城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法与流程

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法。

背景技术：

近年来，城市轨道交通发展迅猛，2016年末，全国轨道交通运营城市29个，运营里程4069公里。国际公共交通协会(UITP)估计，到2020年国际上75％新线将采用FAO技术，40％的既有线改造时将采用FAO技术。预计2025年全球2300公里的全自动运行线路，其中75％的新增FAO线路将在中国建设。

我国也在北京机场线、上海地铁10号线引进了国外全自动运行系统，北京燕房线采用全国产全自动运行系统，目前正在进行调试，预计2017年底开通。目前国内轨道交通新一轮建设中，北京3号线、12号线、17号线、19号线及新机场线，上海14号线、15号线、17号线已确定采用全自动运行技术；国内主要城市，如武汉、深圳、广州、南京、南宁、哈尔滨、杭州等已开展相关研究及设计。

全自动运行系统列车准时从休眠中自动唤醒，完成自检后自动出库，按照时刻表正线运营，完成站间行驶、到站精准停车、自动开闭车门、自动发车离站等一系列运营工作，最终自动回库、自动洗车、自动休眠。

全自动运行系统是形象地衡量城市轨道交通系统功能和性能先进水平的标尺，可进一步提升城市轨道交通控制系统的可靠性、可用性、可维护性及安全性；提升运营/系统应急处置水平；提升系统自动化水平，降低劳动强度及误操作引起的安全问题。全自动运行系统尤其是GOA4级下，更注重设备故障下的系统继续维持运行的能力，因此设备系统故障下的应急处理变得更为重要。

信号系统车载设备由ATP(Automatic Train Protection，列车自动防护子系统)、ATO(Automatic Train Operation，列车自动运行系统)等设备组成。车载ATP系统负责列车安全运行，保证列车追踪间隔，实现超速及闯红灯防护。车载ATO系统是控制列车自动运行的设备，在ATP系统的保护下，根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。

全自动运行系统尤其是UTO下，列车上无司机或乘务员值守，车载ATP/ATO系统及车辆相关接口设备必须正常工作，列车以全自动模式运行。信号车载设备或车辆接口设备一旦故障，列车施加紧急制动停车，需要司机上车人工驾驶列车，如果列车停在两站之间，则会增加故障救援难度，严重影响运营秩序。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法，包括：

实时对控制端车载列车自动运行系统ATO和控制端车载列车自动防护子系统ATP进行运行状态监控；

若所述控制端车载ATO发生故障，且所述控制端车载ATP运行正常，则由所述控制端车载ATP发出所述匀速控车信号和向前运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台。

进一步地，所述方法，还包括：

在列车以全自动运行模式运行过程中，若所述控制端车载ATO和所述控制端车载ATP均发生故障，则列车施加紧急制动；

将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接；

所述等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台。进一步地，所述方法，还包括：

预先在所述控制端车载ATP中增加匀速控车模式接口和向前运行接口，以使所述控制端车载ATP通过所述匀速控车模式接口发出匀速控车信号，通过所述向前运行接口发出向前运行信号；

预先在所述等待端车载ATP中增加匀速控车模式接口和向后运行接口，以使所述等待端车载ATP通过所述匀速控车模式接口发出匀速控车信号，通过所述向后运行接口发出向后运行信号。

进一步地，所述将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接，包括：

所述地面ATP监测到所述控制端车载ATP发生故障后，将所述控制权授权给所述等待端车载ATP，所述等待端车载ATP与所述地面ATP建立通信连接。

进一步地，所述将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接，包括：

所述地面ATP监测到所述控制端车载ATP发生故障后，向中心TIAS汇报，由所述中心TIAS将所述控制权授权给所述等待端车载ATP，所述等待端车载ATP与所述地面ATP建立通信连接。

