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摘 要：CBTC信号系统的车载设备的核心设备包括车载ATP、ATO、ZC与轨旁设备，随着信号系统技术的快速发展，CBTC信号系统已经成为主流，车载ATP、ATO、ZC与轨旁设备的技术日渐成熟。本文主要对车载ATP、ATO、ZC与轨旁设备的结构、功能进行阐述。
关键词：CBTC；ATP；ATO；ZC；DSU
1 车载系统的特点
车载系统的特点有以下几点：
使用无线系统进行车地间的双向连续通信，实现对列车的连续监控，通过列车自主定位，并对列车通过实际位置进行分隔，基于速度-距离曲线对列车提供超速防护，在保证列车安全的前提下有效缩短追踪距离；ATO自动驾驶功能：能自动控制列车的起动、巡航、精确停车以及车门和屏蔽门的自动打开和关闭，以满足高效、节能、舒适的运营要求。
2 系统简介
2.1 车载列车自动防护（Automatic Train Protection，简称ATP）
车载列车自动防护是保证列车安全运行的核心设备，负责为列车计算速度-距离曲线并监督列车速度，以保证列车在速度和空间上的安全。同时，车载ATP还负责监督车门和站台安全门的状态、监督列车的后溜等。
2.2 车载列车自动驾驶（Automatic Train Operation，简称ATO）
车载列车自动驾驶是负责列车自动运行的子系统，根据速度-距离曲线及ATO算法所计算出的ATO曲线来控制列车运行。当列车运行于ATO模式下时，列车的运行安全依然由车载ATP进行保证。
2.3 区域控制器（ZC）
ZC的主要任务是保证列车在系统控制的线路内安全运行，为每列通信列车提供一个移动授权（MA），车载控制器VOBC将列车的位置与运行方向发送给ZC，ZC综合各方面的参数来决定每列车的MA，ZC再向车载控制器VOBC发送列车的MA，车载控制器VOBC负责列车在MA范围内运行。ZC系统从系统架构上支持一个ZC与多个CI相接的方式，可以根据项目情况的不同，通过数据配置的方式进行设备配置。最高能力满足同一ZC范围内同时运行40组列车。ZC上电后需与DSU建立通信，确认ZC的数据版本与DSU一致后，才能够正常运行。ZC支持不同级别的列车在线路上混合运行，并根据相应的原则为列车计算移动授权。
2.4 数据存储单元（DSU）简介
数据存储单元采用2乘以2取2结构的安全计算机平台。主要功能包含管理和存储全线数据库版本，接收和存储ATS的临时限速指令，将临时限速指令分发给所属的各个ZC。
3 驾驶系统介绍
3.1 AM模式
AM模式是ATP监控下的列车自动运行模式。在该模式下，ATP保证列车的运行安全，ATO可实现列车在区间的自动运行、合理运行，站台定位停车及车门、安全门的控制。AM模式的运行需要得到司机的人工确认，列车驾驶员通过按压ATO启动按钮来启动列车的自动运行。
3.2 CM模式
CM模式是ATP监控下的人工驾驶运行模式。在该模式下，ATP确定列车运行的最大允许速度，司机驾驶列车在ATP保护的速度-曲线下运行，ATP实现列车自动防护的全部功能。站台停车以及车门及安全门的开关均由司机人工控制。系统应能实现车门及安全门的联动。
3.3 RM模式
RM模式是限制人工驾驶模式。在RM驾驶模式下，车载ATP限制列车在某一固定的低速（如25km/h）之下运行，司机根据调度命令和地面信号显示驾驶列车，列车运行超过该固定的速度时，车载ATP设备对列车实施紧急制动，强迫列车停车。列车运行的安全由联锁设备、ATP车载设备、调度人员、司机共同保证。
对于装备CBTC系统设备的列车，AM自动驾驶模式、CM自动防护驾驶模式为列车正常运行模式，RM模式为降级运行模式。
列车运行级别由高到低分为：
①无线连续式通信控制下ATP/ATO的运行（简称CBTC级别）；
②点式控制下ATP/ATO的运行（简称BLOC级别）；
③联锁级下的运行（简称IL级别）。
3.4 列车运行级别转换
