如何看待中车的列车自主运行系统（TACS）？其优势与挑战何在？

中车的列车自主运行系统（TACS）是一种基于车车通信的轨道交通信号控制系统，具有自主触发进路、自主调整运行、自主列车防护和自主资源管理等优势。与传统CBTC相比，TACS简化了系统架构，减少了轨旁设备的布置和接口复杂度，提高了通信决策效率和行车组织灵活性。同时，TACS引入了虚拟编组概念，可进一步缩短行车间隔，提升线路运能。然而，TACS也面临一些挑战。目前还没有正式采用TACS的已运营线路，其可靠性和实际效果有待观察。此外，TACS依赖于列车自主定位，但目前技术仍无法实现非常精确的定位。TACS以车载为中心的思想要求列车随时应对各种复杂情况，增加了列控系统设计的复杂度和程序编写难度。同时，缺少基于轨道电路或计轴的降级后备模式，车载OBC故障可能导致列车失控。总的来说，TACS作为一种创新的轨道交通信号控制系统，具有很大的发展潜力和应用前景。但要实现大规模商用，还需要不断优化技术、完善系统设计，并在实际运营中进行充分验证和改进。

之前正好对这个比较感兴趣研究了一段时间，偶然看见这个提问就从相对业余的角度回答一下吧，如有不严谨之处敬请指正。

首先纠正一下题主，中车自己不搞TACS(当然株洲所底下有自主研发的CBTC信号系统tSafer-UC1000，也不排除后面会跟进TACS)，但中车为此提供了整车车辆平台，目前国内主要有卡斯柯和富欣智控提供有可商用TACS产品(如：骐骥TRANAVIQiji)，其它信号厂商如十四所恩瑞特、自仪泰雷兹和交控科技也在跟进研究实现产品化。

背景：目前城市轨道交通的发展大方向无外乎是“无人自动化”、“四网融合”和智能运维，细分到其中的列控与信号系统则包括5G车地、互联互通式i-CBTC、TACS、跨界GTCS等等方向。其中基于车车通信的列车自主运行系统TACS受到了不少关注，一方面在某些大城市主要轨道交通干线，客流量激增导致现有列车追踪间隔极限无法进一步满足客流需求，运能提升陷入瓶颈；另一方面随着GoA3/4FAO全自动无人驾驶技术的推广，对列车运行安全可靠性以及智能化自动化程度有了更高要求。国外包括韩国铁路研究所KRRI的ATCS、欧洲的Roll2Rail/Shift2Rail项目以及阿尔斯通ALSTOM的UrbalisFluence，都是基于车车通信的思想研制的下一代轨道交通信号控制系统。

特点：首先简单阐述一下传统基于车地通信的CBTC控车主要原理。传统CBTC地面轨旁设备组成主要包括中央ATS(OCC控制中心)、计算机联锁CBI、区域控制器ZC，与车载VOBC通过数据通信子系统DCS进行通信。列车在正线运行时，需要时刻向ZC汇报当前位置，ZC对此进行汇总监视，计算后车与前车距离移动授权MBA并报告给ATS和CBI，CBI根据线路资源向后续列车分配进路控制道岔等，ZC再通过DCS向列车VOBC发布移动授权，列车据此通过车载ATP和ATO进行加减速制动等(不同信号厂家产品此过程可能略有差异)。

可以看出，传统CBTC在控车过程中，需要经过CBI和ZC之间多次数据通信交换，众所周知信息交换过程越复杂系统出错的可能性就越高，这使得整个信号系统变得脆弱(如请求/确认机制的任何环节的中断都可造成整个流程的死锁)。同时，当CBTC尤其是扮演核心地位的CBI和ZC因故障发生降级进入后备模式会出现CBTC和降级模式列车混跑情况，轨旁设备复杂会降低整体信号系统的可靠性出现一些预料外后果，或者因车辆故障晚点导致整个运行图时刻表混乱时，需要依赖OCC进行人工调度纠偏无法快速恢复正常，整条线路可能会陷入较长时间混乱影响行车秩序。

对此TACS进行了改善，相比于传统基于车地通信的CBTC取消了CBI和ZC，将其合二为一挪到了列车上变为车载控制器OBC，同时剩余轨旁设备集成为目标控制器OC负责对道岔区段等实体资源进行控制，大大精简了系统结构减少了轨旁设备的布置和接口复杂度。

下面简单阐述一下TACS的主要控车过程：(1)列车从中央ATS获取预先编排好的时刻表运行图或实时人工进路(时刻表可在每日列车上线运行时预先下载好)，并根据线路信息自动计算行进和停站计划。(2)OC实时登记列车信息和道岔进路等资源占用情况，并向列车反馈执行列车动作命令。(3)列车在正线行驶时，车载OBC直接向邻车报告和获取位置、获得邻车区段资源占用和释放信息、向邻车申请资源占用，同时向OC汇报登记位置并查询道岔区段等实体资源的占用情况。根据自主计算的进路通过车载CCU、BCU、TCU计算牵引制动曲线进行控制。(4)OC对实体资源状态进行监控和控制，同时接受来自OCC的临时操作命令如限速、扣车跳停、临时交路、人工进路排布等。