进一步地，所述匀速模式的控制原理，包括：

当TCMS接收到所述匀速控车信号后，通过固定牵引力控制所述列车以固定加速度加速运行；

若判断获知列车速度大于等于巡航速度，则所述TCMS控制所述列车停止施加所述固定牵引力；

若判断获知所述列车速度大于等于制动速度，则所述TCMS控制所述列车施加制动力；

若判断获知所述列车速度小于等于所述制动速度，则所述TCMS控制所述列车停止施加制动；

若判断获知所述列车速度小于等于第一速度，则所述TCMS控制所述列车以所述固定牵引力施加牵引；

其中，所述制动速度＞所述巡航速度＞所述第一速度。

进一步地，所述等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台，包括：

所述等待端车载ATP实时计算所述列车的位置信息，若判断获知所述列车至少有一节车厢完全进入所述下一站台，则撤销所述匀速控车信号和向后运行信号，并以固定制动力进行刹车，直至停车。

进一步地，所述控制端车载ATP发出所述匀速控车信号和向前运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台。

所述控制端车载ATP实时计算所述列车的位置信息，若判断获知所述列车至少有一节车厢完全进入所述下一站台，则撤销所述匀速控车信号和向后运行信号，并以固定制动力进行刹车，直至停车。

进一步地，所述方法，还包括：

若所述列车被紧急制动停车后，撤销所述紧急制动，所述列车向中心TIAS发送发车授权请求，若所述列车接收到所述中心TIAS返回的确认授权信息后继续发车。

进一步地，所述控制端ATP故障包括：所述控制端ATP内部故障和所述控制端ATP与地面ATP通信故障。

本发明实施例提供的城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法，通过若判断获知车载ATO和控制端车载ATP均发生故障，则将控制权从控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，并由等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使列车运行至下一站台，从而降低故障救援难度，同时减小了对运营秩序的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统车载设备通用控车示意图；

图2为本发明实施例提供的城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的车载ATP控制权切换示意图；

图5为本发明实施例提供的列车匀速运行控制模型示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统车载设备通用控车示意图，如图1所示：

车载ATP 101负责列车103安全运行，保证列车追踪间隔，实现超速及闯红灯防护。车载ATO 102系统是控制列车103自动运行的设备，在ATP 101的保护下，根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。

如车载ATP 101故障或者ATO 102故障，列车不能自动运行，此时需要转人工驾驶。考虑到UTO下，列车上无司机或乘务员值守，因此需要以匀速模式，控制列车运行至站台，司机由站台上车后转人工驾驶。应当说明的是，车载ATP在以匀速模式控制列车运行时，其速度不得高于预设速度，其预设速度可以为25km/h。

图2为本发明实施例提供的城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法流程示意图，如图2所示，所述方法，包括：

步骤201：实时对控制端车载列车自动运行系统ATO和控制端车载列车自动防护子系统ATP进行运行状态监控；

具体的，为了保障乘客的人身安全，在列车运行过程中需要实时对控制端ATO和控制端ATP的运行状态进行实时监控，以便控制端ATO和/或控制端ATP发生故障后，能够对故障进行应急处理。

步骤202：若所述控制端车载ATO发生故障，且所述控制端车载ATP运行正常，则由所述控制端车载ATP发出所述匀速控车信号和向前运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台。

具体的，在列车以全自动运行模式运行过程中，如果得知控制端车载ATO发生故障，但控制端车载ATP运行正常，可知列车丢失自动驾驶功能，但是系统的安全防护功能仍然有效。此时，车载ATP发出匀速控车信号和向前运行信号以控制列车以匀速模式向前继续运行，在运行过程中仍然要对列车速度进行控制，列车在控制端车载ATP的控制下运行至下一站台。可以理解的是，下一站台是指沿列车运行方向，距列车最近的下一站台。

本发明实施例通过当车载ATO发生故障，控制端车载ATP运行正常时，有控制端车载ATP发车匀速控车信号和向前运行信号，从而控制列车运行至下一站台，然后由人工驾驶，从而降低故障救援难度，同时减小了对运营秩序的影响。在上述实施例的基础上，图3为本发明另一实施例提供的城市轨道交通全自动运行信号车载设备故障应急处理方法流程示意图，如图3所示，所述方法，包括：

