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2024年4月28日发(作者：)

URBAN RAIL TRANSIT

DOI: 10.3969/.1673-4440.2023.09.012

FAO互联互通系统保护区段解锁

优化方案研究

张楠乔，耿鹏

（通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070）

FAO互联互通系统在GoA4级应用时已不再需要司机监控列车运行，与CBTC互联互通系

摘要

：

保护区段解锁既有方案已不再适用于FAO互联互通系统，存在安全风险。重点关注列车已停靠

至站台时的保护区段正常解锁方式，分析保护区段解锁既有方案的适用性，提出以车载信号设

统在列车安全监控方面的人/系统职责划分方式上存在明显区别，因此，CBTC互联互通系统

备反馈的列车控制级别为依据、以轨旁信号设备发出的保护区段授权为依据这两种优化方法原

理，设计相应的保护区段解锁优化方案，并对两者执行优劣对比，形成优化方案使用建议，并

具有可行性。

保护区段；解锁；FAO；互联互通

关键词

：

U231+.7

文献标志码：

文章编号：

1673-4440(2023)09-0061-05

中图分类号：

Overlap Release Optimization Scheme for Interoperability of FAO System

Zhang Nanqiao, Geng Peng

(CRSC Urban Rail Transit Technology Co., Ltd., Beijing 100070, China)

Abstract: Interoperability of FAO system no longer requires drivers to monitor train operation at

GoA4. In terms of the division of responsibility on train safety monitoring between human and system,

interoperability of FAO system is clearly different from interoperability of CBTC system. Therefore,

the existing overlap release scheme for interoperability of CBTC system is no longer applicable to

interoperability of FAO system, and there are safety risks. This paper focuses on the normal overlap

release methods when the train has stopped at the platform. First, this paper analyzes the applicability

of existing overlap release scheme; Then, this paper proposes two optimization principles including

using the train control level information from onboard signaling equipment and using the overlap

authorization information from trackside signaling equipment, and proposes the corresponding overlap

release optimization schemes. Finally, this paper compares the advantages and disadvantages between

the above-mentioned overlap release optimization schemes, and presents suggestions for use which

2023

22；2023

收稿日期：修回日期：

北京市科协金桥工程种子资金项目（ZZ22010）

基金项目：

**********************.cn

。张楠乔（1992—），男，工程师，硕士，主要研究方向：列车运行控制，邮箱：

第一作者：

铁路通信信号工程技术(RSCE) 2023年9月，第20卷第9期

RBAN RAIL TRANSIT

城轨交通

met the actual demands.

Keywords: overlap; release; FAO; interoperability

1 研究背景

线路也在基于通信的列车运行控制系统（CBTC）

基础上引入了更多自动化、智能化的功能需求，使

列车运行控制系统向着全自动运行（FAO）方向发

范体系基础上扩展而成，是CBTC互联互通系统的

延伸和升级，是中国城市轨道交通列车运行控制系

统的主流技术发展方向

[2]

。

在城市轨道交通中，由于车站站台土建条件的

展

[1]

。FAO互联互通系统在CBTC互联互通技术规

近年来城市轨道交通建设快速增长，部分新建

2 保护区段解锁既有方案

2.1 原理流程

保护区段延时解锁计时：计时结束前，若CBI收到

车载ATP发送的允许保护区段解锁信息或区域控制

段空闲，则CBI解锁保护区段；计时结束后，若保

护区段空闲，则CBI解锁保护区段。

器（ZC）发送的允许保护区段解锁信息，且保护区

其中，车载ATP仅在停稳且不再使用保护区段

列车顺序进入保护区段接近区段后，CBI启动

限制，运营停车点通常距离出站信号机过近，为保

证列车自动运行（ATO）可控制列车停靠至该点完

为了解决这一问题，计算机联锁（CBI）在出站信

成旅客乘降作业，车载列车自动防护（ATP）计算

号机内方额外锁闭一片区域，使得紧急制动曲线终

保护区段内可能包含道岔，若保护区段解锁时机

的紧急制动曲线终点必须延伸至出站信号机内方

[3]

。

点得以安全延伸，该额外锁闭区域即为保护区段

[4]

