龐巴迪EBI Screen 2000列車自動監(jiān)控系統(tǒng)

董 俊

董 俊:深圳地鐵三號線運(yùn)營分公司 助理工程師 518173 深圳

EBI Screen 2000列車自動監(jiān)控 (ATS)系統(tǒng)，是龐巴迪INTERFLO干線鐵路信號系統(tǒng)和CITYFLO城市軌道交通信號系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制全線列車運(yùn)行，并為整個(gè)信號系統(tǒng)的故障診斷和系統(tǒng)維護(hù)提供幫助。

1 系統(tǒng)簡介

EBI Screen 2000列車自動監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、工作站和一些輔助設(shè)備 (如Gateway PLC等)組成。根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)備位置，可分為中心層和車站層，還可根據(jù)線路實(shí)際需要增設(shè)ATS后備中心層。深圳地鐵龍崗線ATS系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 深圳地鐵龍崗線ATS系統(tǒng)簡圖

1．中心層。中心層ATS系統(tǒng)，主要用以實(shí)現(xiàn)全線列車運(yùn)行的集中監(jiān)控，設(shè)備包括雙套熱備冗余的中心應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、時(shí)刻表編輯工作站、事故控制工作站、調(diào)度長工作站、行調(diào)工作站等。其主要功能有:時(shí)刻表管理、列車自動調(diào)整、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、列車自動追蹤、進(jìn)路功能、列車運(yùn)行圖、列車管理 (扣車、跳停等)、事件和報(bào)警、報(bào)告功能 (正點(diǎn)率計(jì)算、晚點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等)、權(quán)限管理等。此外，中心層還另設(shè)ATS培訓(xùn)系統(tǒng) (COTS)1套，用于故障模擬、操作員和時(shí)刻表編輯人員培訓(xùn)等。

2．車站層。車站層設(shè)備按區(qū)域分布，每個(gè)區(qū)域僅設(shè)置1臺應(yīng)用服務(wù)器，區(qū)域內(nèi)各站分別設(shè)置1臺操作員工作站 (LCW)和1臺維護(hù)工作站。與中心層相比，車站層不具備時(shí)刻表管理、報(bào)告功能、列車自動調(diào)整、列車運(yùn)行圖等功能。

3．后備中心層。ATS后備中心系統(tǒng)功能與中心層ATS系統(tǒng)功能完全一致，但未作冗余配置。在中心完全癱瘓的情況下，后備中心可直接接管全線行車組織和監(jiān)控工作。

2 系統(tǒng)主要功能及其特點(diǎn)

2.1 權(quán)限管理

2.1.1 權(quán)限配置

在EBI Screen 2000列車自動監(jiān)控系統(tǒng)中，操作員權(quán)限由角色和授權(quán)區(qū)域決定。系統(tǒng)角色決定操作員所能使用的功能，授權(quán)區(qū)域決定其可監(jiān)控的區(qū)域范圍。

在系統(tǒng)軟件配置中，角色與功能綁定，即系統(tǒng)為固定的角色配置了固定的功能。典型的系統(tǒng)角色有系統(tǒng)管理員、中心角色、觀察員、區(qū)域角色、技術(shù)員、維護(hù)員、時(shí)刻表編輯員等。

授權(quán)區(qū)域與聯(lián)鎖設(shè)備配置有關(guān)，典型的有聯(lián)鎖設(shè)備集中站控制區(qū)域、區(qū)域控制器控制區(qū)域等。深圳地鐵龍崗線授權(quán)區(qū)域劃分如表1所示。

2.1.2 控制權(quán)管理

系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)中心集中控制，也可實(shí)現(xiàn)車站分散控制，但對于同一授權(quán)區(qū)域，中心控制和車站控制不能同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)操作員角色和授權(quán)區(qū)域的配置不同，控制權(quán)可在中心操作員與本地操作員之間、中心操作員之間和本地操作員之間轉(zhuǎn)移。

2.2 列車自動調(diào)整

列車自動調(diào)整主要用于舒緩各種干擾對列車運(yùn)行的影響，組織列車按計(jì)劃運(yùn)行，同時(shí)，根據(jù)全線列車運(yùn)行的實(shí)際情況調(diào)整列車運(yùn)行追蹤間隔以避免列車過于聚集。

系統(tǒng)主要采用3種模式對列車運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整:

1．時(shí)刻表調(diào)整模式，使列車運(yùn)行盡量貼合計(jì)劃時(shí)刻表。

2．目標(biāo)追蹤間隔調(diào)整模式，使列車運(yùn)行追蹤間隔與設(shè)定值相等。

3．等間隔調(diào)整模式，使相鄰兩列車間的追蹤間隔相等。此外，系統(tǒng)還配有節(jié)能減噪模式，可在上述調(diào)整模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步調(diào)整全線列車運(yùn)行，以達(dá)到減少系統(tǒng)能耗和降低環(huán)境噪音的目的。

2.3 列車自動追蹤

列車追蹤是通過ATC和軌旁設(shè)備提供的列車檢測信息來識別系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的所有列車并維護(hù)其位置信息。通常，系統(tǒng)使用CBTC列車位置信息作為列車追蹤的基礎(chǔ)。對于非CBTC列車或無通信列車，則根據(jù)從聯(lián)鎖獲得的軌道占用信息和其他相關(guān)信息建立追蹤。

