主頁(yè)（http://www.130131.com）：軌道交通TETRA系統(tǒng)列車注冊(cè)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(kāi)通運(yùn)營(yíng)11條線、280座車站，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)425公里，線網(wǎng)規(guī)模居全國(guó)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(yíng)時(shí)代，呈現(xiàn)出了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(yíng)特征。專用無(wú)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(dòng)作業(yè)的工作人員之間提供無(wú)線通信手段，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(wú)線系統(tǒng)采用TETRA制式，將基本網(wǎng)絡(luò)1-13號(hào)線的專用無(wú)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(shí)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(yíng)服務(wù)提供通信保障，是網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)平臺(tái)之一。隨著應(yīng)用服務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)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(duì)列車運(yùn)行調(diào)度指令及時(shí)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(kāi)發(fā)設(shè)備來(lái)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(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)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(kù)，供各調(diào)度臺(tái)使用；另一方面為二次開(kāi)發(fā)調(diào)度臺(tái)提供集中接入服務(wù)，接收來(lái)自其它系統(tǒng)的信息。二次開(kāi)發(fā)網(wǎng)管監(jiān)視設(shè)備的工作情況，并為二次開(kāi)發(fā)調(diào)度臺(tái)完成動(dòng)態(tài)重組提供平臺(tái)。錄音服務(wù)器完成二次開(kāi)發(fā)調(diào)度臺(tái)的錄音功能。MCC7500調(diào)度臺(tái)提供TETRA系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)，協(xié)助二次開(kāi)發(fā)調(diào)度臺(tái)完成語(yǔ)音呼叫等功能。GPIOM與MCC7500調(diào)度臺(tái)相連，提供麥克、錄音、喇叭等接口。調(diào)度操作終端通過(guò)串口與二次開(kāi)發(fā)調(diào)度臺(tái)相連，簡(jiǎn)化調(diào)度臺(tái)操作，完成調(diào)度語(yǔ)音和部分?jǐn)?shù)據(jù)功能。

3. 軌道交通調(diào)度指揮通信對(duì)于列車注冊(cè)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(duì)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(tái)只與正線上行駛的列車進(jìn)行通話，車輛基地調(diào)度臺(tái)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(dòng)，其位置隨時(shí)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(tái)。另外，上海軌道交通存在一條線路有兩個(gè)車輛基地的情況，因此還需明確列車是進(jìn)入具體哪個(gè)車輛基地。

軌道交通調(diào)度應(yīng)用中，通常用到下列功能號(hào)：

1）列車車次號(hào)。線路上運(yùn)行的列車的標(biāo)識(shí)號(hào)碼，由計(jì)劃表號(hào)（列車全天運(yùn)營(yíng)任務(wù)的統(tǒng)一編號(hào)）和目的地號(hào)組合而成，是動(dòng)態(tài)分配的。

2）列車號(hào)。識(shí)別一列固定編組的列車的唯一物理編號(hào)。

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

因安裝在每列車上的車載臺(tái)的設(shè)備編號(hào)是固定的，使用列車號(hào)呼叫時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際使用對(duì)應(yīng)的車載臺(tái)設(shè)備編號(hào)直接呼叫。但列車車次號(hào)與車載臺(tái)編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是動(dòng)態(tài)變化的，需要明確它們的實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，才能采用車次號(hào)呼叫車載臺(tái)。因此，調(diào)度系統(tǒng)在CAD服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了相關(guān)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

上海軌道交通專用無(wú)線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要求通過(guò)信號(hào)ATS系統(tǒng)的配合，使列車車載臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注冊(cè)功能。列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可監(jiān)控列車運(yùn)行，并按時(shí)刻表對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)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(shí)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(shí)的列車位置信息。ATS信息可以通過(guò)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(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，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(tái)，各調(diào)度臺(tái)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的變化不斷刷新實(shí)時(shí)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(dòng)切換。

4. 列車注冊(cè)、注銷存在的問(wèn)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(wú)線與信號(hào)接口要求，ATS系統(tǒng)需向TETRA無(wú)線系統(tǒng)提供包括以下信息：列車車次號(hào)、列車號(hào)、列車上下行信息、列車位置信息等。目前除1號(hào)線和5號(hào)線由于ATS系統(tǒng)比較老，無(wú)法向TETRA提供所需信息外，其余已運(yùn)營(yíng)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(lái)看，目前還沒(méi)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(dòng)注冊(cè)、注銷功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：ATS系統(tǒng)會(huì)因?yàn)楣收匣虬l(fā)生某些異常時(shí)，丟失某些列車的信息，而又沒(méi)有將異常情況告知無(wú)線系統(tǒng)。根據(jù)無(wú)線系統(tǒng)的判斷邏輯，無(wú)法判斷相關(guān)列車是否屬于正常離開(kāi)正線或異常退出正線，從而會(huì)造成對(duì)應(yīng)的車載臺(tái)在調(diào)度臺(tái)的管轄范圍內(nèi)失蹤，無(wú)法建立通信。

