雒亞娟

摘 要：ATS（Automatic Train Supervision）列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，是監(jiān)督列車運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行時(shí)刻表為列車運(yùn)行自動(dòng)建立進(jìn)路，并對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)施列車運(yùn)行管理等技術(shù)的總稱。采用分散與集中控制方式。通過(guò)采用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化功能，保證從聯(lián)鎖系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控到列車自動(dòng)跟蹤直至自動(dòng)進(jìn)路排列及自動(dòng)列車調(diào)整，確保地鐵可靠性運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：ATS；分散與集中控制；可靠性

1 概述

城市軌道交通列運(yùn)行車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control）是保證城軌交通運(yùn)行安全與可靠地重要系統(tǒng)。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATS是ATC系統(tǒng)的重要組成部分，為列車安全可靠、高效有序運(yùn)行提供保障，保證ATS系統(tǒng)的可靠性顯得尤為關(guān)鍵與重要[1]。

2 可靠性的定義

可靠性：元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、在一定條件下無(wú)故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性[2]。

3 硬件配置實(shí)現(xiàn)

西安地鐵一號(hào)線ATS系統(tǒng)由中心ATS與車站ATS構(gòu)成，采用分散與集中控制方式。設(shè)備分布地鐵全線網(wǎng)，均采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和耐用的工業(yè)部件，滿足24小時(shí)不間斷運(yùn)作條件，大大提高了設(shè)備的可靠性性能。

3.1 配置結(jié)構(gòu)

3.1.1 中心ATS

中心ATS作為地鐵ATS系統(tǒng)的控制核心，是基于標(biāo)準(zhǔn)的硬件和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。ATS服務(wù)器采用高性能服務(wù)器和LINUX操作系統(tǒng)，各個(gè)部件之間通過(guò)冗余以太局域網(wǎng)連接。ATS局域網(wǎng)中采用TCP/IP通信協(xié)議，用100M以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)路由功能。ATS系統(tǒng)中心服務(wù)器均采用雙機(jī)熱備冗余模式，避免了單點(diǎn)故障，保證一臺(tái)服務(wù)器故障時(shí)可以無(wú)縫切換到另一臺(tái)服務(wù)器工作，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)[3]。

3.1.2 車站ATS

車站ATS分為聯(lián)鎖站、設(shè)備集中站和一般站，聯(lián)鎖站配置有冗余熱備的處理服務(wù)器，用于采集由聯(lián)鎖和ATC提供的信息。同時(shí)在每個(gè)聯(lián)鎖站配有外部接口單元，用于采集其他外部子系統(tǒng)（如發(fā)車指示器）的信息，信息的傳輸采用光纖連接，其傳輸距離長(zhǎng)，衰耗小。

聯(lián)鎖站現(xiàn)地控制工作站采用雙屏顯示，當(dāng)其中一個(gè)顯示器故障時(shí)可切換至單屏顯示，從而避免了一個(gè)顯示器故障時(shí)不影響聯(lián)鎖站對(duì)設(shè)備的監(jiān)視與操作功能，此外，聯(lián)鎖站與設(shè)備集中站均配置培訓(xùn)維護(hù)工作站，用于監(jiān)視所控聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，亦可作為運(yùn)行中的現(xiàn)地控制工作站的備用工作站使用。