表1 深圳地鐵龍崗線授權(quán)區(qū)域劃分

對于單個(gè)指示故障，例如一個(gè)軌道區(qū)段故障、顯示一個(gè)錯(cuò)誤的位置或列車通過停車信號，系統(tǒng)仍會盡可能地正確跟蹤列車。

2.4 自動進(jìn)路

系統(tǒng)提供的自動進(jìn)路功能，包括自動進(jìn)、出段設(shè)置、自動折返設(shè)置以及時(shí)刻表進(jìn)路設(shè)置。系統(tǒng)將線路軌道 (或道岔)作為進(jìn)路觸發(fā)點(diǎn)，一旦列車占用該觸發(fā)點(diǎn)，進(jìn)路將自動排列。自動進(jìn)、出段進(jìn)路和自動折返進(jìn)路的觸發(fā)點(diǎn)是固定的，時(shí)刻表進(jìn)路的觸發(fā)點(diǎn)則可在編制時(shí)刻表時(shí)進(jìn)行配置。

2.5 接口功能

系統(tǒng)主要與ATO、聯(lián)鎖和其他外部子系統(tǒng)(如車輛段/停車場ATS系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、無線調(diào)度系統(tǒng)、自動化集成系統(tǒng)等)接口，用以傳遞進(jìn)路信息、列車識別號 (車次號、車體號等)、到站/離站信息、隧道阻塞信息、列車運(yùn)行方向等。典型的ATS系統(tǒng)與聯(lián)鎖之間的信息傳遞如圖2所示。

圖2 典型的ATS與聯(lián)鎖之間接口信息傳遞示意圖

通過與其他子系統(tǒng)接口，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)路自動排列、列車運(yùn)行調(diào)整等信號系統(tǒng)功能，同時(shí)可輔助實(shí)現(xiàn)車站自動廣播、無線調(diào)度、發(fā)車指示等外部子系統(tǒng)功能。

3 系統(tǒng)綜合評述

3.1 系統(tǒng)優(yōu)勢

系統(tǒng)所有工作站和服務(wù)器等硬件設(shè)備均為通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，無需專門生產(chǎn)，有利于備品備件采購。同時(shí)，工作站和服務(wù)器均采用Windows操作系統(tǒng)，軟件界面友好，操作員無需花費(fèi)過多時(shí)間便可熟練使用系統(tǒng)軟件。

中心操作員工作站之間、車站與區(qū)域ATS工作站 (包括操作員工作站和維護(hù)工作站)之間硬件和軟件配置本身并無差別，操作員可以在中心或本地與區(qū)域任意一臺工作站上使用專用賬戶登錄，對相應(yīng)控制區(qū)域列車實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控。中心各工作站之間或本地與區(qū)域各工作站之間可互為備用，增加了系統(tǒng)冗余，提高了系統(tǒng)可用性。

此外，整套系統(tǒng)通過冗余環(huán)網(wǎng)連接，既有利于資源共享，也方便對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。這樣，既可減小系統(tǒng)維護(hù)難度，也能有效地降低維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度。

3.2 系統(tǒng)不足

1．車站層和后備中心未采用冗余設(shè)計(jì)，單個(gè)設(shè)備故障可能使得整個(gè)系統(tǒng)不能正常使用。

2．與中心層或后備中心系統(tǒng)相比，車站層系統(tǒng)功能相對較少，且缺少時(shí)刻表、列車自動調(diào)整、運(yùn)行圖等行車輔助功能，不利于車站行車組織工作的開展。

3．系統(tǒng)部分功能暫未能根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中給行車指揮人員和運(yùn)營維護(hù)人員帶來一定不便。

4．系統(tǒng)硬件和軟件大多都是通用產(chǎn)品，尤其服務(wù)器、工作站和操作系統(tǒng)與民用設(shè)備幾乎沒有差別。此外，系統(tǒng)所有設(shè)備通過冗余環(huán)網(wǎng)與整個(gè)信號系統(tǒng)以及其他外部子系統(tǒng)相聯(lián)，在實(shí)現(xiàn)信息高速傳遞的同時(shí)，也給整個(gè)信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全防護(hù)(如防病毒等)帶來極大困擾。

4 結(jié)束語

EBI Screen 2000系統(tǒng)功能強(qiáng)大，擴(kuò)容性強(qiáng)，不僅能實(shí)現(xiàn)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，還可根據(jù)實(shí)際需要，兼容或輔助實(shí)現(xiàn)其他子系統(tǒng)的功能。當(dāng)然，由于其自身的特點(diǎn)，系統(tǒng)也還存在著如上所述的各種缺點(diǎn)，這些都還有待進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。

［1］ 張德明．CBTC制式下的ATS子系統(tǒng)研究［J］ ．鐵道通信信號，2009，45(12)．

［2］ 李紅建．地鐵信號系統(tǒng)中的自動信號功能分析［J］ ．鐵道通信信號，2006，42(2)．

［3］ 吳汶麒．城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)［M］ ．北京:中國鐵路出版社，1998．