無線調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車次管理的方法摘要:結(jié)合地鐵運(yùn)營的特點(diǎn)，以無線系統(tǒng)和信號(hào)ATS系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和功能為基礎(chǔ)，闡述了無線調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車次管理的方法。關(guān)鍵詞:車次;車組號(hào);調(diào)度系統(tǒng) 廣州地鐵二號(hào)線無線通信系統(tǒng)采用TETRA數(shù)字集群技術(shù)，具有靈活的分組方式和多種呼叫類型，能夠滿足日常生產(chǎn)、緊急搶險(xiǎn)等各種通信需要，同時(shí)為行車調(diào)度與列車司機(jī)提供重要通信保證。1地鐵運(yùn)輸管理和無線系統(tǒng)特點(diǎn) 地鐵無線系統(tǒng)主要由中心交換機(jī)、基站、調(diào)度系統(tǒng)、無線移動(dòng)臺(tái)等部分組成。無線調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
地鐵運(yùn)輸管理中，調(diào)度員通常使用車次號(hào)對列車進(jìn)行調(diào)度指揮。ATS系統(tǒng)根據(jù)已裝載的列車運(yùn)行時(shí)刻表給每一上線列車分配1個(gè)車次號(hào)。車次號(hào)由目的地號(hào)、服務(wù)號(hào)、行程號(hào)組成。其中，服務(wù)號(hào)與車底號(hào)(車組號(hào))一一對應(yīng)，在運(yùn)行中不變，而行程號(hào)會(huì)隨著列車運(yùn)行而改變。 無線系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)是2個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，調(diào)度臺(tái)上顯示的車載臺(tái)號(hào)碼是對車載臺(tái)編程生成，通常對應(yīng)列車的車體號(hào)。如果無線調(diào)度臺(tái)不能顯示列車車次號(hào)，會(huì)造成調(diào)度員行車指揮的不便，直接影響行車安全。2車次管理辦法2.1建立ATS系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的連接鏈路 ATS和無線系統(tǒng)設(shè)備都安裝在控制中心，2個(gè)機(jī)房相距較近，可直接使用RS422接口連接。無線調(diào)度服務(wù)器(CAD)把收到的列車報(bào)文傳給行車調(diào)度臺(tái)和車輛段調(diào)度臺(tái)，如圖2所示。2.1.1鏈路通信方式 該鏈路采用異步、點(diǎn)對點(diǎn)的串行全雙工通道，用幀格式在2個(gè)通信端口之間傳輸信息，采用3964R標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。鏈路為非主機(jī)工作方式，即任一通信端發(fā)送信息幀之前不需等待尋呼消息。2.1.2信息流程 如圖3所示，發(fā)送端發(fā)出STX，接收端在規(guī)定時(shí)間內(nèi)必須發(fā)出DLE標(biāo)志作為響應(yīng)，連接成功，通信可以開始。如果接收端不回答DLE而是NAK或其他信號(hào)，或超過等待時(shí)間，那么這次通信嘗試失敗。經(jīng)過3次通信嘗試失敗，發(fā)送端停止發(fā)送，并給上層程序發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。 如果連接成功，發(fā)送端開始把發(fā)送緩沖單元內(nèi)的信息傳輸給接收端。接收端在符號(hào)與符號(hào)間用定義好的字符延遲時(shí)間等待，如果超時(shí)，接受端發(fā)送一個(gè)NAK符號(hào)，發(fā)送端嘗試重新發(fā)送信息。如果3次不成功，發(fā)送端斷開連接并報(bào)告鏈路故障。 如果緩沖單元內(nèi)的信息全部發(fā)送完畢，發(fā)送端在信號(hào)尾加入DLE和ETX，以標(biāo)志通信結(jié)束。之后再發(fā)送一個(gè)BCC標(biāo)志，接受端需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以DLE信號(hào)確認(rèn)通信成功或以NAK信號(hào)告知通信錯(cuò)誤。2.2建立動(dòng)態(tài)對應(yīng)數(shù)據(jù)庫 為了表示列車的編號(hào)、當(dāng)前狀態(tài)等，需要在ATS設(shè)備和無線系統(tǒng)上做相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，如表1所不。 其中，車組號(hào)作為數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵值，是惟一的，且每個(gè)車組上安裝的車載臺(tái)lD也是固定不變的，因此需要建立車組號(hào)與車載臺(tái)ID的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。每當(dāng)列車信息變化，ATS在15內(nèi)將信息發(fā)送給無線系統(tǒng)的CAD服務(wù)器，無線調(diào)度臺(tái)通過發(fā)送指令查詢CAD服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，更新調(diào)度臺(tái)上的列車ATS信息，但車組號(hào)與車載臺(tái)ID的對應(yīng)關(guān)系始終不變。