步骤301：在列车以全自动运行模式运行过程中，若所述控制端车载ATO和所述控制端车载ATP均发生故障，则列车施加紧急制动；

具体的，当列车全自动运行模式运行过程中，如果得知该列车的控制端车载ATO和控制端车载ATP发生故障，此时，自动驾驶及系统安全防护功能均已丢失，为了保障运行安全，列车实施紧急制动。应当说明的是，控制端车载ATP发生故障包括控制端车载ATP内部故障和控制端车载ATP与地面ATP通信故障。

步骤302：将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接；

具体的，正常情况下，控制端的信号车载ATP主动与地面ATP进行通信，并将地面ATP设备的信息及移动授权信息实时转发给等待端车载ATP。当控制端车载ATO和控制端车载ATP均发生故障，则将控制权从控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由等待端车载ATP与地面ATP进行通信，需完成控制端车载ATP受控状态及移动授权等信息的确认，完成确认后，等待端车载ATP具备控制功能。可以理解的是，当控制端ATP发生故障后，可以将故障信息发送至等待端ATP，等待端ATP接收到控制端ATP发生故障的消息后与地面ATP建立通信连接。或者当控制端ATP发生故障后，向控制中心发送故障信息，控制中心根据故障信息向等待端ATP发送授权信息，以使等待端ATP与地面ATP建立通信连接。

步骤303：所述等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台。

具体的，在等待端车载ATP获得控制权，并与地面ATP建立通信连接后，发出匀速控车信号和向后运行信号，控制列车以匀速模式运行至下一站台。可以理解的是，加速并匀速运行是指，以固定的加速度运行。应当注意的是，控制端ATP的向后运行信号是指，推送列车向下一站运行，与控制端车载ATP运行方向相同。可以理解的是，如运营方中的运营计划允许退回到发车站，则等待端车载ATP也可以拉着列车回到发车站。

本发明实施例通过若判断获知控制端车载ATO和控制端车载ATP均发生故障，则将控制权从控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，并由等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使列车运行至下一站台，从而降低故障救援难度，同时减小了对运营秩序的影响。

在上述实施例的基础上，所述方法，还包括：

预先在所述控制端车载ATP中增加匀速控车模式接口和向前运行接口，以使所述控制端车载ATP通过所述匀速控车模式接口发出匀速控车信号，通过所述向前运行接口发出向前运行信号；

预先在所述等待端车载ATP中增加匀速控车模式接口和向后运行接口，以使所述等待端车载ATP通过所述匀速控车模式接口发出匀速控车信号，通过所述向后运行接口发出向后运行信号。

具体的，在列车以全自动运行模式运行过程中，之所以当控制端车载ATO发生故障，控制端车载ATP运行正常时，仍然能够使列车运行至下一站台，是因为预先在控制端车载ATP上增加了匀速控车模式接口和向前运行接口，表1为本发明实施例提供的新增接口信息表，如表1所示：

表1

由表1可以看出，在控制端车载ATP上增加匀速控车模式接口后，由控制端车载ATP发出匀速控车信号，以控制列车匀速运行，例如可以设置以25km/h的速度进行行驶。通过增加向前运行接口，可以使控制端车载ATP控制列车继续向前运行。

同理，由表1中的，通过预先在等待端车载ATP中增加匀速控车模式接口和向后运行接口，当控制端车载ATO和控制端车载ATP均发生故障后，通过将控制权切换到等待端车载ATP，由等待端车载ATP通过匀速控车模式接口发出匀速控车信号，以控制列车匀速运行，并通过向后运行接口发出向后运行信号，以推动列车沿原来的运行方向行驶至下一站台。

本发明实施例通过增加匀速控车模式接口、向前运行接口和向后运行接口，使得控制端车载ATP或等待端车载ATP能够在控制端车载ATO发生故障时将列车推动至下一站台，以便切换为人工驾驶，减小对运营秩序的影响。