。

此，CBTC互联互通系统通常支持多种方式解锁保

段解锁信息后解锁、保护区段延时解锁计时结束后

解锁等

[6-8]

。

过晚，将影响列车运营间隔，降低运营效率

[5]

。因

授权的前提下，方可向CBI或ZC发送允许保护区

段解锁信息，CBI直接获取或通过ZC间接获取该

延时解锁方式解锁保护区段。

图1所示。

信息，以此实现保护区段快速解锁，提高解锁效率；

若不满足保护区段快速解锁条件，则CBI亦可通过

综上所述，保护区段解锁既有方案总体流程如

计时已达“保护区段延时

解锁时间”

计时结束，且对应保护

区段空闲时，解锁保护

区段

列车顺序进入保护区段接近区

段，CBI启动保护区段延时解

锁计时

收到车载ATP发送的允许保

护区段解锁或ZC发送的允许

保护区段解锁，且对应保护

区段空闲时，解锁保护区段

护区段，包括：收到来自车载ATP的允许保护区

FAO互联互通系统具有城市轨道交通列车运行

Fig.1 Overall process of existing overlap release scheme

图�　保护区段解锁既有方案总体流程

自动化水平的最高等级，自动化等级（GoA）4级

已不再需要司机监控列车运行，与CBTC互联互通

否适用于FAO互联互通系统有待研究。本文重点

2.2 存在缺陷

系统在列车安全监控方面的人/系统职责划分方式

上存在明显区别。对此，保护区段解锁既有方案是

关注列车已停靠至站台时的保护区段正常解锁方式，

尝试以保护区段解锁既有方案为基础，分析其适用

锁优化方案。

性，提出优化方法原理，并设计相应的保护区段解

于：列车进入保护区段接近区段后，司机应保证在一

区段内方。在CBTC互联互通系统中，该限制约束

尚可输出至司机；但在FAO互联互通系统中，司机

可由信号系统内部消化，故上述前提已不再成立。

保护区段解锁既有方案可满足安全性的前提在

定时间内驾驶列车于保护区段外方停车或进入保护

将驾驶模式升级为全自动运行模式（FAM）后，原

则上已不再承担列车运行监控的安全职责，该风险仅

由此，可构建如下危险场景：司机驾驶非连续

铁路通信信号工程技术(RSCE) 2023年9月

式控制级别（CTC）列车顺序进入保护区段接近区

司机将驾驶模式升级为FAM模式，车载ATP依据

包含保护区段授权的移动授权控制列车运行，由于

解锁的保护区段，存在安全风险。

车地通信存在信息时延，计时结束后CBI解锁保护

区段，车载ATP仍持有保护区段授权，列车闯入已

URBAN RAIL TRANSIT

段，CBI启动保护区段延时解锁计时；计时结束前，

列车是否占用保护区段。据此，CBI可在计时结束、

收到车载ATP发送的允许保护区段解锁信息或收到

ZC发送的允许保护区段解锁信息，且保护区段空闲

时，安全解锁保护区段。

方法，其目的即在于安全收回车载ATP可能持有的

保护区段授权。假定直至该时刻车载ATP仍持有保

护区段授权，若车载ATP与ZC通信正常，则CBI

发送保护区段无效、ZC收回保护区段授权，车载

ATP根据更新的移动授权信息重新计算紧急制动曲

上述CBI提前向ZC发送保护区段无效的处理

3 保护区段解锁优化方案

3.1 优化方案A

信号系统应考虑如何安全收回列车可能持有的保护

区段授权。对此，本文设计优化方案A，以列车控

安全解锁保护区段。

制级别、区段占用状态或信号机接近状态等本质上

由车载信号设备反馈的列车控制级别为依据，CBI

为修复保护区段解锁既有方案中存在的缺陷，

线，列车最终停于保护区段外方或触发紧急制动闯

发紧急制动，列车最终停于保护区段外方或闯入保

触发紧急制动直至停稳且被CBI检测到是否占用保

锁保护区段。

入保护区段停稳；若车载ATP与ZC通信中断，则

车载ATP使用当前保护区段授权达到最大超时后触

护区段停稳。该提前量包含了上述场景中车载ATP

护区段的最大延时，保证计时结束时CBI可安全判

定保护区段是否可能被列车使用，如未使用方可解

如图2所示。

综上所述，保护区段解锁优化方案A总体流程

计时已达

“保护区段延时解锁时间”

