地鐵信號系統(tǒng)是干嘛的？(連續(xù)式ATP)

    上上次從一位普通乘客的角度講了下信號系統(tǒng)的雛形，應(yīng)大家提議，需要再局部展開下，上次我粗略介紹了下一種典型的非連續(xù)式ATP工作原理雛形。另外，這一系列文章旨在描述地鐵信號系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)ATP，并未覆蓋信號系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)，尤其是車載和ATS子系統(tǒng)。因為作為信號系統(tǒng)的安全核心部件，ATP應(yīng)首先被介紹，當然如介紹過程中不得不涉及其他子系統(tǒng)時我會逐步說明。如需要以后可另開辟文章專題介紹ATS和車載子系統(tǒng)。(注：不是所有信號系統(tǒng)都是完全符合我下述功能實現(xiàn)的，這里只介紹一般典型的或常見的一類設(shè)備，請勿對號入座。）

提到無線系統(tǒng)，我粗略介紹下，對通訊行業(yè)熟悉的人可跳過本段。列車車頭的控制柜里有個無線車載單元，它連接于列車車頭上的天線，在軌道附近的隧道頂上每隔幾百米會有和車載類似的可收發(fā)無線信號的天線，天線通過饋線連接于一個控制柜，叫AP（access point），AP通過光纖連接于車站信號設(shè)備室的交換機上，然后這些交換機再統(tǒng)一連接于整條線路只會有一套的無線總交換機和服務(wù)器，考慮到漫游和可用性，采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)較為普遍。無線服務(wù)器通過數(shù)據(jù)總線負責為軌旁ATP和車載ATP提供實時雙向的數(shù)據(jù)交換。

其次是列車的測速系統(tǒng)，既然是連續(xù)式實時控制，那列車是不是得報告它每時每刻的位置？對，測速系統(tǒng)滿足這個要求。我們上節(jié)在介紹非連續(xù)式ATP時已經(jīng)介紹過了，測速系統(tǒng)有雷達、測速電機和應(yīng)答器聯(lián)合實現(xiàn)。假定應(yīng)答器被按厘米級精確安裝在軌道上，兩個應(yīng)答器之間利用雷達測速和測速電機測距來聯(lián)合提供實時位置，隨著雷達和測速電機測量誤差的增大，這樣列車的位置就需要考慮這個誤差，列車實際長度加上這個誤差才是ATP認為的基礎(chǔ)列車位置，還得考慮過其他不確定性，這些所有位置不確定性綜合起來會得出一個綜合列車位置，作為ATP計算安全的依據(jù)。列車繼續(xù)前行直到下個應(yīng)答器又把測速誤差修正為零，依次周而復(fù)始。我不重復(fù)介紹了，大家可溫習下上節(jié)。對于每列車的初始狀態(tài)，列車需要定位，即經(jīng)過第一個應(yīng)答器，可獲得位置信息，經(jīng)過第二個應(yīng)答器，可獲得方向信息?？傊?，通過這套測速系統(tǒng)列車可這樣把自己定位的實時精確位置提供給軌旁ATP。

然后想說下軌道數(shù)據(jù)庫（TDB），上節(jié)非連續(xù)式ATP里也介紹過了。軌道數(shù)據(jù)庫包含線路所有元素的位置信息，包括應(yīng)答器、信號機、道岔、物理區(qū)段、站臺信息、坡度、彎度等信息。它位于每列車上，供車載ATP需要時調(diào)用參考。連續(xù)式ATP下，軌旁ATP里也必須有軌道數(shù)據(jù)庫，它被封裝在軌旁ATP軟件里，作為軌旁ATP運籌帷幄的基本依據(jù)。另外，它也存在于另一套為ATS系統(tǒng)服務(wù)的TTS系統(tǒng)和車載ATO里，其實我不想說這么多，算了提下也無妨。前面我們介紹的車地之間的核心通訊數(shù)據(jù)為，車到地的位置報告和地到車的移動授權(quán)，這兩個數(shù)據(jù)為安全數(shù)據(jù)，是軌旁ATP的安全核心，至關(guān)重要，關(guān)乎著一切的安全前提。但我們知道在ATS系統(tǒng)上，如車站顯示系統(tǒng)和中央控制中心OCC，有很多可提高效率的列車調(diào)整ATR和基礎(chǔ)顯示功能及與列車互動功能的應(yīng)用，需要車載和ATS交換大量數(shù)據(jù)，這些都是錦上添花的功能，雖不會像位置報告和移動授權(quán)那樣動不動就關(guān)系到車毀人亡的生死攸關(guān)級別，但也很必要，如時刻表自動調(diào)整下放到車、車次號調(diào)整、跳站功能以及全線所有列車及線路狀態(tài)顯示?；谶@些非安全的需求，在軌旁專門設(shè)置了一個控制單元叫TTS（Train and Track data base Server），它專門配合ATS負責上述非安全需求。TTS里也有TDB。不多說了。

連續(xù)式ATP控制下，列車在線路的運行也是基于類似聯(lián)鎖的進路概念進行路徑設(shè)置和管理的。如果連續(xù)ATP下也按這個物理區(qū)段組成的進路來調(diào)度列車那就太大材小用了，因為軌旁ATP能拿到所有列車在物理區(qū)段內(nèi)的精確位置，有些一條數(shù)百米的物理區(qū)段我們需要高效的調(diào)度數(shù)列車進去，不像聯(lián)鎖級一條進路只能為一列車所獨占，連續(xù)式ATP下軌旁ATP基于車地雙向通訊可以精確獲得每列車的精確位置，這樣我們就需要再把物理區(qū)段細分成很多段，我們稱邏輯區(qū)段。CTC下進路被精細到很多邏輯區(qū)段，一條進路可調(diào)度進多列車，ATP實時計算每列車的速度曲線來保障列車互相間的安全距離，更高效的調(diào)度更多車。這樣，每列車的閉塞是隨著列車移動而動態(tài)變化的，這種閉塞形式不受進路限制，也不固定，而是移動的，這種閉塞形式業(yè)內(nèi)稱作"移動閉塞"。

這種連續(xù)ATP控制下的與聯(lián)鎖級別下同樣安全，但要高效很多。以進路和邏輯區(qū)段為基礎(chǔ)，再配合ATS的多種智能高效的進路排列策略，需要贊一個。

好，總結(jié)下了。連續(xù)式ATP控制就是通過無線系統(tǒng)來承載車載ATP和軌旁ATP之間的位置報告和移動授權(quán)的連續(xù)通訊來實現(xiàn)對于多列車的安全高效的"移動閉塞"式控制。即在軌旁ATP蟻后的控制下的轄區(qū)內(nèi)多個車載ATP工蟻之間安全高效協(xié)作，轄區(qū)可以與聯(lián)鎖區(qū)對等，一條線路大概2-3個轄區(qū)，有些長線路4-5個轄區(qū)。所有進入轄區(qū)的工蟻都歸該轄區(qū)蟻后管理，每個工蟻也必須通過位置報告匯報給蟻后它的實時位置和狀態(tài)，具體如何進行下一步完全依據(jù)蟻后發(fā)給它的令牌，即移動授權(quán)。這樣，在蟻后領(lǐng)導下的工蟻們就可有條不紊的緊張忙碌的為四個現(xiàn)代化努力奮斗！