無線系統(tǒng)的行車調(diào)度臺(tái)、車輛段調(diào)度臺(tái)上可以顯示:列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)等信息內(nèi)容。調(diào)度員可以從這些信息中獲得列車車次號(hào)與列車通信，更加方便地進(jìn)行調(diào)度。2.3系統(tǒng)之間傳遞的報(bào)文類型 報(bào)文類型:N型(開始新行程)、M型(修改信息)、E型(結(jié)束行程)、P型(位置報(bào)文)、R型(請求重發(fā))、D型(刷新數(shù)據(jù))、T型(握手報(bào)文)。 信息傳送路徑:T型信息對傳輸鏈路雙向都有效，R型信息只對無線系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送有效，其他信息只對信號(hào)系統(tǒng)向無線系統(tǒng)發(fā)送有效。2.4報(bào)文信息的更新時(shí)機(jī)2.4.1正常運(yùn)營情況 1.列車由車輛段進(jìn)入正線運(yùn)營:由車輛段進(jìn)人正線，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送N型消息，列車的控制權(quán)按時(shí)由車輛段調(diào)度臺(tái)轉(zhuǎn)換到行車調(diào)度臺(tái)，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)及時(shí)更改。 2.列車結(jié)束運(yùn)營:列車由正線進(jìn)人車輛段，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送E類型消息，列車的控制權(quán)由行車調(diào)度臺(tái)轉(zhuǎn)換到車輛段調(diào)度臺(tái)，無線系統(tǒng)按時(shí)取消列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)。 3.列車折返:列車在折返區(qū)折返列車，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)相互切換。 4.列車存放:列車在存車線存放，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))為“****”。 5.列車位置更改:列車進(jìn)入每一個(gè)車站，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送P型消息，無線系統(tǒng)的列車位置信息按時(shí)更改。 6.自動(dòng)列車號(hào)變更:當(dāng)列車號(hào)隨列車運(yùn)行需要自動(dòng)更改時(shí)，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))及時(shí)更改。2.4.2特殊情況處理 1.無線系統(tǒng)初始化。無線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，還不能夠準(zhǔn)確地知道在線列車的使用及其位置。無線系統(tǒng)將發(fā)送一個(gè)R型消息，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送每列列車當(dāng)前已定義的行程號(hào)D型消息作為回應(yīng)。 2.若305內(nèi)沒有發(fā)送正常消息的請求時(shí)，任一端將發(fā)送一個(gè)T型消息以確認(rèn)對方連接完好。若傳送此消息故障，則認(rèn)為鏈路故障。任一端重新啟動(dòng)或發(fā)生鏈路故障后，每305將發(fā)送一個(gè)T消息。當(dāng)消息傳送成功時(shí)，清除鏈路故障，同時(shí)無線系統(tǒng)把數(shù)據(jù)恢復(fù)到初始化狀態(tài)。 3.系統(tǒng)之間信息傳遞中斷或錯(cuò)誤。當(dāng)無線系統(tǒng)或ATS故障，或系統(tǒng)之間通信線路故障，在30s內(nèi)無線系統(tǒng)或ATS向?qū)Ψ桨l(fā)送T型消息。當(dāng)檢測到通信鏈路故障，無線系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)界面上的ATS圖標(biāo)由綠色轉(zhuǎn)為紅色，窗口顯示列車信息保持不變(直到ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送新的列車消息才更改)。 4.無線系統(tǒng)與ATS發(fā)生故障，信息中斷，可采取臨時(shí)處理措施:①人工變更列車號(hào)(司機(jī)更改)，司機(jī)在信號(hào)車載人機(jī)接口設(shè)備中更改列車車次號(hào);②人工變更列車號(hào)(ATS變更)，行車調(diào)度員在ATS的人機(jī)接口設(shè)備上更改列車車次號(hào);③人工轉(zhuǎn)組，行車調(diào)度員在無線系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)上使用手動(dòng)轉(zhuǎn)組功能，把列車從正線組轉(zhuǎn)到車輛段組，或從車輛段組轉(zhuǎn)到正線組。3結(jié)束語 將ATs系統(tǒng)的車次信息接人無線系統(tǒng)，調(diào)度員可在無線調(diào)度臺(tái)上使用列車的車次號(hào)對地鐵運(yùn)營進(jìn)行調(diào)度指揮，提高了地鐵運(yùn)營服務(wù)的安全性。在今后的應(yīng)用中，還需不斷地對2個(gè)系統(tǒng)之間接口技術(shù)進(jìn)行完善，尤其是接口通信故障告警方面，能夠明確地指示故障位置，以方便維護(hù)人員快速清除故障，使地鐵運(yùn)營調(diào)度更安全、更高效。