3.1.3 后備模式轉(zhuǎn)換

（1）正常運(yùn)行時(shí)：在正常運(yùn)行（中心ATS工作站工作）時(shí)，車站ATS工作站處于備用狀態(tài)。中心ATS系統(tǒng)匯集所有信息，如列車位置、進(jìn)路狀態(tài)、列車狀態(tài)、列車標(biāo)識(shí)、信號(hào)設(shè)備故障等。基于這些信息和運(yùn)行時(shí)刻表，中心ATS能夠自動(dòng)排列進(jìn)路，還能通過(guò)改變停站時(shí)間和站間運(yùn)行時(shí)間來(lái)自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行，對(duì)全線進(jìn)行控制。車站ATS系統(tǒng)接收來(lái)自聯(lián)鎖和ATC的表示信息，產(chǎn)生所有命令（比如列車進(jìn)路命令），但是其輸出是封鎖的。車站ATS工作站接收來(lái)自聯(lián)鎖和ATC表示和指示信息，包括正線列車運(yùn)行的車次號(hào)以及早晚點(diǎn)信息，并在人機(jī)界面顯示，此時(shí)不需要在工作站上進(jìn)行操作。（2）后備模式下的本地ATS：如果中央ATS故障，本地ATS自動(dòng)激活。本地ATS功能將確保可以像中央ATS一樣的自動(dòng)運(yùn)行，在后備模式下協(xié)助調(diào)度員實(shí)現(xiàn)列車按計(jì)劃運(yùn)行。ATS系統(tǒng)具有若干后備模式。當(dāng)控制中心發(fā)生通信中斷等故障時(shí)，后備模式會(huì)自動(dòng)啟用，中心ATS控制模式可以轉(zhuǎn)換到車站ATS控制模式，從而確保列車可以根據(jù)時(shí)刻表在ATS功能下繼續(xù)運(yùn)行如果由于某種原因，車站ATS的服務(wù)器發(fā)生故障，例如車站服務(wù)器的通信連接中斷，聯(lián)鎖的自動(dòng)進(jìn)路功能會(huì)自動(dòng)激活。聯(lián)鎖自動(dòng)進(jìn)路功能可以根據(jù)軌道區(qū)段的占用情況排列預(yù)定義的進(jìn)路。最底層的后備模式是人工操作。在沒(méi)有任何其他自動(dòng)化功能支持的情況下，聯(lián)鎖站信號(hào)設(shè)備室的車站操作員可以在車站ATS工作站上進(jìn)行人工操作，即車站采用路票的方式，人工確認(rèn)兩車站區(qū)間只能進(jìn)入一列電客車，確保列車運(yùn)營(yíng)安全可靠。

3.2 硬件配置維護(hù)

ATS系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的硬件和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器單元和網(wǎng)絡(luò)部件均采用雙機(jī)熱備冗余配置，一臺(tái)服務(wù)器或者一個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可以自動(dòng)無(wú)縫切換到備用的服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)，從而提高系統(tǒng)的可靠性與安全性，對(duì)運(yùn)行不產(chǎn)生任何影響。

4 軟件實(shí)現(xiàn)

