谈谈“车车通信”

上一期，收到许多热心读者提的车车通信问题，我们将首先从What、Why、How三个方面谈谈“车车通信”。

What：车车通信是什么？

“车车通信”作为“基于车车通信的列车自主运行系统（TACS）”的俗称，简洁易记，但也很容易让人望文生义，被误解为列车与列车在物理层进行直接通信的系统，或是仅由列车来进行运行控制的系统，更有甚者将期望兜售的各种功能或产品强塞进去，真正成了“车车是个筐，啥都可以装“的状态。

由此，非常有必要明确什么是“车车通信”系统。“车车通信“是轨道交通系统智能化和自主化程度越来越高的产物，既不是列车脱离运行计划自由运行，也不是列车不受轨旁约束兀自前行。“基于车车通信的列车自主运行系统”是指列车基于运行计划和实时位置实现自主资源管理并进行主动间隔防护的信号系统，该系统以车地联锁和车车协同的方式达成了更安全、更高效、更经济的目标。

自主资源管理

车载信号子系统基于ATS下发的运行计划，根据列车当前位置生成运行任务，自主计算对轨旁资源的需求，择机向轨旁资源管理子系统申请，获得分配后锁定并使用，使用后主动及时释放资源。如图1所示，ATS向车载信号子系统发送运行计划后，车载信号子系统自主计算所需的轨旁资源，并根据资源需求的紧急程度向轨旁控制器申请。资源一旦被分配给某列车，将不能再被其它列车所使用，直到获得资源的车载信号子系统使用完毕或不再使用后，资源才能被释放。资源管理的全过程控制流采用单一路径，避免了以前多头管理的问题。

图1 自主资源管理    

主动间隔防护

车载信号子系统基于自身的运行任务和当前位置，主动与所有相邻列车交互信息，并根据交互信息自主更新移动授权和控车曲线。如图2所示，列车自主运行系统实现列车A与列车B之间信息的直接交互，增强了列车间隔防护的实时性，“车车通信”也由此得名。

图2 列车主动间隔防护

Why：车车通信因何而来？

“车车通信”系统的出现不是某个人的灵光乍现，其初衷也不是用来包装各种概念的载体，而是轨道交通发展所带来的一种选择，就如同CBTC代替准移动闭塞，是轨道交通对更高效、更灵活和更经济的控制系统所不懈追求的结果。对今天的轨道交通而言：

社会发展带来了更大的运能需求，超强度运营已越来越成为常态，在制约运量的各种因素中，列控系统是其中一个很重要的因素。更高效的列控系统可以缩短运行间隔、提高旅行速度，在保证运营安全的前提下提升运能，缓解运能和运量的矛盾。

城市的发展增加了通勤距离，使得轨交网络的规模和复杂度逐年递增。由复杂网络难以预测的客流、和设备故障给网络带来的扰动对运营组织提出了越来越高的要求，使得各种超常规运营成为了常态，要求城市轨道交通具备更灵活的运营能力，如支持潮汐通勤客流对灵活编组、快慢混行的需求，突发客流对任意站穿梭、编队运行的需求，突发故障对任意点折返的需求等。

随着城市轨道交通网络规模的扩大，建设、运营、维护和改造升级的成本随之攀升，另一方面国民生活水平的提升又进一步加剧了成本支出，给未来城市轨道交通建设和运营带来了更重的负担。要提供可持续、绿色经济出行服务，就需要系统支持更经济地运营，降低运营和维护成本、简化改造升级难度，为城市轨道交通发展提供更好保障。

How：车车通信如何实现？

“车车通信”系统不是流行功能和时髦技术的堆砌体，需要从基础软硬件、控制系统的架构、列车和轨道资源运用等方面进行通盘考虑并加以实现，以便在局部优化的基础上实现全局最优。“车车通信”技术关键点包括：

安全平台优化(Powerful Platform)是车车通信的物质基础。

无论是自主资源管理还是主动间隔防护都需要更强劲可靠的软硬件安全平台的支持，否则都只是空中楼阁。

系统架构简化(Simple System)是系统实时性、可靠性和经济性的保障。

传统的信号系统数据流交互路径复杂、安全控制信息更新慢，系统运行效率受到了制约。“车车通信”精简系统架构，缩短数据链的长度，使得系统扁平化、设备简约化。

资源管理细化（Refined Resource）是车车通信的灵魂所在。

传统信号系统中线路和道岔资源打包管理的方式，空间利用率低；间隔防护由轨旁统一收集计算后再提供给车载，时间利用率低。车车通信对列车和线路的资源从时间和空间维度进行更加精细化地管控，使用更加安全高效。

概而言之，“车车通信”紧紧围绕资源精细化管理，以强劲的安全平台和精简的系统架构达成了更高效、更灵活、更经济的列车运行控制目标。

作者简介：

汪小勇

教授级高工，上海轨道交通无人驾驶列控系统工程技术研究中心技术委员会成员、卡斯柯信号有限公司技术副总监。