地鐵運(yùn)輸管理中，調(diào)度員通常使用車次號(hào)對列車進(jìn)行調(diào)度指揮。ATS系統(tǒng)根據(jù)已裝載的列車運(yùn)行時(shí)刻表給每一上線列車分配1個(gè)車次號(hào)。車次號(hào)由目的地號(hào)、服務(wù)號(hào)、行程號(hào)組成。其中，服務(wù)號(hào)與車底號(hào)(車組號(hào))一一對應(yīng)，在運(yùn)行中不變，而行程號(hào)會(huì)隨著列車運(yùn)行而改變。 無線系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)是2個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，調(diào)度臺(tái)上顯示的車載臺(tái)號(hào)碼是對車載臺(tái)編程生成，通常對應(yīng)列車的車體號(hào)。如果無線調(diào)度臺(tái)不能顯示列車車次號(hào)，會(huì)造成調(diào)度員行車指揮的不便，直接影響行車安全。2車次管理辦法2.1建立ATS系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的連接鏈路 ATS和無線系統(tǒng)設(shè)備都安裝在控制中心，2個(gè)機(jī)房相距較近，可直接使用RS422接口連接。無線調(diào)度服務(wù)器(CAD)把收到的列車報(bào)文傳給行車調(diào)度臺(tái)和車輛段調(diào)度臺(tái)，如圖2所示。2.1.1鏈路通信方式 該鏈路采用異步、點(diǎn)對點(diǎn)的串行全雙工通道，用幀格式在2個(gè)通信端口之間傳輸信息，采用3964R標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。鏈路為非主機(jī)工作方式，即任一通信端發(fā)送信息幀之前不需等待尋呼消息。2.1.2信息流程 如圖3所示，發(fā)送端發(fā)出STX，接收端在規(guī)定時(shí)間內(nèi)必須發(fā)出DLE標(biāo)志作為響應(yīng)，連接成功，通信可以開始。如果接收端不回答DLE而是NAK或其他信號(hào)，或超過等待時(shí)間，那么這次通信嘗試失敗。經(jīng)過3次通信嘗試失敗，發(fā)送端停止發(fā)送，并給上層程序發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。 如果連接成功，發(fā)送端開始把發(fā)送緩沖單元內(nèi)的信息傳輸給接收端。接收端在符號(hào)與符號(hào)間用定義好的字符延遲時(shí)間等待，如果超時(shí)，接受端發(fā)送一個(gè)NAK符號(hào)，發(fā)送端嘗試重新發(fā)送信息。如果3次不成功，發(fā)送端斷開連接并報(bào)告鏈路故障。 如果緩沖單元內(nèi)的信息全部發(fā)送完畢，發(fā)送端在信號(hào)尾加入DLE和ETX，以標(biāo)志通信結(jié)束。之后再發(fā)送一個(gè)BCC標(biāo)志，接受端需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以DLE信號(hào)確認(rèn)通信成功或以NAK信號(hào)告知通信錯(cuò)誤。2.2建立動(dòng)態(tài)對應(yīng)數(shù)據(jù)庫 為了表示列車的編號(hào)、當(dāng)前狀態(tài)等，需要在ATS設(shè)備和無線系統(tǒng)上做相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，如表1所不。 其中，車組號(hào)作為數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵值，是惟一的，且每個(gè)車組上安裝的車載臺(tái)lD也是固定不變的，因此需要建立車組號(hào)與車載臺(tái)ID的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。每當(dāng)列車信息變化，ATS在15內(nèi)將信息發(fā)送給無線系統(tǒng)的CAD服務(wù)器，無線調(diào)度臺(tái)通過發(fā)送指令查詢CAD服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，更新調(diào)度臺(tái)上的列車ATS信息，但車組號(hào)與車載臺(tái)ID的對應(yīng)關(guān)系始終不變。無線系統(tǒng)的行車調(diào)度臺(tái)、車輛段調(diào)度臺(tái)上可以顯示:列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)等信息內(nèi)容。調(diào)度員可以從這些信息中獲得列車車次號(hào)與列車通信，更加方便地進(jìn)行調(diào)度。2.3系統(tǒng)之間傳遞的報(bào)文類型 報(bào)文類型:N型(開始新行程)、M型(修改信息)、E型(結(jié)束行程)、P型(位置報(bào)文)、R型(請求重發(fā))、D型(刷新數(shù)據(jù))、T型(握手報(bào)文)。 