張 韋

(湖南中車(chē)時(shí)代通信信號(hào)有限公司北京分公司，北京 100070)

1 概述

為了解決歐洲各國(guó)鐵路互聯(lián)互通問(wèn)題，進(jìn)一步提高列車(chē)運(yùn)行的安全性和高效性，降低運(yùn)營(yíng)成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，歐盟委員會(huì)制定了歐洲列車(chē)控制系統(tǒng)ETCS/ERTMS需求規(guī)范。其中，人機(jī)接口是該規(guī)范中關(guān)鍵的組成部分，是司機(jī)與車(chē)載列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)(Automatic Train Protection，ATP)設(shè)備交互的重要橋梁，為司機(jī)控制列車(chē)安全運(yùn)行提供必要的保障。相對(duì)于歐洲列車(chē)控制系統(tǒng)(European Train Control System，ETCS)系統(tǒng)基線(xiàn)2版本，基線(xiàn)3版本在人機(jī)接口部分增加了新的需求，細(xì)化司機(jī)操作流程，提升操作實(shí)用性和設(shè)備安全性。

2 人機(jī)接口部分發(fā)生變化的相關(guān)內(nèi)容

2.1 部分監(jiān)控模式下速度信息顯示

部分監(jiān)控模式是基線(xiàn)3中新增的列車(chē)運(yùn)行模式，在顯示界面中增加部分監(jiān)控模式下的速度狀態(tài)顯示，同時(shí)增加部分監(jiān)控模式的圖標(biāo)。

2.2 導(dǎo)航按鍵

新增[更多]按鍵，當(dāng)菜單類(lèi)窗口選擇項(xiàng)內(nèi)容包含10個(gè)以上，造成單個(gè)頁(yè)面窗口顯示不全時(shí)，通過(guò)[更多]按鍵可以進(jìn)行翻頁(yè)查看。刪除顯示界面下的[隱藏]、[顯示]按鍵。定義各導(dǎo)航按鍵的生效和失效時(shí)機(jī)，提高按鍵操作可靠性。

2.3 文本顯示規(guī)則

規(guī)定司機(jī)確認(rèn)類(lèi)文本的處理順序，當(dāng)同時(shí)存在多條需要司機(jī)確認(rèn)的文本時(shí)，應(yīng)按照消息收到的先后順序從最先收到的待確認(rèn)消息提示司機(jī)進(jìn)行操作，當(dāng)司機(jī)確認(rèn)完畢所有需確認(rèn)文本后，再顯示無(wú)需司機(jī)確認(rèn)的文本消息。

在完成啟動(dòng)會(huì)話(huà)流程后，司機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入窗口操作時(shí)，若收到需要確認(rèn)的文本消息，應(yīng)停止司機(jī)的數(shù)據(jù)輸入操作，退出該數(shù)據(jù)輸入窗口回到默認(rèn)界面，并在1 s后向司機(jī)顯示待確認(rèn)文本。

2.4 線(xiàn)路適用性

增加關(guān)于線(xiàn)路適用性的提示文本。

2.5 速度監(jiān)控區(qū)變化

刪除了ETCS基線(xiàn)2中的PIM區(qū)顯示，及TSM、RSM區(qū)NoS監(jiān)控顯示狀態(tài)。

增加從CSM區(qū)進(jìn)入到TSM、RSM區(qū)時(shí)，需要向司機(jī)播放提示音。增加LS模式下的速度監(jiān)控顯示。

將允許速度和目標(biāo)速度的圖形標(biāo)記尺寸大小由6×20像素單元調(diào)整為10×20像素單元。當(dāng)出現(xiàn)允許速度和目標(biāo)速度值相同，允許速度標(biāo)記應(yīng)該覆蓋目標(biāo)速度標(biāo)記。當(dāng)收到P3包中國(guó)家值要求顯示目標(biāo)信息后，即使車(chē)載設(shè)備處于CSM速度監(jiān)控區(qū)，也需要顯示目標(biāo)距離信息，同時(shí)在A1區(qū)向司機(jī)提供到下一個(gè)制動(dòng)預(yù)警時(shí)間的提示。制動(dòng)預(yù)警時(shí)間適用于司機(jī)需要預(yù)先判斷的場(chǎng)景，例如，惡劣天氣引起的粘著系數(shù)降低。在上述情形中，對(duì)司機(jī)在可視條件差、人工無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估的情況下，起到輔助提示作用。

2.6 隔離開(kāi)關(guān)

