的有序轉(zhuǎn)移，但是由于需司機(jī)手動輸入注冊信息，他們一般僅輸入必需的車次號，其他的運(yùn)行方向、列車位置等均為空，使得調(diào)度臺上關(guān)于列車的信息較少，也無法使用上/下行呼叫功能。另外，根據(jù)對運(yùn)營需求的調(diào)研，運(yùn)營單位希望列車能自動注冊，注冊信息包括：列車車次號、列車號、具體對應(yīng)車站和車場位置、上/下行方向等；在正線上能不間斷的自動注冊；在調(diào)度界面上可用多種排序方式：按車次號、列車號、上/下行方向等。因此，通過與系統(tǒng)集成商共同研究，提出三種方案來盡量滿足運(yùn)營的合理需求，簡化注冊、注銷的流程，并為調(diào)度員提供更豐富的信息：

方案一直接利用ATS信息，調(diào)度臺增加處理功能

保留與ATS信息接口，列車列表信息的列車刪減以ATS的列車進(jìn)出正線信息為準(zhǔn)，列車軌線圖以列車的位置信息為準(zhǔn)。但無線系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)列車信息丟失時，不直接將其從調(diào)度臺界面上清除，而是增加了單獨(dú)一個工程車的模塊，調(diào)度員可臨時將該列列車通話組加入工程車模塊，以保證無線系統(tǒng)的呼叫通信不受ATS影響。

但是調(diào)度員將列車移至工程車模塊后，需通過其他方式確認(rèn)列車是正常離開調(diào)度區(qū)或是信息丟失。若是正常離開，則可以將此列車移除；否則將保留此車。因此，此方案對調(diào)度員有后續(xù)操作要求，還要求二次開發(fā)增加一個新模塊。

方案二結(jié)合ATS信息，簡化人工操作

列車注冊、注銷方式為司機(jī)一鍵確認(rèn)注冊、一鍵確認(rèn)注銷并選擇所在的停車場編號，專用無線系統(tǒng)僅根據(jù)司機(jī)手動操作確定列車所歸屬的調(diào)度區(qū)域，完成進(jìn)行注冊、注銷。列車注冊到正線調(diào)度界面時所需的車次號、目的地、列車位置等內(nèi)容由信號ATS系統(tǒng)提供給專用無線系統(tǒng)。即使ATS系統(tǒng)發(fā)生故障或異常，丟失了列車信息或未將信息發(fā)送給專用無線系統(tǒng)，專用無線系統(tǒng)也會保留收到的上一條關(guān)于列車的信息，不將其從調(diào)度臺界面上清除。

但此方案并不是完全的自動注冊、注銷，還是需要司機(jī)進(jìn)行簡單的人工操作。

方案三ATS信息與基站位置信息協(xié)同工作

車載臺在基站的位置登記信息可以作為調(diào)度區(qū)切換和列車位置顯示的輔助手段，與ATS信息協(xié)同工作、相互校正。其中，車載臺在基站的位置登記信息可通過系統(tǒng)的API接口輸出到CAD服務(wù)器，經(jīng)處理后可協(xié)同完成列車的車站位置定位。

但是，車輛基地基站和正線基站的信號覆蓋區(qū)域存在重疊，很難通過基站的信息準(zhǔn)確定位列車準(zhǔn)確位置，從而明確列車的調(diào)度歸屬權(quán)。而且此方案需增加框架協(xié)議中的二次開發(fā)內(nèi)容。

根據(jù)上述分析，推薦采用方案二進(jìn)行列車注冊、注銷。采用此方案，司機(jī)的操作非常簡便，調(diào)度員也能在調(diào)度臺上獲得更多的列車位置、運(yùn)行信息，且能同時解決一條線路兩個車輛基地的呼叫管理問題。另外，即使ATS系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并未將故障信息告知專用無線系統(tǒng)，列車注冊、注銷功能仍能正常實(shí)現(xiàn)。而且，此方案對于二次開發(fā)工作的改動量很少，較易實(shí)現(xiàn)。

5. 結(jié)論

TETRA系統(tǒng)調(diào)度臺上列車信息的顯示內(nèi)容的完整性，直接影響到調(diào)度員對列車的調(diào)控響應(yīng)速度，關(guān)乎行車安全。通過對TETRA系統(tǒng)列車自動注冊、注銷功能實(shí)現(xiàn)的研究，提出采用“ATS實(shí)時提供列車信息，出入場時司機(jī)一鍵確認(rèn)注冊、一鍵確認(rèn)注銷并選擇所在的停車場編號”的方式，既解決了司機(jī)手動注冊輸入列車信息的不方便和不完整，又解決了全自動注冊中ATS故障導(dǎo)致列車丟失問題，同時將對既有系統(tǒng)的改動減到最小。此方案將在上海軌道交通新五線（12號線、13號線、9號線三期、11號線北段二期、16號線）中應(yīng)用，將進(jìn)一步提高專用無線系統(tǒng)的效率和對于運(yùn)營需求的契合度。

此作品來源于2011摩托羅拉解決方案大獎賽