（1）操作員分配操作權(quán)限和操作區(qū)域。通過(guò)軟件配置，對(duì)于不同操作員進(jìn)行操作權(quán)限的劃分，避免了操作員在操作過(guò)程中的超范圍操作，中心調(diào)度操作員具有對(duì)全線設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的權(quán)利，聯(lián)鎖集中站操作員僅允許操作聯(lián)鎖監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的相關(guān)車站設(shè)備，一般車站操作員只能對(duì)本站的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視的功能，不能對(duì)其進(jìn)行相關(guān)操作。操作員在其授權(quán)范圍內(nèi)進(jìn)行操作。訪問(wèn)權(quán)限由操作員登錄后，獲取的有效控制區(qū)域來(lái)決定。（2）聲光報(bào)警。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障或者操作不符合邏輯運(yùn)算時(shí)，會(huì)立即顯示報(bào)警信息，這些指示可以用聲光的手段來(lái)表現(xiàn)。報(bào)警顯示會(huì)自動(dòng)更新并要求用戶進(jìn)行確認(rèn)。故障元件將受到限制直到故障排除。操作員的每個(gè)動(dòng)作（操作/命令）都會(huì)有結(jié)果響應(yīng)（顯示）。這些響應(yīng)可以是聽(tīng)覺(jué)或/和視覺(jué)的表示，系統(tǒng)以此通知操作員操作正確與否。操作員將對(duì)工作站的控制行為負(fù)責(zé)。（3）在線進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和維修。ATS系統(tǒng)故障時(shí)，如果故障設(shè)備距離維修人員較遠(yuǎn)，可以通過(guò)遠(yuǎn)程登錄的方式，在線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)維護(hù)與維修，節(jié)約了故障處理的路程消耗時(shí)間，降低了故障晚點(diǎn)的概率，快速可靠地確保全線網(wǎng)設(shè)備正常運(yùn)行。（4）在功能失效時(shí)采用自啟動(dòng)的備用部件。常用系統(tǒng)軟件及接口程序，含有自動(dòng)看門(mén)狗程序及自啟動(dòng)腳本，當(dāng)前運(yùn)行中的進(jìn)程故障異常下線時(shí)，觸發(fā)看門(mén)狗程序及自啟動(dòng)腳本，自動(dòng)重新啟動(dòng)備用部件。（5）全自動(dòng)功能。列車自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)；自動(dòng)進(jìn)路排列系統(tǒng)；列車自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)：a.中央和本地模式下根據(jù)偏離時(shí)間計(jì)算的時(shí)刻表調(diào)整；b.中央控制模式下的運(yùn)行間隔調(diào)整。（6）模擬仿真。ATS系統(tǒng)配備培訓(xùn)工作站，配置模擬PC從控制系統(tǒng)的角度進(jìn)行列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)模擬仿真。它的舒適友好界面以及交互式操作給操作員帶來(lái)很多便利。模擬PC類似工作站人機(jī)界面在屏幕上顯示軌道布置圖，包括聯(lián)鎖軌旁元件、站臺(tái)、屏蔽門(mén)等。聯(lián)鎖元件根據(jù)實(shí)際狀態(tài)來(lái)顯示，與正常運(yùn)行中的工作站顯示一致。通過(guò)模擬仿真軟件可以在模擬PC進(jìn)行簡(jiǎn)單常用的操作，如排列進(jìn)路、操作道岔、設(shè)置扣車與調(diào)停等，還能進(jìn)行人工進(jìn)行添加列車模擬列車的動(dòng)態(tài)運(yùn)行，顯示道岔區(qū)段空閑/占用狀態(tài)。

5 系統(tǒng)屬性

（1）可延伸性、擴(kuò)展性。中心ATS 將整個(gè)“控制系統(tǒng)”的任務(wù)劃分成功能模塊，并且能隨意地在硬件上分布。相當(dāng)部分的功能可以同步執(zhí)行，從而大大提高了處理速度。在線路延伸或者要求更高級(jí)別的自動(dòng)化時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)添加硬件和軟件來(lái)擴(kuò)展，以便于后期地鐵線路的延展與全線系統(tǒng)升級(jí)。（2）以太網(wǎng)冗余。以太網(wǎng)采用三層結(jié)構(gòu)組成，雙網(wǎng)熱備冗余，運(yùn)用環(huán)狀冗余連接外部接口單元、聯(lián)鎖、ATC系統(tǒng)和中心ATS系統(tǒng)。如果一個(gè)以太網(wǎng)通道發(fā)生故障，可以用第二條通道繼續(xù)連接。每個(gè)LAN網(wǎng)段通過(guò)獨(dú)立的以太網(wǎng)交換機(jī)來(lái)連接，確保了一個(gè)交換機(jī)發(fā)生故障不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

6 結(jié)束語(yǔ)

西安地鐵一號(hào)線ATS系統(tǒng)通過(guò)硬件與軟件的雙重?zé)醾淙哂嗯渲?，以及無(wú)擾自動(dòng)切換功能，在網(wǎng)絡(luò)上采用彈性分組環(huán)結(jié)構(gòu)滿足城市軌道交通地鐵平安運(yùn)營(yíng)需求。

參考文獻(xiàn)

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