CBTC城市轨道交通工程车ATP应用研究
CBTC城市轨道交通工程车ATP
应用研究
黄 璞1, 黄海荣2
（1．新誉庞巴迪信号系统有限公司，江苏常州 213166；
2．兰州工业学院，兰州 730050）
摘要：根据城市轨道交通工程车装备A T P列车超速防护系统的可行性研究，提出一种工程车
A T P系统架构，并结合工程车的特点，提出最佳的工程车筛选方案及驾驶模式方案，为实现城
市轨道交通工程车装备ATP设备提供参考和借鉴。
关键词：CBTC；工程车；ATP；城市轨道交通
中图分类号：U284.48                文献标志码：A                文章编号：1673-4440(2021)05-0100-05 Application of ATP for CBTC Urban Rail Transit Engineering Vehicle
Huang Pu1,  Huang Hairong2
(1.Bombardier NUG Signalling Solutions Co., Ltd., Changzhou    213166,China)
(2. Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou    730050,China)
Abstract: According to the feasibility study of engineering vehicles equipped with Automatic Train Protection (ATP) system in urban rail transit, this paper puts forward an ATP system architecture for engineering vehicles and proposes the best selection scheme and driving mode scheme in combination with the characteristics of engineering vehicles, which provides references for the realization of engineering vehicles equipped with ATP equipment in urban rail transit.
Keywords: CBTC; engineering vehicles; ATP; urban rail transit
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2021.05.018
截至����年��月��日，国内累计有��座城市开通城市轨道交通线路，运营里程达到� ���.�� km，运营里程最长的上海市已经达到���.�� km。目前，国内城市轨道交通运营线路电客车均已装备ATP列车超速防护系统，且近年新建线路均采用基于无线车-地通信的列车自动控制系统（CBTC）。但城市轨道交通工程车（简称工程车）由于考虑到建设及运维成本等原因，普遍未装备ATP设备。随着运营里程、线路设备的增多，对日常运营维护也提出了更高的要求，工程车作为线路快
速维护的运输工具，使用也更为频繁。为更好地保障运维作业的行车安全，避免人为因素导致的超速、闯红灯等危害安全的事件发生，新建线路时，各轨道交通运营公司均已在考虑加装CBTC车载ATP设备。
1　城市轨道交通工程车简介
1.1　工程车运用环境
工程车的主要用途是在车辆段、停车场内对故障列车或无电区域的列车进行调车作业，日常运维过程中对轨道交通设施设备的维护检测、维修，以及在正线进行维修物料的运输、故障列车的救援等。
1.2　工程车种类及其作用
2　CBTC工程车ATP安装研究
2.1　工程车ATP系统架构
根据工程车的结构特点，采用车地双网、双司机HMI屏、单车载CBTC设备的系统架构方式，单套车载CBTC设备采用二乘二取二或三取二冗余方式，具体如图�所示。
2.2　安装环境
工程车ATP机柜设计、安装时需考虑到工程车独有的特点，在机柜工艺设计方面与电客车ATP机柜进行差异化设计，主要体现在以下方面。�）安装位置空间的差异。电客车安装位置一般在司机室左侧（车头、车尾各�套）或列车中央位置（单套），且均为竖放安装；但工程车由于空间比较狭小且不同类型工程车空间各不相同，安装位置无法统一标准，且根据实际位置需设计竖放或横放机柜。
�）防尘措施的差异。工程车相比电客车空间密封性较差，且设备运行环境可能灰尘较多，如钢轨打磨车等。故在工艺设计时，需考虑更加可靠的防尘措施。
3　CBTC工程车ATP功能研究
3.1　CBTC工程车筛选
CBTC列车筛选的目的是为了探测非CBTC列车和CBTC列车不存在于同一区段，只有确定列车前方无影
子车时，该列车才能获得向前运行的移动授权，只有确定列车前后方均无影子车时，该列车才可在CBTC追踪模式下运行。列车筛选过程如下。�）未经过筛选的通信列车，默认该列车前后均存在影子车。
�）车头筛选：若列车运行前方区段空闲并且定位报告有效，列车最小车头到前方计轴器的距离不大于系统允许的最小列车长度时，则判定车头筛选通过。
�）车尾筛选：若列车运行后方区段空闲并且定
图�　工程车ATP系统架构图
Fig.1    Architecture diagram of engineering vehicles ATP system
传感器传感器
图�　列车筛选示意图
Fig.2    Schematic diagram of train sieve
S<；系统允许最小车长
车头待筛选列车
其中列车最大车尾到后方计轴器的距离，由车
头根据自身的位置结合数据库中列车车长计算而来。但如上文所述，工程车种类繁多，且部分类型工程车常需连挂作业，作业工程车长度并不像列车一样是固定编组长度。工程车编组方式灵活多样，长度不固定导致CBTC 系统无法对工程车车尾进行筛选，工程车无法根据移动闭塞方式进行追踪作业。
故对工程车筛选，提出以下两种筛选方案。
方案一：按固定编组模式进行车头、车尾筛选CBTC 系统对每一列车包括装备有ATP 的工程