信息傳送路徑:T型信息對傳輸鏈路雙向都有效，R型信息只對無線系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送有效，其他信息只對信號(hào)系統(tǒng)向無線系統(tǒng)發(fā)送有效。2.4報(bào)文信息的更新時(shí)機(jī)2.4.1正常運(yùn)營情況 1.列車由車輛段進(jìn)入正線運(yùn)營:由車輛段進(jìn)人正線，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送N型消息，列車的控制權(quán)按時(shí)由車輛段調(diào)度臺(tái)轉(zhuǎn)換到行車調(diào)度臺(tái)，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)及時(shí)更改。 2.列車結(jié)束運(yùn)營:列車由正線進(jìn)人車輛段，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送E類型消息，列車的控制權(quán)由行車調(diào)度臺(tái)轉(zhuǎn)換到車輛段調(diào)度臺(tái)，無線系統(tǒng)按時(shí)取消列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、乘務(wù)組號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)。 3.列車折返:列車在折返區(qū)折返列車，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))、頭部車無線號(hào)、尾部車無線號(hào)相互切換。 4.列車存放:列車在存車線存放，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))為“****”。 5.列車位置更改:列車進(jìn)入每一個(gè)車站，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送P型消息，無線系統(tǒng)的列車位置信息按時(shí)更改。 6.自動(dòng)列車號(hào)變更:當(dāng)列車號(hào)隨列車運(yùn)行需要自動(dòng)更改時(shí)，ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送M型消息，無線系統(tǒng)的列車服務(wù)號(hào)及行程號(hào)(列車識(shí)別號(hào))及時(shí)更改。2.4.2特殊情況處理 1.無線系統(tǒng)初始化。無線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，還不能夠準(zhǔn)確地知道在線列車的使用及其位置。無線系統(tǒng)將發(fā)送一個(gè)R型消息，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送每列列車當(dāng)前已定義的行程號(hào)D型消息作為回應(yīng)。 2.若305內(nèi)沒有發(fā)送正常消息的請求時(shí)，任一端將發(fā)送一個(gè)T型消息以確認(rèn)對方連接完好。若傳送此消息故障，則認(rèn)為鏈路故障。任一端重新啟動(dòng)或發(fā)生鏈路故障后，每305將發(fā)送一個(gè)T消息。當(dāng)消息傳送成功時(shí)，清除鏈路故障，同時(shí)無線系統(tǒng)把數(shù)據(jù)恢復(fù)到初始化狀態(tài)。 3.系統(tǒng)之間信息傳遞中斷或錯(cuò)誤。當(dāng)無線系統(tǒng)或ATS故障，或系統(tǒng)之間通信線路故障，在30s內(nèi)無線系統(tǒng)或ATS向?qū)Ψ桨l(fā)送T型消息。當(dāng)檢測到通信鏈路故障，無線系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)界面上的ATS圖標(biāo)由綠色轉(zhuǎn)為紅色，窗口顯示列車信息保持不變(直到ATS向無線系統(tǒng)發(fā)送新的列車消息才更改)。 4.無線系統(tǒng)與ATS發(fā)生故障，信息中斷，可采取臨時(shí)處理措施:①人工變更列車號(hào)(司機(jī)更改)，司機(jī)在信號(hào)車載人機(jī)接口設(shè)備中更改列車車次號(hào);②人工變更列車號(hào)(ATS變更)，行車調(diào)度員在ATS的人機(jī)接口設(shè)備上更改列車車次號(hào);③人工轉(zhuǎn)組，行車調(diào)度員在無線系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)上使用手動(dòng)轉(zhuǎn)組功能，把列車從正線組轉(zhuǎn)到車輛段組，或從車輛段組轉(zhuǎn)到正線組。3結(jié)束語 將ATs系統(tǒng)的車次信息接人無線系統(tǒng)，調(diào)度員可在無線調(diào)度臺(tái)上使用列車的車次號(hào)對地鐵運(yùn)營進(jìn)行調(diào)度指揮，提高了地鐵運(yùn)營服務(wù)的安全性。在今后的應(yīng)用中，還需不斷地對2個(gè)系統(tǒng)之間接口技術(shù)進(jìn)行完善，尤其是接口通信故障告警方面，能夠明確地指示故障位置，以方便維護(hù)人員快速清除故障，使地鐵運(yùn)營調(diào)度更安全、更高效。
