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有轨电车信号系统方案说明书

1 概况

      Heisung信号系统(以下简称“信号系统”)是指挥轨道交通行车、保证有轨电车运行安全、提高运输效率、传递交通信息的重要设施,是针对单轨、有轨、旅游、企业运输线等中低运量城市轨道交通的信号系统解决方案。
      本信号系统适用于半专用路权及混合路权等所有路权形式。信号系统遵循“目视行车”原则设计,提供准确和清晰的信息帮助司机做出正确的决定。在增加防撞和ATO系统的情况下,可提供自动驾驶功能。

2 系统方案

2.1 系统架构

遵循自上而下、职责单一、应用分层、模块独立、结构清晰等原则,对系统进行了架构设计,如图1所示划分如下:
在中央,设置ATS系统,满足调度运营的需要。
在轨旁,设置了正线道岔控制器、道口优先控制器、车辆段联锁。
在车载,设置了车载计算机、速度传感器(可与车辆速传共用)、GPS/北斗、双目+毫米波防撞系统、4G/WiFi模块等。

2.2 系统性能定义

1) 信号系统设备应按24小时不间断运行设计;
2) 信号系统的轨旁设备配置遵循右侧行车原则,轨旁设备和行车标识尽量布置在行车线路右侧;
3) 信号系统应能生成满足运营要求的行车计划运行图;
4) 信号系统按照自动驾驶优先,司机“目视行车”后备原则设计;
5) 有轨电车出入段线应为双向设计,避免堵塞或单条线路故障时,线路无法投入运营;
6) 正线有轨电车运行在道岔区域及平交道口,推荐依据进路表示器指示行驶。

2.3 ATS子系统

1) 线路概览
2) 进路设置
3) 列车追踪
4) 车次号分配
5) 时刻表编辑
6) 时刻表分配
7) 道岔操控
8) 权限管理
9) 事件记录
10) 故障报警

2.4 正线道岔控制器

1) 道岔、信号机、区段状态监督及故障报警
2) 依据联锁逻辑进行进路安全处理
3) 根据ATS命令设置进路
4) 根据列车命令设置进路
5) 基于区段状态进路解锁
6) 向ATS汇报设备及进路信号状态
7) 向车载汇报进路信号状态

2.5 道口优先控制器

1) 根据接近区段状态向交通信号控制器请求优先权
2) 监督交通信号状态控制道口信号机
3) 向ATS汇报道口信号机状态
4) 向车载汇报道口信号机状态

2.6 车辆段联锁

1) 道岔、信号机、区段状态监督及故障报警
2) 依据联锁逻辑进行进路安全处理
3) 根据ATS命令设置进路
4) 基于区段状态进路解锁

2.7 车载控制器

系统主要包括有:
(1) 车载计算机
       系统核心设备,与其他外围设备通讯完成车载系统的全部功能;
       具有以太网、CAN、RS485/422等多种标准接口,可与车载显示器、车载操作盘各种外设实现数据共享;
       内装BD/GPS定位模块,实现有轨电车定位;
       内装2G/3G通信传输模块,预留WIFI通信功能,用于车载系统与中心通讯;
       前后两端车载计算机通过CAN总线相互热备冗余,任何一端车载计算机故障,不影响系统功能实现。
(2) 车载显示器
       向司机提供信息显示界面及操作界面。
(3) 车载操作盘及车载环线天线
       用于向正线道岔控制系统发出道岔控制命令、向平交道口信号优先控制系统发出优先请求、从地面环线处获得环线ID并发送给车载计算机,以辅助车载计算机进行位置校正等功能。
(4) 多频带天线
       通信模块内置于车载计算机中,可以与国内各运营商3G/2G系统兼容,其天线与BD/GPS模块、WIFI模块集成。
(5) 速度传感器
       检测车辆速度的传感器,输出方波脉冲信号。
(6) 视觉+毫米波雷达防撞
       基于双目和毫米波雷达对列车运行前方的障碍物进行识别,对侵入运行范围的障碍物进行预警和防护。

2.7.1 车载数据流

车载系统通过感应环线向正线道岔控制系统传发送进路请求命令;
      b) 车载系统通过感应环线向平交道口信号优先控制系统发送优先请求;
      c) 车载系统通过感应环线接收正线道岔控制系统及平交道口信号优先控制系统反馈的环线ID信息,用于位置校正;
      d) 车载系统通过无线传输系统向调度管理系统发送车辆位置、车辆速度、车辆操作记录、车载设备状态、报警、车组号等信息;
      e) 车载系统通过无线传输系统接收调度管理系统发送的调度命令以及时刻表、车次号等;
      f) 车载系统接收调度管理系统的时钟同步信息,完成时钟同步;
      g) 车载系统通过车辆接口获取设备工作电源、采集有轨电车运行工况;
      h) 车载系统通过与定位卫星通讯,获取时钟信息及位置信息。

2.7.2 车载功能

      1) 依据速度传感器进行测速
      2) 基于信标/卫星进行位置定位
      3) 提供RM、CM、AM(预留,需增加ATO)驾驶模式
      4) 计算列车制动曲线
      5) 进行列车超速防护
      6) 实现车门控制防护
      7) 基于车载操作盘实现进路控制命令下发
      8) 基于视觉+毫米波雷达的进行防撞防护
      9) 对运行中关键数据进行记录
      10) 对运行中的故障进行报警

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