因此，既有線路全部采用了管理手段來(lái)解決注冊(cè)，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(tái)操作，即列車駛出車輛基地進(jìn)入正線時(shí)車載臺(tái)必須由司機(jī)進(jìn)行注冊(cè)操作，手動(dòng)輸入車次號(hào)、運(yùn)行方向等內(nèi)容；列車駛出正線返回車輛基地時(shí)，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(dòng)輸入注冊(cè)信息，他們一般僅輸入必需的車次號(hào)，其他的運(yùn)行方向、列車位置等均為空，使得調(diào)度臺(tái)上關(guān)于列車的信息較少，也無(wú)法使用上/下行呼叫功能。另外，根據(jù)對(duì)運(yùn)營(yíng)需求的調(diào)研，運(yùn)營(yíng)單位希望列車能自動(dòng)注冊(cè)，注冊(cè)信息包括：列車車次號(hào)、列車號(hào)、具體對(duì)應(yīng)車站和車場(chǎng)位置、上/下行方向等；在正線上能不間斷的自動(dòng)注冊(cè)；在調(diào)度界面上可用多種排序方式：按車次號(hào)、列車號(hào)、上/下行方向等。因此，通過(guò)與系統(tǒng)集成商共同研究，提出三種方案來(lái)盡量滿足運(yùn)營(yíng)的合理需求，簡(jiǎn)化注冊(cè)、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(tái)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(wú)線系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)列車信息丟失時(shí)，不直接將其從調(diào)度臺(tái)界面上清除，而是增加了單獨(dú)一個(gè)工程車的模塊，調(diào)度員可臨時(shí)將該列列車通話組加入工程車模塊，以保證無(wú)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(guò)其他方式確認(rèn)列車是正常離開(kāi)調(diào)度區(qū)或是信息丟失。若是正常離開(kāi)，則可以將此列車移除；否則將保留此車。因此，此方案對(duì)調(diào)度員有后續(xù)操作要求，還要求二次開(kāi)發(fā)增加一個(gè)新模塊。

方案二結(jié)合ATS信息，簡(jiǎn)化人工操作

列車注冊(cè)、注銷方式為司機(jī)一鍵確認(rèn)注冊(cè)、一鍵確認(rèn)注銷并選擇所在的停車場(chǎng)編號(hào)，專用無(wú)線系統(tǒng)僅根據(jù)司機(jī)手動(dòng)操作確定列車所歸屬的調(diào)度區(qū)域，完成進(jìn)行注冊(cè)、注銷。列車注冊(cè)到正線調(diào)度界面時(shí)所需的車次號(hào)、目的地、列車位置等內(nèi)容由信號(hào)ATS系統(tǒng)提供給專用無(wú)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(wú)線系統(tǒng)，專用無(wú)線系統(tǒng)也會(huì)保留收到的上一條關(guān)于列車的信息，不將其從調(diào)度臺(tái)界面上清除。

但此方案并不是完全的自動(dòng)注冊(cè)、注銷，還是需要司機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)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(tái)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(tái)在基站的位置登記信息可通過(guò)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(hào)覆蓋區(qū)域存在重疊，很難通過(guò)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(kāi)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(cè)、注銷。采用此方案，司機(jī)的操作非常簡(jiǎn)便，調(diào)度員也能在調(diào)度臺(tái)上獲得更多的列車位置、運(yùn)行信息，且能同時(shí)解決一條線路兩個(gè)車輛基地的呼叫管理問(wèn)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(wú)線系統(tǒng)，列車注冊(cè)、注銷功能仍能正常實(shí)現(xiàn)。而且，此方案對(duì)于二次開(kāi)發(fā)工作的改動(dòng)量很少，較易實(shí)現(xiàn)。

5. 結(jié)論

TETRA系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)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(duì)列車的調(diào)控響應(yīng)速度，關(guān)乎行車安全。通過(guò)對(duì)TETRA系統(tǒng)列車自動(dòng)注冊(cè)、注銷功能實(shí)現(xiàn)的研究，提出采用“ATS實(shí)時(shí)提供列車信息，出入場(chǎng)時(shí)司機(jī)一鍵確認(rèn)注冊(cè)、一鍵確認(rèn)注銷并選擇所在的停車場(chǎng)編號(hào)”的方式，既解決了司機(jī)手動(dòng)注冊(cè)輸入列車信息的不方便和不完整，又解決了全自動(dòng)注冊(cè)中ATS故障導(dǎo)致列車丟失問(wèn)題，同時(shí)將對(duì)既有系統(tǒng)的改動(dòng)減到最小。此方案將在上海軌道交通新五線（12號(hào)線、13號(hào)線、9號(hào)線三期、11號(hào)線北段二期、16號(hào)線）中應(yīng)用，將進(jìn)一步提高專用無(wú)線系統(tǒng)的效率和對(duì)于運(yùn)營(yíng)需求的契合度。

此作品來(lái)源于2011摩托羅拉解決方案大獎(jiǎng)賽