轨道交通TETRA系统列车注册功能实现研究

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上海轨道交通技术研究中心  纪文莉

1. 上海轨道交通网络化TETRA系统现状

截止至2011年8月，上海轨道交通已开通运营11条线、280座车站，运营里程达425公里，线网规模居全国之首，在世界上名列前茅。上海轨道交通已进入到网络化运营时代，呈现出了网络运营管理规模大、系统运行关联度高、网络客流换乘路径多、维护保障复杂性大、突发事件影响范围广等网络化运营特征。专用无线系统为轨道交通COCC（主、备）、线路OCC的调度人员、车站值班人员以及处于移动作业的工作人员之间提供无线通信手段，为网络运营提供高效、安全、便捷的指挥调度服务，支撑网络高效、有序运作。

上海轨道交通专用无线系统采用TETRA制式，将基本网络1-13号线的专用无线系统进行捆绑招标，摩托罗拉中标。系统在规划时即考虑到了网络化的特征，为确保全网统一指挥和调度、网络化运营服务提供通信保障，是网络化运营的重要基础平台之一。随着应用服务和应用场景的拓展，TETRA在上海轨道交通中的应用范围不断扩大，但指挥调度通信仍是其最核心、重要的功能。系统需要保证对列车运行调度指令及时准确的传达，为确保列车的安全运行提供可靠的通信手段。在保证列车运行调度通信指挥功能完全实现的基础上，才能满足其他通信需求。

2．上海轨道交通列车调度指挥通信实现方式

上海轨道交通采用Motorola设备和二次开发设备来实现调度指挥通信功能，主要使得OCC、车辆基地调度人员在调度台上实现对列车、相关人员的调度通信。OCC处设备连接如下图所示。

其中，调度CAD服务器一方面作为调度信息的数据库，供各调度台使用；另一方面为二次开发调度台提供集中接入服务，接收来自其它系统的信息。二次开发网管监视设备的工作情况，并为二次开发调度台完成动态重组提供平台。录音服务器完成二次开发调度台的录音功能。MCC7500调度台提供TETRA系统调度服务，协助二次开发调度台完成语音呼叫等功能。GPIOM与MCC7500调度台相连，提供麦克、录音、喇叭等接口。调度操作终端通过串口与二次开发调度台相连，简化调度台操作，完成调度语音和部分数据功能。

3. 轨道交通调度指挥通信对于列车注册的要求

根据行车调度要求，为明确管理责任、确保指令的准确有效，列车驾驶员只能接受唯一的、对当前列车所在调度区具有指挥控制权的调度员的指挥。所以，正线上行驶的列车应归属正线调度员管辖、调度，而进入车辆基地内的列车应归属车辆基地的运转调度员管辖调度。即正线调度台只与正线上行驶的列车进行通话，车辆基地调度台只与车辆基地内的列车进行通话。由于列车在线路上移动，其位置随时变更。因此，调度系统需要根据列车当前的位置确定其归属调度台。另外，上海轨道交通存在一条线路有两个车辆基地的情况，因此还需明确列车是进入具体哪个车辆基地。

轨道交通调度应用中，通常用到下列功能号：

1）列车车次号。线路上运行的列车的标识号码，由计划表号（列车全天运营任务的统一编号）和目的地号组合而成，是动态分配的。

2）列车号。识别一列固定编组的列车的唯一物理编号。

由于在控制中心信号显示大屏上，列车用车次号进行表示，因此，调度人员在呼叫列车时，通常习惯于使用车次号进行呼叫，当车次号没有显示时，方使用列车号进行呼叫。

因安装在每列车上的车载台的设备编号是固定的，使用列车号呼叫时，系统实际使用对应的车载台设备编号直接呼叫。但列车车次号与车载台编号的对应关系是动态变化的，需要明确它们的实时对应关系，才能采用车次号呼叫车载台。因此，调度系统在CAD服务器的数据库记录了相关信息的对应关系。

上海轨道交通专用无线系统在设计时，要求通过信号ATS系统的配合，使列车车载台实现自动注册功能。列车自动监控（ATS）系统是列车自动控制系统的子系统，可监控列车运行，并按时刻表对列车运行进行自动调整，为运行调整提供数据。因此，ATS系统可提供列车实时位置信息，包括列车由正线进入车辆基地或由车辆基地进入正线时的列车位置信息。ATS信息可以通过相应数据接口连接到CAD服务器上，CAD服务器根据ATS信息实时更新数据库，将特定调度区的机车呼叫引导到其所属的调度台，各调度台根据数据库的变化不断刷新实时界面上的当前在线车辆及其位置列表，从而实现调度区的自动切换。