向司機(jī)提供隔離ATP車(chē)載設(shè)備的開(kāi)關(guān)。

2.7 顯示區(qū)域調(diào)整

越行圖標(biāo)顯示位置由C1區(qū)調(diào)整至C7區(qū)。司機(jī)輔助按鍵由F6區(qū)調(diào)整至F7區(qū)。地理位置信息顯示按鍵由F7區(qū)調(diào)整至F8區(qū)。計(jì)劃區(qū)放大縮小比例按鈕由F8、F9區(qū)調(diào)整至F9、F10區(qū)。隧道停車(chē)區(qū)信息顯示按鍵位于F6區(qū)。允許退行圖標(biāo)顯示位置由E2區(qū)調(diào)整至C6區(qū)。

2.8 規(guī)定3種不同的按鍵響應(yīng)機(jī)制的適用場(chǎng)景

2.8.1 抬起響應(yīng)類(lèi)按鍵

該類(lèi)按鍵包括：導(dǎo)航類(lèi)按鍵。非數(shù)據(jù)確認(rèn)的[確定]按鍵。

2.8.2 延遲響應(yīng)類(lèi)按鍵

該類(lèi)按鍵包括：運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)檢查沒(méi)有滿(mǎn)足規(guī)則，司機(jī)需要人工確認(rèn)時(shí)的[確定]按鍵、司機(jī)確認(rèn)轉(zhuǎn)入SR模式時(shí)的[確定]按鍵。[調(diào)車(chē)]、[補(bǔ)機(jī)]、[保持調(diào)車(chē)]、[列車(chē)完整性]、[無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)ID]按鍵。

2.8.3 按下后(重復(fù)響應(yīng))類(lèi)按鍵

該類(lèi)按鍵包括：[向上]、[向下]、[刪除]，各種鍵盤(pán)類(lèi)按鍵。通過(guò)此類(lèi)按鍵，降低司機(jī)對(duì)單一按鍵的重復(fù)操作，降低人工誤操作的發(fā)生概率。

2.9 增加軌道條件生效和預(yù)告圖標(biāo)

新增牽引系統(tǒng)預(yù)告及轉(zhuǎn)換，隧道停車(chē)區(qū)預(yù)告圖標(biāo)，滿(mǎn)足線(xiàn)路多樣性，提高設(shè)備的可用性。

2.10 增加隧道停車(chē)區(qū)信息顯示

新增隧道停車(chē)區(qū)信息，此信息顯示在C2/C3/C4區(qū)域內(nèi)，當(dāng)收到隧道停車(chē)區(qū)信息時(shí)，將在F6區(qū)激活相關(guān)提示按鈕，司機(jī)可以通過(guò)此按鍵，打開(kāi)或關(guān)閉隧道停車(chē)區(qū)信息顯示。

2.11 司機(jī)輸入數(shù)據(jù)校驗(yàn)

輸入數(shù)據(jù)檢查分為技術(shù)范圍檢查和運(yùn)營(yíng)范圍檢查兩部分。對(duì)司機(jī)輸入數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行檢查，避免司機(jī)輸入不合規(guī)的數(shù)據(jù)。若滿(mǎn)足技術(shù)范圍檢查，但是未通過(guò)運(yùn)營(yíng)范圍檢查，則在回顯窗口黃色加號(hào)標(biāo)識(shí)通知司機(jī)，此時(shí)司機(jī)可以通過(guò)按[確認(rèn)]鍵，確認(rèn)本次數(shù)據(jù)輸入有效。技術(shù)范圍檢查相較于運(yùn)營(yíng)范圍檢查更加嚴(yán)格，若技術(shù)范圍檢查失敗，則認(rèn)為司機(jī)本次數(shù)據(jù)輸入有誤，通過(guò)回顯窗口紅色加號(hào)標(biāo)識(shí)通知司機(jī)數(shù)據(jù)未通過(guò)檢驗(yàn)，要求司機(jī)重新輸入。

2.12 主窗口新增菜單選項(xiàng)

在主窗口中新增保持調(diào)車(chē)和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)功能菜單選項(xiàng)。

2.12.1 保持調(diào)車(chē)

向車(chē)載主機(jī)發(fā)送保持調(diào)車(chē)指令。

2.12.2 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)功能

新增無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)功能窗口，該窗口中共有4個(gè)菜單選項(xiàng)：呼叫上一次RBC；短號(hào)碼；輸入RBC數(shù)據(jù)；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編號(hào)。