在上述实施例的基础上，所述将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接，包括：

所述地面ATP监测到所述控制端车载ATP发生故障后，将所述控制权授权给所述等待端车载ATP，所述等待端车载ATP与所述地面ATP建立通信连接。

具体的，当列车以全自动运行模式运行过程中，如果控制端车载ATO和控制端车载ATP发生故障，此时，地面ATP可以监测到控制端车载ATP发生了故障，地面ATP将控制权从控制端ATP切换至等待端ATP，让等待端ATP与地面ATP建立通信，并控制列车继续行驶至下一站台。图3为本发明实施例提供的车载ATP控制权切换示意图，如图4所示，图4的左边为切换前，图4的右边为切换后，切换前是由控制端ATP与地面ATP通信连接，当控制端ATP故障后，进行控制权切换，切换后由等待端ATP与地面ATP通信连接，等待端车载ATP与地面ATP进行信息交互，完成控制端车载ATP受控状态及移动授权等信息的确认，完成确认后，等待端车载ATP获得控制权。

本发明实施例通过地面ATP监测到控制端车载ATP发生故障后将控制权进行切换，利用等待端车载ATP对列车进行控制，使列车已全自动模式运行至站台，从而降低故障救援的难度，同时减小对运营秩序的影响。

在上述实施例的基础上，所述将控制权从所述控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，由所述等待端车载ATP与地面ATP建立通信连接，包括：

所述地面ATP监测到所述控制端车载ATP发生故障后，向中心TIAS汇报，由所述中心TIAS将所述控制权授权给所述等待端车载ATP，所述等待端车载ATP与所述地面ATP建立通信连接。

具体的，正常运行的情况下，控制端车载ATP与地面ATP相互通信，当控制端车载ATP发生故障后，地面ATP是可以监测到的，此时，地面ATP将控制端ATP发生故障的消息汇报给中心TIAS，中心TIAS接收到控制端车载ATP发生故障的消息后，将控制权授权给等待端车载ATP，此时，等待端车载ATP与地面ATP进行信息交互，完成控制端车载ATP受控状态及移动授权等信息的确认，完成确认后，等待端车载ATP获得控制权。

本发明实施例通过地面ATP监测到控制端车载ATP发生故障后向中心TIAS汇报，中心TIAS将控制权授权给等待端车载ATP，以使等待端车载ATP与地面ATP通信，保证列车以全自动模式运行至站台，从而降低故障救援的难度，同时减小对运营秩序的影响。

在上述实施例的基础上，所述匀速模式的控制原理，包括：

当车辆控制管理系统TCMS接收到所述匀速控车信号后，通过固定牵引力控制所述列车以固定加速度加速运行；

若判断获知列车速度大于等于巡航速度，则所述TCMS控制所述列车停止施加所述固定牵引力；

若判断获知所述列车速度大于等于制动速度，则所述TCMS控制所述列车施加制动力；

若判断获知所述列车速度小于等于所述制动速度，则所述TCMS控制所述列车停止施加制动；

若判断获知所述列车速度小于等于第一速度，则所述TCMS控制所述列车以所述固定牵引力施加牵引；

其中，所述制动速度＞所述巡航速度＞所述第一速度。

具体的，图5为本发明实施例提供的列车匀速运行控制模型示意图，如图5所示，TCMS(Train Control Management System，车辆控制管理系统)通过调整在匀速过程中的牵引及制动命令，实现对列车匀速运行的精确控制：