计时结束，且对应保护区段空闲时，

解锁保护区段

入保护区段接近区段后，CBI启动保护区段延时解

锁计时，计时结束前提前一定时间向ZC发送保护

区段无效，以此保证：计时结束时，列车未进入保

列车顺序进入保护区段接近区段，

CBI启动保护区段延时解锁计时

收到车载ATP发送的允许保护区段

解锁或ZC发送的允许保护区段解锁，

且对应保护区段空闲时，解锁保护区段

上述优化手段的具体处理方法为：列车顺序进

护区段或已进入保护区段停稳，且CBI已检测到该

计时已达

“列车走行配置时间”

CBI向ZC发送保护区段无效

Fig.2 Overall process of overlap release optimization scheme A

图�　保护区段解锁优化方案A总体流程

3.2 优化方案B

信号系统应考虑如何安全收回列车可能持有的保护

区段授权。对此，本文设计优化方案B，以CBI是

否允许列车进入保护区段、ZC是否允许列车进入保

权为依据，CBI安全解锁保护区段。该优化手段将

护区段等本质上由轨旁信号设备发出的保护区段授

待解决问题抽象为信号系统是否授权列车进入保护

为修复保护区段解锁既有方案中存在的缺陷，

区段，站在发送方的角度思考并延后决策时机，以

此获得有效判定依据。

序进入保护区段接近区段后，CBI启动保护区段延

时解锁计时；到达“列车走行配置时间”时，CBI

向ZC发送保护区段无效；到达“非CTC保护区段

持有保护区段授权则以“非CTC保护区段延时解锁

延时解锁时间”时，若CBI判断车载ATP不可能

具体地，上述优化手段的处理方法为：列车顺

No.9 张楠乔，耿鹏：FAO互联互通系统保护区段解锁优化方案研究

RBAN RAIL TRANSIT

城轨交通

时间”作为计时终点，若CBI判断车载ATP可能

持有保护区段授权则以“CTC保护区段延时解锁时

到车载ATP发送的允许保护区段解锁信息或收到

时，安全解锁保护区段。

间”作为计时终点；据此，CBI可在计时结束、收

ZC发送的允许保护区段解锁信息，且保护区段空闲

优化方案B可避免优化方案A存在的两个问题：

1）若采用由车载信号设备反馈的列车控制级别

相比传统非CTC模式信号系统仍然偏长的缺陷，提

“非CTC列车走行配置时间”与“CTC列车走行配

达时ZC判断是否自置保护区段无效状态的方式，进

其完全等同于传统非CTC模式信号系统；

一步缩短了“非CTC保护区段延时解锁时间”，使

于配置最大超时导致等待时间较长的缺陷，提出了

2）针对“CTC保护区段延时解锁时间”依赖

出ZC自置保护区段无效状态的优化手段，通过将

置时间”分开处理、“非CTC列车走行配置时间”到

为依据，则不可避免地需要考虑车载信号设备反馈

信息的安全时延；

解锁计时、非CTC列车保护区段延时解锁计时，则

车控制级别转化，即需要考虑列车可能持有保护区

段授权导致的安全时延。

2）若启动计时即区分CTC列车保护区段延时

CBI与ZC间交互保护区段解锁请求的优化手段，

通过将原CBI保护区段解锁判断逻辑部分转移至

解锁时间”“CTC保护区段延时解锁时间”；

ZC的方式，进一步缩短了“非CTC保护区段延时

机界面（MMI）倒计时显示与列车控制级别不匹配

选择MMI倒计时显示的优化手段，通过CBI切换

3）针对列车进入保护区段延时解锁区段时人

不可避免地需要考虑列车在计时结束前可能出现列

上述优化手段可以实现CBI针对非CTC列车、

CTC列车分别使用不同的保护区段延时解锁时间，

有效缩短了“非CTC保护区段延时解锁时间”，相

比优化方案A而言提高了保护区段解锁效率。

手段：

除此之外，优化方案B进一步提出了3种优化

1）针对非CTC列车与CTC列车共用“列车走

列车顺序进入保护区段

接近区段，CBI启动保

护区段延时解锁计时

根据保护区段接近区段

占用状态选用计时终

点，在人机界面上以倒

计时方式显示保护区段

延时解锁计时

收到VOBC发送的允许

保护区段解锁或ZC发

送的允许保护区段解

锁，且对应保护区段空

闲时，解锁保护区段

自置保护区段无效

为列车计算的移动授权

进入某保护区段后，应

认为该保护区段已征

用；满足条件后，方可

释放该保护区段

保护区段

是否已征用

不作任何再处理

计时已达“非CTC列车

走行配置时间”