在基線(xiàn)3中，將基線(xiàn)2中RBC信息輸入窗口拆分為輸入RBC數(shù)據(jù)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編號(hào)兩個(gè)獨(dú)立窗口，并新增了呼叫上一次RBC和短號(hào)碼菜單。司機(jī)通過(guò)選擇呼叫上一次RBC，允許車(chē)載主機(jī)直接呼叫上一次連接成功的RBC設(shè)備，減少司機(jī)重復(fù)輸入RBC數(shù)據(jù)的工作量。短號(hào)碼功能根據(jù)新運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景需求增加。

2.13 司機(jī)號(hào)窗口中新增選擇車(chē)次號(hào)按鈕

在基線(xiàn)3的車(chē)載系統(tǒng)啟動(dòng)會(huì)話(huà)流程中，允許司機(jī)在輸入司機(jī)號(hào)之前進(jìn)行車(chē)次號(hào)輸入。

2.14 列車(chē)數(shù)據(jù)窗口

基線(xiàn)3中根據(jù)車(chē)載設(shè)備預(yù)先設(shè)置，可以通過(guò)3種方式實(shí)現(xiàn)列車(chē)數(shù)據(jù)的輸入。

1)固定式的列車(chē)數(shù)據(jù)輸入：列車(chē)數(shù)據(jù)輸入窗口應(yīng)只包含一個(gè)允許司機(jī)輸入列車(chē)類(lèi)型的輸入框，輸入類(lèi)型是幾個(gè)預(yù)先設(shè)置的代碼之一。每一個(gè)列車(chē)代碼應(yīng)代表一種列車(chē)數(shù)據(jù)的組合。一旦選定了列車(chē)代碼，車(chē)載設(shè)備不允許司機(jī)修改該列車(chē)類(lèi)型所對(duì)應(yīng)列車(chē)數(shù)據(jù)中的任何內(nèi)容。

2)可選式的列車(chē)數(shù)據(jù)輸入：列車(chē)數(shù)據(jù)輸入窗口包含一個(gè)或多個(gè)輸入框，允許司機(jī)輸入/修改指定的列車(chē)數(shù)據(jù)。

3)選擇切換式列車(chē)數(shù)據(jù)輸入：列車(chē)數(shù)據(jù)輸入窗口提供“固定式的列車(chē)數(shù)據(jù)輸入”和“可選式的列車(chē)數(shù)據(jù)輸入”之間切換的開(kāi)關(guān)。

通過(guò)上述3種方式使得列車(chē)數(shù)據(jù)輸入方式更加靈活、高效。

2.15 虛擬應(yīng)答器數(shù)據(jù)

虛擬應(yīng)答器數(shù)據(jù)輸入是本次基線(xiàn)3人機(jī)接口中新增功能，司機(jī)可以事先預(yù)存虛擬應(yīng)答器數(shù)據(jù)，在運(yùn)行過(guò)程中虛擬應(yīng)答器可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)定位而無(wú)需軌旁設(shè)備。

2.16 系統(tǒng)版本顯示

新增系統(tǒng)版本查詢(xún)窗口，方便司機(jī)或維護(hù)人員查詢(xún)當(dāng)前車(chē)載ATP系統(tǒng)運(yùn)行版本信息。

2.17 道口未保護(hù)顯示

增加道口未保護(hù)圖標(biāo)。

2.18 特定速度顯示功能

增加特定速度信息顯示，向司機(jī)顯示特定的速度提示。

2.19 變速點(diǎn)圖標(biāo)重疊情況下的顯示原則

當(dāng)出現(xiàn)符號(hào)/速度值顯示區(qū)域重疊時(shí)，使用以下規(guī)則。

PL23(目標(biāo)終點(diǎn)降速)圖標(biāo)速度覆蓋于PL22(降速點(diǎn))及PL21(升速點(diǎn))上。

PL22(降速點(diǎn))的圖標(biāo)速度覆蓋在PL21(升速點(diǎn))上。

2.20 NTC信息顯示

ETCS基線(xiàn)3中對(duì)國(guó)家列車(chē)控制系統(tǒng)（National Train Control，NTC）部分單劃分出一個(gè)章節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。歐洲鐵路列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)種類(lèi)繁多，雖然ETCS標(biāo)準(zhǔn)本身已經(jīng)解決歐洲鐵路互聯(lián)互通的一系列問(wèn)題。但是在各國(guó)國(guó)內(nèi)依然存在著各自本身已存在的一些列車(chē)控制系統(tǒng)，類(lèi)似于我國(guó)既有線(xiàn)相較于CTCS-3級(jí)系統(tǒng)。而各個(gè)國(guó)家本身NTC系統(tǒng)也一直未形成一種統(tǒng)一的供司機(jī)操作的人機(jī)接口，因此在同一趟列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)造成司機(jī)需要操作多種列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)人機(jī)界面。NTC人機(jī)接口的統(tǒng)一化，一方面能降低司機(jī)的操作復(fù)雜性，另一方面也為歐洲鐵路互聯(lián)互通提供進(jìn)一步的支持。