4. 列车注册、注销存在的问题和解决方案研究

上海轨道交通根据框架协议规定的无线与信号接口要求，ATS系统需向TETRA无线系统提供包括以下信息：列车车次号、列车号、列车上下行信息、列车位置信息等。目前除1号线和5号线由于ATS系统比较老，无法向TETRA提供所需信息外，其余已运营的线路的ATS-TETRA接口均已按照要求实现。

但从ATS接口实际使用情况来看，目前还没有一条线路启用ATS接口。主要是因为在调试使用ATS信息实现列车自动注册、注销功能时，发现了问题：ATS系统会因为故障或发生某些异常时，丢失某些列车的信息，而又没有将异常情况告知无线系统。根据无线系统的判断逻辑，无法判断相关列车是否属于正常离开正线或异常退出正线，从而会造成对应的车载台在调度台的管辖范围内失踪，无法建立通信。

因此，既有线路全部采用了管理手段来解决注册，司机根据制定的《列车调度网络组织规范》、《列车调度通信操作规范操作方案》等进行车载台操作，即列车驶出车辆基地进入正线时车载台必须由司机进行注册操作，手动输入车次号、运行方向等内容；列车驶出正线返回车辆基地时，司机必须进行注销操作。采用这种方式虽然保证了列车调度权的有序转移，但是由于需司机手动输入注册信息，他们一般仅输入必需的车次号，其他的运行方向、列车位置等均为空，使得调度台上关于列车的信息较少，也无法使用上/下行呼叫功能。另外，根据对运营需求的调研，运营单位希望列车能自动注册，注册信息包括：列车车次号、列车号、具体对应车站和车场位置、上/下行方向等；在正线上能不间断的自动注册；在调度界面上可用多种排序方式：按车次号、列车号、上/下行方向等。因此，通过与系统集成商共同研究，提出三种方案来尽量满足运营的合理需求，简化注册、注销的流程，并为调度员提供更丰富的信息：

方案一直接利用ATS信息，调度台增加处理功能

保留与ATS信息接口，列车列表信息的列车删减以ATS的列车进出正线信息为准，列车轨线图以列车的位置信息为准。但无线系统在发现列车信息丢失时，不直接将其从调度台界面上清除，而是增加了单独一个工程车的模块，调度员可临时将该列列车通话组加入工程车模块，以保证无线系统的呼叫通信不受ATS影响。

但是调度员将列车移至工程车模块后，需通过其他方式确认列车是正常离开调度区或是信息丢失。若是正常离开，则可以将此列车移除；否则将保留此车。因此，此方案对调度员有后续操作要求，还要求二次开发增加一个新模块。

方案二结合ATS信息，简化人工操作

列车注册、注销方式为司机一键确认注册、一键确认注销并选择所在的停车场编号，专用无线系统仅根据司机手动操作确定列车所归属的调度区域，完成进行注册、注销。列车注册到正线调度界面时所需的车次号、目的地、列车位置等内容由信号ATS系统提供给专用无线系统。即使ATS系统发生故障或异常，丢失了列车信息或未将信息发送给专用无线系统，专用无线系统也会保留收到的上一条关于列车的信息，不将其从调度台界面上清除。

但此方案并不是完全的自动注册、注销，还是需要司机进行简单的人工操作。

方案三ATS信息与基站位置信息协同工作

车载台在基站的位置登记信息可以作为调度区切换和列车位置显示的辅助手段，与ATS信息协同工作、相互校正。其中，车载台在基站的位置登记信息可通过系统的API接口输出到CAD服务器，经处理后可协同完成列车的车站位置定位。

但是，车辆基地基站和正线基站的信号覆盖区域存在重叠，很难通过基站的信息准确定位列车准确位置，从而明确列车的调度归属权。而且此方案需增加框架协议中的二次开发内容。

根据上述分析，推荐采用方案二进行列车注册、注销。采用此方案，司机的操作非常简便，调度员也能在调度台上获得更多的列车位置、运行信息，且能同时解决一条线路两个车辆基地的呼叫管理问题。另外，即使ATS系统出现故障、并未将故障信息告知专用无线系统，列车注册、注销功能仍能正常实现。而且，此方案对于二次开发工作的改动量很少，较易实现。

5. 结论

TETRA系统调度台上列车信息的显示内容的完整性，直接影响到调度员对列车的调控响应速度，关乎行车安全。通过对TETRA系统列车自动注册、注销功能实现的研究，提出采用“ATS实时提供列车信息，出入场时司机一键确认注册、一键确认注销并选择所在的停车场编号”的方式，既解决了司机手动注册输入列车信息的不方便和不完整，又解决了全自动注册中ATS故障导致列车丢失问题，同时将对既有系统的改动减到最小。此方案将在上海轨道交通新五线（12号线、13号线、9号线三期、11号线北段二期、16号线）中应用，将进一步提高专用无线系统的效率和对于运营需求的契合度。

此作品来源于2011摩托罗拉解决方案大奖赛