司机可以选择和预设本次运行的最高驾驶模式，以在不同的情况下控制列车的运行。可选的最高模式有CBTC_AM、CBTC_CM、BLOC_AM、BLOC_CM和IL_RM。默认的最高驾驶模式为CBTC_AM模式。司机在列车停车时才可以进行最高模式的选择，司机通过“模式选择上”和“模式选择下”按钮进行最高模式的选择；列车行车过程中最高模式选择操作无效。司机进行最高模式选择时，VOBC系统将司机的选择结果显示在MMI上，由司机按压“确认”按钮后将选择结果设为当前最高驾驶模式。
4 车门操作
（1）RM模式下，VOBC在列车零速，且保持制动已实施（或已实施紧急制动时），允许人工打开两侧的车门。RM下的车门开、关均需要人工操作。
（2）CM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停车窗内），且保持制动已实施（或已实施紧急制动时），允许人工打开对应侧的车门。CM模式下的车门开、关均需要人工操作。
（3）AM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停车窗内），且保持制动已实施，允许人工开、关对应侧的车门；当VOBC停在ATO停车窗内，且保持制动已实施，且门控模式开、关设在正确位置时（AA/AM），允许自动/人工开/关对应侧的车门。
（4）CM/AM模式下，当列车安全靠站后（停在ATP停车窗内），会进行停站倒计时，当到达车门关闭时间后，如果车门尚未关闭，会在MMI上显示车门关闭请求，以提示车门可正常关闭。
（5）退出自动驾驶，当不满足自动驾驶条件时，ATO会自动退出。
5 列车折返
列车折返包括人工换端、自动换端以及无人折返3种。
（1）人工换端：列车在RM模式下，或切除模式时，或未装备VOBC设备时，只能实现人工换端。此时，司机驾驶列车运行到折返区域停车后，人工关闭旧的驾驶室，并激活新的驾驶室。
（2）自动换端：列车在BLOC级别或CBTC级别运行时，可以实现自动换端。根据司机的选择以及ATO设备的运行状态，可以人工或自动驾驶列车运行到折返区域停车。
（3）无人折返：根据无人折返时司机所处的位置，无人折返分司机在车上的无人折返和司机在地面的无人折返。
参考文献
[1]郜春海，唐涛，张建明.高速铁路列车运行控制系统车载设备的软件设计[J].北方交通大学学报，1999（5）：77-82.
[2]刘顺.CBTC信号车载系统与车辆功能接口[J].工业，2015（2）：284.
（作者单位：大连地铁有限公司）
关键词：CBTC；ATP；ATO；ZC；DSU
1 车载系统的特点
车载系统的特点有以下几点：
使用无线系统进行车地间的双向连续通信，实现对列车的连续监控，通过列车自主定位，并对列车通过实际位置进行分隔，基于速度-距离曲线对列车提供超速防护，在保证列车安全的前提下有效缩短追踪距离；ATO自动驾驶功能：能自动控制列车的起动、巡航、精确停车以及车门和屏蔽门的自动打开和关闭，以满足高效、节能、舒适的运营要求。
2 系统简介
2.1 车载列车自动防护（Automatic Train Protection，简称ATP）
车载列车自动防护是保证列车安全运行的核心设备，负责为列车计算速度-距离曲线并监督列车速度，以保证列车在速度和空间上的安全。同时，车载ATP还负责监督车门和站台安全门的状态、监督列车的后溜等。
2.2 车载列车自动驾驶（Automatic Train Operation，简称ATO）
车载列车自动驾驶是负责列车自动运行的子系统，根据速度-距离曲线及ATO算法所计算出的ATO曲线来控制列车运行。当列车运行于ATO模式下时，列车的运行安全依然由车载ATP进行保证。
2.3 区域控制器（ZC）
ZC的主要任务是保证列车在系统控制的线路内安全运行，为每列通信列车提供一个移动授权（MA），车载控制器VOBC将列车的位置与运行方向发送给ZC，ZC综合各方面的参数来决定每列车的MA，ZC再向车载控制器VOBC发送列车的MA，车载控制器VOBC负责列车在MA范围内运行。ZC系统从系统架构上支持一个ZC与多个CI相接的方式，可以根据项目情况的不同，通过数据配置的方式进行设备配置。最高能力满足同一ZC范围内同时运行40组列车。ZC上电后需与DSU建立通信，确认ZC的数据版本与DSU一致后，才能够正常运行。ZC支持不同级别的列车在线路上混合运行，并根据相应的原则为列车计算移动授权。