1）NTC信息顯示

當(dāng)列車(chē)運(yùn)行在SN模式時(shí)，NTC信息通過(guò)DMI默認(rèn)窗口進(jìn)行顯示。此時(shí)原默認(rèn)窗口中ETCS信息不再顯示。所有NTC對(duì)象的字體，縮進(jìn)，字和行間距與ETCS對(duì)象相同，但相比ETCS多了藍(lán)色、綠色、淺紅色、淺綠色4種顏色，且提示性閃爍方式也比ETCS更多樣。通過(guò)從車(chē)載主機(jī)收到的指示信息，可以在B3、B4、B5、C2至C6、G1至G10區(qū)域顯示圖片或者文字信息提示司機(jī)，其文本顯示區(qū)域、速度表盤(pán)區(qū)域、與ETCS保持一致。NTC的聲音可以根據(jù)各國(guó)要求進(jìn)行特定音頻的播放，也可以根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)采用多頻段聲音播放。速度監(jiān)控信息由車(chē)載主機(jī)告知相應(yīng)的顯示內(nèi)容和顯示方式。DMI同時(shí)向司機(jī)提供F8、F9、F10、H2、H3、H46可操作按鍵。司機(jī)進(jìn)行按鍵操作后，需要向車(chē)載主機(jī)發(fā)送相應(yīng)的鍵值消息供主機(jī)側(cè)處理。NTC等級(jí)圖標(biāo)可根據(jù)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)自行定義。

2）NTC窗口

在車(chē)載啟動(dòng)會(huì)話(huà)流程中，除了輸入ETCS需要的列車(chē)數(shù)據(jù)外，如果本國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)有額外數(shù)據(jù)需要，還應(yīng)提供窗口讓司機(jī)輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。在基線(xiàn)3中定義了這部分輸入窗口的通用需求。司機(jī)可以輸入單個(gè)或若干個(gè)車(chē)載設(shè)備支持的NTC數(shù)據(jù)，NTC數(shù)據(jù)輸入窗口與列車(chē)數(shù)據(jù)窗口類(lèi)似，但NTC數(shù)據(jù)輸入窗口的輸入內(nèi)容并不固定。具體的顯示內(nèi)容由本國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)發(fā)送，以滿(mǎn)足不同國(guó)家列車(chē)控制系統(tǒng)的NTC數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，提高系統(tǒng)可用性。當(dāng)司機(jī)選擇數(shù)據(jù)查看時(shí)，NTC數(shù)據(jù)窗口也作為一個(gè)獨(dú)立頁(yè)放于列車(chē)數(shù)據(jù)查看頁(yè)后。

3）NTC相關(guān)文本消息

新增NTC功能提示性的文本消息：NTC不可用、需要NTC數(shù)據(jù)、NTC制動(dòng)、NTC錯(cuò)誤，同時(shí)規(guī)定了上述文本生效和撤銷(xiāo)的時(shí)機(jī)。

2.21 啟動(dòng)會(huì)話(huà)流程調(diào)整

基線(xiàn)3中啟動(dòng)會(huì)話(huà)序列中進(jìn)行了如下調(diào)整：

允許在司機(jī)號(hào)窗口中選擇進(jìn)入車(chē)次號(hào)窗口。當(dāng)完成車(chē)次號(hào)確認(rèn)后，返回司機(jī)號(hào)窗口。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)部分流程進(jìn)行單獨(dú)說(shuō)明。

規(guī)定了窗口等待狀態(tài)顯示的時(shí)機(jī)。

3 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)ETCS基線(xiàn)3中人機(jī)接口部分的差異分析能夠發(fā)現(xiàn)，基線(xiàn)3相較于基線(xiàn)2對(duì)司機(jī)操作方式進(jìn)行了優(yōu)化，操作更加人性化，簡(jiǎn)易化。同時(shí)對(duì)歐洲多國(guó)鐵路之間NTC制式下的界面顯示進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，確保列車(chē)跨國(guó)運(yùn)行中界面顯示和人工操作統(tǒng)一，為歐洲各國(guó)鐵路互聯(lián)互通提供有效的支持。通過(guò)本文能為我國(guó)鐵路系統(tǒng)中人機(jī)接口交互的發(fā)展提供一些參考。