优势：可以看出，TACS相比传统CBTC大大精简了系统架构，简化了列车运行过程中的信息交换过程。如别的回答所说，这个改变对普通乘客是没有影响的(感知不强)，但对于建设、运营和维护主体来说可谓是颠覆性改变。其实现了自主触发进路、自主调整运行、自主列车防护、自主资源管理。具体来说：

(1)实现了“以资源为中心，以车载为主导”。具体来说就是所有的轨道实体要素如道岔、轨道区段等都被抽象为简单的轨道资源，交由OC来控制。车载OBC根据行车意图直接向前后车及OC查询资源占用和释放情况，并据此申请占用和释放移交行车资源，从被动获得进路和移动授权转向实现自主进路触发和移动授权计算，行车更灵活高效。地面轨旁设备的精简，也降低了建设成本投资。

(2)从“车-地-车”简化为“车-车”和“车-地”双链路协作的直接通信，并以车车通信为主。无疑这使得整个系统的通信决策效率更高，配合4GLTE-M或5GNR-R大容量通信承载，实现更复杂的控制和更丰富的数据传输。地面设备不再承担控车的大部分任务，降低故障率的同时减轻了人工处理故障的工作量，使得维护和调试更简单。

(3)更灵活高效的行车组织与主动安全防护。线路信息随OBC移到了车载上，使得列车“更聪明”，面对突发状况如前后车故障、地面设备故障或晚点时能够自动调整行车计划和进路，无需人工干预行车更灵活，列车主动进行安全防护。同时随着UTO全自动运行的普及，车辆和信号设备融合程度加强，系统反应更灵敏(如紧急制动触发时间相比CBTC缩短33%)，ATO牵引制动反应更快增强了乘客乘坐舒适度，OBC可实现列车运行全过程管理，如列车唤醒、上线运行、自动停站、折返、下线、洗车和调车等。

(4)更短的行车间隔。TACS同时引入了“虚拟编组”的概念，通过车车通信无线重联实现了多车组队行进，将行车间隔缩短到了极限，可在不停车的情况下进行编组和解编。此外由于TACS通过车车通信实现了列车之间直接报告位置，行车间隔相比移动闭塞CBTC可进一步缩短，以上海地铁3/4号线共线段为例，当采用CBTC时行车能力为33对/时，而采用TACS时行车能力最大可提升到37对/时，关键指标提升27%。同时TACS具备穿梭和任意点折返功能，相比CBTC折返能力最高可提升45%，可为间隔缩短进一步提供条件，配合UTO实现最大化线路运能。

(中车发布的这个科普短片推文介绍的当然也很详细，我可能阐述的有些乱)

由此看来，实际上TACS比较接近于我们在地面公路上驾车的思想模式(或者说有点类似于地面有轨电车的交互式路权优先机制)。比如我们开车前往某地，出门时首先需要在地图上查一下路线怎么走，沿途会遇到哪些设施比如多少个红绿灯路口、高速收费站、快速路节点、主要地标等等。制定好路线计划之后估算一下大概用时，到了计划出发时间我们就开车出发。在路上行驶时，我们需要边开车边观察道路上其它车辆的情况，比如前车需要在路口拐弯，那他就会打转向灯变道进入转向道等待，此时我们领会到他的意思就要进行避让或跟随。我们自己开车要是变道拐弯也会打灯提示其他车辆。如果开车时导航开着并且联网，那么上面可以显示前方路段路况如何，如果前方发生事故拥堵，那我们可能会考虑是否要换条路绕道而行避免拥堵。同时，我们驾车也不再限定于单独一条路，跨线运行转到别的道路上也是非常轻松的事。

面临的问题：首先就是目前还没有正式采用TACS的已运营线路(好像国外也没有)，其可靠性和实际效果还有待观察。虽然富欣智控联合中车四方在青岛地铁6号线上进行了项目试验并成功通过专家组验收，但我注意到无论是富欣智控JeRailTACS还是卡斯柯的骐骥TRANAVIQiji似乎都没有进行SIL4级别安全认证，这对于成熟的大范围推广商用的轨道交通信号控制系统来说是必备条件。

此外，目前城市轨道交通列车大部分均在地下隧道行驶，受制于技术仍然无法实现自主导航和非常精确的定位，这对依赖于列车自主定位的TACS是一个挑战。同时，TACS由于采用了以车载为中心的思想，这就要求列车在复杂的行车环境中随时应对任何可能的情况如各种非正常故障模式、非预期运行场景等，随之带来的就是列控系统设计的复杂度提高和程序编写难度的加大，这又导致了系统复杂性增高可靠性降低，不得不说是个很大的挑战。

另外，由于缺少基于轨道电路或计轴的降级后备模式，车载OBC故障无疑是致命的，列车将会直接失控瘫痪“趴窝”(当然了OBC应该是冗余布置的，这种可能性很小)。想到再补充

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