2.4 数据存储单元（DSU）简介
数据存储单元采用2乘以2取2结构的安全计算机平台。主要功能包含管理和存储全线数据库版本，接收和存储ATS的临时限速指令，将临时限速指令分发给所属的各个ZC。
3 驾驶系统介绍
3.1 AM模式
AM模式是ATP监控下的列车自动运行模式。在该模式下，ATP保证列车的运行安全，ATO可实现列车在区间的自动运行、合理运行，站台定位停车及车门、安全门的控制。AM模式的运行需要得到司机的人工确认，列车驾驶员通过按压ATO启动按钮来启动列车的自动运行。
3.2 CM模式
CM模式是ATP监控下的人工驾驶运行模式。在该模式下，ATP确定列车运行的最大允许速度，司机驾驶列车在ATP保护的速度-曲线下运行，ATP实现列车自动防护的全部功能。站台停车以及车门及安全门的开关均由司机人工控制。系统应能实现车门及安全门的联动。
3.3 RM模式
RM模式是限制人工驾驶模式。在RM驾驶模式下，车载ATP限制列车在某一固定的低速（如25km/h）之下运行，司机根据调度命令和地面信号显示驾驶列车，列车运行超过该固定的速度时，车载ATP设备对列车实施紧急制动，强迫列车停车。列车运行的安全由联锁设备、ATP车载设备、调度人员、司机共同保证。
对于装备CBTC系统设备的列车，AM自动驾驶模式、CM自动防护驾驶模式为列车正常运行模式，RM模式为降级运行模式。
列车运行级别由高到低分为：
①无线连续式通信控制下ATP/ATO的运行（简称CBTC级别）；
②点式控制下ATP/ATO的运行（简称BLOC级别）；
③联锁级下的运行（简称IL级别）。
3.4 列车运行级别转换
司机可以选择和预设本次运行的最高驾驶模式，以在不同的情况下控制列车的运行。可选的最高模式有CBTC_AM、CBTC_CM、BLOC_AM、BLOC_CM和IL_RM。默认的最高驾驶模式为CBTC_AM模式。司机在列车停车时才可以进行最高模式的选择，司机通过“模式选择上”和“模式选择下”按钮进行最高模式的选择；列车行车过程中最高模式选择操作无效。司机进行最高模式选择时，VOBC系统将司机的选择结果显示在MMI上，由司机按压“确认”按钮后将选择结果设为当前最高驾驶模式。
4 车门操作
（1）RM模式下，VOBC在列车零速，且保持制动已实施（或已实施紧急制动时），允许人工打开两侧的车门。RM下的车门开、关均需要人工操作。
（2）CM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停车窗内），且保持制动已实施（或已实施紧急制动时），允许人工打开对应侧的车门。CM模式下的车门开、关均需要人工操作。
（3）AM模式下，VOBC在安全靠站后（停在ATP停车窗内），且保持制动已实施，允许人工开、关对应侧的车门；当VOBC停在ATO停车窗内，且保持制动已实施，且门控模式开、关设在正确位置时（AA/AM），允许自动/人工开/关对应侧的车门。
（4）CM/AM模式下，当列车安全靠站后（停在ATP停车窗内），会进行停站倒计时，当到达车门关闭时间后，如果车门尚未关闭，会在MMI上显示车门关闭请求，以提示车门可正常关闭。
（5）退出自动驾驶，当不满足自动驾驶条件时，ATO会自动退出。
5 列车折返
列车折返包括人工换端、自动换端以及无人折返3种。
（1）人工换端：列车在RM模式下，或切除模式时，或未装备VOBC设备时，只能实现人工换端。此时，司机驾驶列车运行到折返区域停车后，人工关闭旧的驾驶室，并激活新的驾驶室。
（2）自动换端：列车在BLOC级别或CBTC级别运行时，可以实现自动换端。根据司机的选择以及ATO设备的运行状态，可以人工或自动驾驶列车运行到折返区域停车。
（3）无人折返：根据无人折返时司机所处的位置，无人折返分司机在车上的无人折返和司机在地面的无人折返。
参考文献
[1]郜春海，唐涛，张建明.高速铁路列车运行控制系统车载设备的软件设计[J].北方交通大学学报，1999（5）：77-82.
[2]刘顺.CBTC信号车载系统与车辆功能接口[J].工业，2015（2）：284.
（作者单位：大连地铁有限公司）