列车全自动灵活编组应用方案探讨

通过列车编组灵活的调整是应对城市轨道交通潮汐客流有效的途径之一。目前，上海16号线已实现了ATO在线联挂解编载客运营，在建的北京3号线将在此基础上，更进一步实现全自动无人驾驶在线联挂解编，相对传统的人工操作方式，效率显著提升。

在线灵活编组技术经过了长期的研发和验证并最终投入了工程化应用，有关成果也于近日获得了“中国专利银奖”荣誉（点击链接查看详细介绍）。下面的文章将对列车全自动灵活编组技术的应用方案做简要的阐述。

为了对在线灵活编组有更准确的认识，我们不妨先了解几个概念。灵活编组过程中，信号系统将列车分为列车编组和列车单元，定义如下：

b）联挂列车

列车在线灵活编组是指在正线/车辆段的特殊区域，信号系统根据运营计划自动控制运营列车改变其编组数，以适应在不同运营时段、不同线路区段的运力差异需求。联挂列车通过全自动车钩贯通CC和列车的输出和输入信息，将联挂列车整合为一个统一的列车控制平台进行管理。联挂列车运行时，所有CC均保持工作状态。由作为激活列车单元的头车控制联挂列车运行，并向列车发送控制指令；非激活列车单元(尾车)的控制指令将被旁路。

列车在线灵活编组运营时，信号系统需具备在线调整列车编组数及满足不同编组列车在线混跑要求的功能。信号系统根据当天运营计划自动控制列车在车辆段或正线的特定位置改变其编组数，自动控制2列n节小编组列车联挂，形成1列n+n节的联挂列车，以替代2列n节小编组列车在线路上运行。反之，也可将1列n+n节编组的联挂列车解编为2列n节小编组列车。解编后的2列小编组列车分开运营，以实现运量和运力的最佳协同。全自动联挂和解编的过程如下：

ATS系统将联挂任务编入当天运营计划，信号系统自动控制列车运行至正线特定区域执行联挂作业。联挂作业完成后的联挂列车将作为1列新的列车编组，自动投入正线运营。

列车自动联挂作业包括了：办理被挂列车至联挂区域进路、被挂列车运行至联挂区域；办理去联挂列车进路、下发去联挂指令；ZC提供去联挂列车移动授权；列车联挂并自动配置编组数据；联挂列车按计划投入运营等步骤。我们可以通过北京3号线全自动在线联挂的实验室测试回放观察这一过程。

ATS将解编任务编入当天运营计划，系统控制联挂列车运行至正线特定区域后自动解编为2列小编组列车，分别投入运营。

列车自动解编包括了：自动运行至解编区域停车；按计划下发解编指令；解编并自动配置新列车编组数据；按计划投入运营等步骤。我们可以通过北京3号线全自动在线解编的实验室测试回放观察这一过程。

在全自动灵活编组过程中，需要信号设备实时对联挂状态、编组信息、AP防护包络进行有效的管理，才能实现在线联挂解编安全而可靠的执行。

为安全实施列车联挂/解编作业，确保列车联挂后的运行安全，CC需对联挂列车进行安全、可靠识别和实时监督。信号-车辆接口信息中，在每个列车单元的两端均增加了安全信息，用以采集每个驾驶端的联挂状态。

其中：

CC根据每个驾驶端的联挂状态(ACS1/ANCS)和电钩连接状态(ACS2)，安全识别地识别列车为“小编组列车”或“联挂列车”。

CC和ZC共同协作，以安全、可靠地识别列车的编组数，这是授权联挂列车运行的关键。CC和ZC都需要对联挂列车的编组状态和编组信息进行计算：

联挂编组状态和联挂编组信息中任一信息有效时，联挂列车都可以保持以CBTC模式运行，正常情况下：

若CC、ZC的计算结果都不可用时，CC将仅授权列车RM模式可用。

联挂列车各列车单元的CC同时工作，并和轨旁系统保持通信，对应的AP相互独立，即联挂前后各列车单元的CC与轨旁系统的通信方式没有发生变化，且在联挂/解编过程及后续投入正线运营的过程中，各列车单元的车载控制器识别号均保持不变。通过该方式，可确保ZC和CC能快速适应列车编组数目的变化，减少列车联挂/解编的作业时间。

本文从列车自动灵活编组运营的功能需求入手，将灵活编组技术和全自动运行技术结合，分析了列车自动灵活编组运营的关键技术及相关功能的实现方式，机械联挂技术成熟，具备可实施性、高效率和安全性。

近年来，国内外也有不少研究机构和集成商开展了虚拟编组的研究（最早在2000年由BOCK等人提出）。该技术实现前提是需要确保任何情况下前车制动不超过给定的“最大制动减速度”，同时后车制动不低于“紧急制动保障率”，这也是20多年来一直困扰虚拟编组技术商业运用的关键因素。同时，站台长度的匹配、编组进站后的客运组织、运行效率等一系列问题都需要进一步完善。而从现阶段来看，以全自动无人驾驶的方式实现在线机械联挂是相对更成熟、可靠、高效的方案。