当控制端车载ATP或等待端车载ATP发出匀速控车信号，以使列车进入匀速模式后，TCMS以固定牵引力(需考虑全线最大坡道、AW3载客工况下，克服保持制动的最小牵引加速度，如60％的最大牵引加速度)控制列车启动并加速至匀速巡航速度(即图5中速度B)，如果判断得到列车速度大于等于巡航速度后，停止施加固定牵引，列车开始惰行。考虑到列车牵引系统牵引力消退延时及列车可能处于下坡情况，匀速巡航期间如果判断得知列车速度大于等于制动速度(即图5中速度C)，列车开始施加制动力(默认固定减速度，需要考虑全线最大坡道、AW3载客工况下，可保证列车速度不继续升高，如60％的常用制动减速度)，当判断得知列车速度小于等于所述制动速度时，停止施加制动力，列车惰行。列车匀速运行过程中受列车阻力、坡道等影响，当列车速度小于等于第一速度(即图5中速度A)，列车开始施加固定牵引力。应当说明的是，控制端车载ATP和等待端车载ATP对列车在匀速模式下运行时的最高运行速度进行安全防护(即图5中速度D)，一旦列车速度超过安全防护速度，则控制端车载ATP和等待端车载ATP发出紧急制动迫使列车停车，对列车的安全行驶起到了保护作用。

本发明实施例通过匀速模式的控制原理尽可能的保证了列车能够以一定的速度运行至下一站台，并且实现对列车安全的防护。

在上述实施例的基础上，所述等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台，包括：

所述等待端车载ATP实时计算所述列车的位置信息，若判断获知所述列车至少有一节车厢完全进入所述下一站台，则撤销所述匀速控车信号和向后运行信号，并以固定制动力进行刹车，直至停车。

具体的，因控制端车载ATO和控制端车载ATP发生故障，列车进站无法精确对位停车，此时需要等待端车载ATP根据列车位置判断列车是否已进入站台，如列车已进入站台区域，则等待端车载ATP实时计算列车位置，当列车至少有一节车厢完全进入下一站台后，撤销匀速控车信号和向后运行信号，由TCMS对列车施加固定制动力，控制列车在站台内停车。

在上述实施例的基础上，所述控制端车载ATP发出所述匀速控车信号和向前运行信号，以使所述列车以匀速模式运行至下一站台，包括：

所述控制端车载ATP实时计算所述列车的位置信息，若判断获知所述列车至少有一节车厢完全进入所述下一站台，则撤销所述匀速控车信号和向后运行信号，并以固定制动力进行刹车，直至停车。

具体的，因控制端车载ATO发生故障，列车进站无法精确对位停车，此时需要控制端车载ATP根据列车位置判断列车是否已进入站台，如列车已进入站台区域，则控制端车载ATP实时计算列车位置，当列车至少有一节车厢完全进入下一站台后，撤销匀速控车信号和向后运行信号，由TCMS对列车施加固定制动力，控制列车在站台内停车。此时需要站台综合站务员利用站台门滑动门及应急门进入列车，并将列车转人工驾驶后进行对位停车。

本发明实施例通过若判断获知列车至少有一节车厢完全进入下一站台后，撤销匀速控车信号，以及向前运行信号或向后运行信号，并以固定制动力进行刹车，使得列车能够停在站台上，方便站台综合站务员利用站台门滑动门及应急门进入列车。

在上述实施例的基础上，所述方法，还包括：

若所述列车被紧急制动停车后，撤销所述紧急制动，所述列车向中心TIAS发送发车授权请求，若所述列车接收到所述中心TIAS返回的确认授权信息后继续发车。

具体的，当列车速度大于等于紧急制动速度后，控制端车载ATP或等待端车载ATP发出紧急制动信号，以使列车紧急制动停车，当列车停稳后撤销紧急制动，然后列车向中心TIAS发送发车授权请求，中心TIAS允许列车再次发车后，向列车发送确认授权信息，此时列车收到确认授权信息后继续发车。

本发明实施例通过若判断获知控制端车载ATO和控制端车载ATP均发生故障，则将控制权从控制端车载ATP切换至等待端车载ATP，并由等待端车载ATP发出匀速控车信号和向后运行信号，以使列车运行至下一站台，从而降低故障救援难度，同时减小了对运营秩序的影响。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。