车，均赋予唯一的ID 身份识别号，以便为每一列车计算各自的移动授权。针对工程车编组方式灵活多样，需在CBTC 系统数据库中建立�个静态数据表，该静态数据表需包括：工程车类型、编组数、
brt车辆是什么意思工程车长度。设计初根据运营公司对工程车车体的编号规则录入，并将每类型工程车对应的长度写入系统，具体如表�所示。
完成编组的工程车上线作业时，运营维护人员或工程车司机需在HMI 界面上手动输入工程车类型及相应编组数等信息数据，CBTC 系统根据输入
的信息索引静态数据库中的工程车类型及长度，并根据ATP 设备ID 号建立虚拟列车ID 号，该列车ID 号为CBTC 系统计算移动授权唯一识别码。依
图�　工程车司机HMI屏
Fig.3    Driver display of engineering vehicles
方案二：工程车进行车头筛选，不进行车尾筛选
由于编组后的工程车车长不固定及考虑到工程
车编组后，头端的工程车和尾端的工程车可能无法
进行通信，系统无法确定工程车的列车长度，导致车尾筛选无法进行。故对工程车仅进行车头筛选，
不进行车尾筛选。列车完成筛选后，CBTC 系统根据头端ATP 设备ID 号计算移动授权，车头后编组的各车辆均视为非通信车，即该工程车依照移动闭塞方式进行前车追踪，但后车依照固定闭塞方式追
踪该工程车。具体如图�所示。
综上所述，考虑到工程车使用的时间段主要集
表2　工程车数据信息表
Tab.2    Data information sheet of engineering vehicles
Fig.4    Schematic diagram of engineering vehicles tracking
列车B或工程车B
中在非运营时间，列车追踪间隔较大，并且方案一在使用过程中存在人工输入错误的风险，故推荐使用方案二为工程车筛选方案。
另外，CBTC 工程车筛选过程中系统允许的最
小列车长度，是系统预设的一个最小可筛选出的
CBTC 车长，由各系统厂家的设备性能决定。如果工程车短于系统允许的最小车长，系统将无法进行筛选，故工程车上线时需保证其长度大于系统允许最小车长。3.2　驾驶模式
ATP 车载设备一般至少支持RM 模式与CM
人工驾驶模式，装备ATO 设备的还支持AM 模式。但工程车类型复杂、编组灵活多样，目前各信号系统设备厂商一般均无法提供自动驾驶功能。同时，
CBTC 工程车已具备ATP 人工驾驶模式，综合考虑设计成本，不建议提供后备点式ATP 功能。工程车驾驶模式具体如表�所示。
表3　CBTC工程车驾驶模式
根据工程车ATP 的系统架构，同时结合工程
车的工作特点，与运营电客车相比，CBTC 工程车ATP 功能的受限项主要归纳如下：�）上线列车编组长度需大于系统允许最小车长；
�）不提供列车自动驾驶功能；�）不建议提供点式ATP 功能；�）受限车门与屏蔽门无法对称对齐，不提供车
门控制功能。
4　安全影响分析
加装ATP 设备的CBTC 工程车，上线运行时
将对既有CBTC 信号系统产生部分安全影响。通过危险与可操作性（HAZOP）分析法进行安全影响评估，所得风险项如表�所示。
通过安全影响评估，加装了ATP 的工程车可有
效避免人为因素导致的工程车闯红灯、工程车超速及列车追尾的风险发生；但加装ATP 的工程车解编
后存在安全运行风险，故需通过运营规章制度严禁解编后的工程车使用CBTC 模式继续运行。
5　结语
城市轨道交通工程车装备ATP 设备，目前仍然
处于前期探索应用阶段，用户体验有待提高。随着信号系统技术的不断发展革新，相信未来工程车均将列装ATP 设备，将更安全、更高效地服务于轨道
交通运营维护。
参考文献
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,
中国国家标准化管理委员会.GB/T 12758—2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件[S ].北
[3]刘鲁鹏.C B T C系统中列车安全包络回缩的处
理方法[J].铁路通信信号工程技术，2019，16(7):65-69.
Liu Lupeng. Processing Method of Train Safety Envelope Reduction of CBTC System[J]. Railway Signaling & Communication Engineering, 2019, 16(7):65-69.
[4]宁滨，刘朝英.中国轨道交通列车运行控制技
术及应用[J].铁道学报，2017，39(2):1-9.
Ning Bin, Liu Chaoying. Technology and Application of Train Operation Control System for China Rail Transit System[J]. Journal of the China Railway Society, 2017, 39(2): 1-9.
[5]郜春海.基于通信的列车运行控制(CBTC)系统
35(2):75-77.
Hu Peng, Yang Haitong, Zeng Qiwei. Analysis on Locomotive Type Selection for Urban Rail Transit[J]. Electric Locomotives & Mass Transit Vehicles, 2012, 35(2):75-77.
[8]徐恒亮，薛强.CBTC系统中筛选工程车连挂方法
的研究[J].铁道通信信号，2015，51(6):82-84.
Xu Hengliang, Xue Qiang. Research on Method of Selecting Coupling Locomotive with CBTC[J].
Railway Signalling & Communication, 2015, 51(6): 82-84.
（收稿日期：2020-05-26）
（修回日期：2020-05-27）
表4　安全影响分析表Tab.4    Safety impact analysis table

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