CBI向ZC发送

保护区段约束请求

的缺陷，提出CBI根据保护区段接近区段占用状态

“非CTC保护区段延时解锁时间”“CTC保护区段

延时解锁时间”MMI倒计时显示的方式，进一步

人员使用习惯。

如图3所示。

综上所述，保护区段解锁优化方案B总体流程

计时已达“CTC列

车走行配置时间”

根据保护区段是否已征

用等检查条件，满足条

件则向CBI回复允许保

护区段解锁，否则回复

不允许保护区段解锁

CBI向ZC发送保护

区段无效

提高MMI倒计时显示的可用性，使其更匹配运营

行配置时间”导致“非CTC保护区段延时解锁时间”

计时已达“非CTC

保护区段延时解锁时间”

CBI向ZC发送

保护区段解锁请求

清除自置的保护区段有

效性，采信CBI发送的

保护区段有效性

保护区段

是否未授权

以“CTC保护区段

延时解锁时间”作

为计时终点

计时已达“非CTC

保护区段延时解锁

时间”

计时已达“CTC保护区

段延时解锁时间”

Fig.3 Overall process of overlap release optimization scheme B

图�　保护区段解锁优化方案B总体流程

以“非CTC保护区

段延时解锁时间”

作为计时终点

计时结束，且对应

保护区段空闲时，

解锁保护区段

铁路通信信号工程技术(RSCE) 2023年9月

3.3 方案优劣对比

表1所示。

URBAN RAIL TRANSIT

陷、解锁效率、实现难度3方面执行优劣对比，如

表1 优化方案A与优化方案B对比

解锁效率

对于上述优化方案A、优化方案B，从修复缺

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[8]耿鹏，赵鹏，聂宇威，等.进路保护区段的解

锁方法及系统:CN110834651B[P].2020-12-01.

Tab.1 Comparison between optimization scheme A and optimization scheme B

优化

修复缺陷

方案

优化

方案

可修复

优化

方案

可修复

CTC模式运营频率较低的信号系统，可采用优化方

案A，容忍非CTC模式运营时较低的保护区段解锁

效率，以较低的实现难度修复既有方案缺陷；对于

非CTC模式运营频率较高或运营模式冗余度要求较

高的信号系统，可采用优化方案B，接受较高的实现

CTC模式、CTC模式运营时的保护区段解锁效率。

难度，则既可修复既有方案缺陷，又可有效提高非

综上所述，对于不考虑非CTC模式运营或非

1)非CTC列车采用与CTC列

车不同的保护区段延时解锁时

间，相比既有方案更短，解锁复杂度较

效率更高高，实现

2)CTC列车采用的保护区段延难度较高

时解锁时间相比优化方案A更

短，解锁效率更高

非CTC模式运营时的保护区段

复杂度较

延时解锁时间较长，降低了非

低，实现

CTC模式运营时的保护区段解

难度较小

锁效率

实现难度

4 结论

原理及总体流程，分析其存在的缺陷；然后提出了

保护区段解锁优化方案A、优化方案B，分别详细

说明其方法原理及总体流程，并对两者进行优劣对

比，形成优化方案使用建议。本文所述保护区段解

系统、FAO互联互通系统，在确保安全的前提下于

解锁效率与实现难度之间取得平衡，具有可行性。

参考文献

本文首先介绍了保护区段解锁既有方案的方法

锁优化方案A、优化方案B适用于CBTC互联互通

[1]邓红元.城市轨道交通信号系统发展展望[J].

No.9 张楠乔，耿鹏：FAO互联互通系统保护区段解锁优化方案研究

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