遠(yuǎn)程重啟在信號CBTC系統(tǒng)維護(hù)中的應(yīng)用

趙旻杰，張 郁，朱利敏，朱 莉，王厲珘

（上海地鐵維護(hù)保障有限公司，上海 200031）

1 概述

擁有城市軌道交通的城市中，絕大多數(shù)城市都在嘗試無人駕駛技術(shù)。全球已經(jīng)有732 km 的無人駕駛線路分布在35 個(gè)不同的城市?；跓o人駕駛信號系統(tǒng)（FAO）的無人駕駛技術(shù)將得到廣泛運(yùn)用。因此，提高信號系統(tǒng)的維護(hù)效率，快速解決信號設(shè)備故障帶來的運(yùn)營影響，是維保單位需要考慮的首要問題。

如圖1 所示，在GOA4 或者GOA3 系統(tǒng)中，當(dāng)信號系統(tǒng)檢測到部分設(shè)備故障時(shí)，會引發(fā)列車運(yùn)行的中斷。但是，在實(shí)際情況中，有些故障可能不是真正的設(shè)備故障問題，或者只是瞬間的干擾引起的，這些可以由中央操作人員遠(yuǎn)程管理，向信號系統(tǒng)控制器發(fā)送重啟指令，以恢復(fù)列車運(yùn)行。因此，在基于FAO 的信號系統(tǒng)當(dāng)中，遠(yuǎn)程重啟功能對于線路的運(yùn)營維護(hù)具有快速有效的作用。

2 遠(yuǎn)程重啟功能的需求分析

2.1 軌旁子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程重啟

軌旁設(shè)備分布在線路側(cè)較多且一旦故障影響范圍廣、危害性大，通過遠(yuǎn)程重啟的合理使用可以極大程度緩解故障對現(xiàn)場的運(yùn)營的壓力。

同時(shí)，信號系統(tǒng)設(shè)備作為行車安全設(shè)備，安全要求高。因此，遠(yuǎn)程重啟功能不能影響信號系統(tǒng)整體的功能，不能因?yàn)檫h(yuǎn)程重啟自身的設(shè)備故障對既有運(yùn)營設(shè)備產(chǎn)生影響。因此，對車站列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS)、區(qū)域控制器(ZC)、聯(lián)鎖設(shè)備中的主備機(jī)應(yīng)具備一鍵停電、送電的功能。

圖1 IEC 62267定義的城市軌道交通自動化等級Fig.1 IEC 62267 classification of urban rail transit automation

同時(shí)，遠(yuǎn)程重啟設(shè)備本身應(yīng)具備高可靠性和可維護(hù)性。

2.2 車載子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程重啟

車載設(shè)備主要安裝在列車上，現(xiàn)場維護(hù)人員每天夜間需要對列車上的車載控制器進(jìn)行重啟檢修，工作量很大。為減少檢修工作量，提高檢修工作效率，車載控制器的遠(yuǎn)程重啟主要用于車載的日常維護(hù)，遠(yuǎn)程重啟由中央ATS 人工控制單車重啟或者批量重啟。

由于車載控制器是車輛安全行車的直接控制設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)限制列車在停車庫、存車線停車時(shí)通過中央ATS 維護(hù)工作站進(jìn)行遠(yuǎn)程。車載系統(tǒng)在接受到重啟指令后，將對外部輸入、輸出接口進(jìn)行檢測，對車載內(nèi)部程序進(jìn)行初始化。整體重啟完成后，車載自身定位、輪徑數(shù)據(jù)將仍然保存，不影響第二天正常運(yùn)營。

3 遠(yuǎn)程重啟功能設(shè)計(jì)

3.1 可靠性設(shè)計(jì)

為滿足遠(yuǎn)程重啟的需求，采用如圖2 所示的設(shè)計(jì)方案。在雙套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)構(gòu)建各自獨(dú)立的兩路通信網(wǎng)絡(luò)鏈路（操作終端→中心校驗(yàn)服務(wù)器→硬件控制器→被控設(shè)備），保證信息傳輸?shù)莫?dú)立性、隔離性。

中心校驗(yàn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，保證在一臺服務(wù)器宕機(jī)的情況下，另外一臺服務(wù)器能夠維持系統(tǒng)正常工作。而且，為確?？刂菩盘栐O(shè)備電源斷電過程中，信號設(shè)備的冗余路能夠正常工作，設(shè)計(jì)滿足如下的要求：

1）同一個(gè)的信號設(shè)備的A、B 機(jī)而言，無論何種情況下，只能控制斷開二者之間的一路；

2）對于同時(shí)多個(gè)設(shè)備的通斷命令下發(fā)，命令下發(fā)操作必須按照一路一路下發(fā)命令，不能一次命令下發(fā)包括多個(gè)設(shè)備的控制命令，也就是說一次操作只能重啟一個(gè)對象設(shè)備。

圖2 遠(yuǎn)程重啟設(shè)備設(shè)計(jì)方案Fig.2 Design scheme of remote restart equipment

3.2 可維護(hù)性設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程重啟系統(tǒng)主要通過對被控對象的電源空開進(jìn)行機(jī)械操作，一旦可編程邏輯控制器（PLC）發(fā)出斷電指令，PLC 所控制的電機(jī)正轉(zhuǎn)通過連桿帶動電源空開進(jìn)行斷電，當(dāng)PLC 再次發(fā)出上電指令時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)通過連桿帶動電源空開進(jìn)行上電。

基于控制端的上述原理，只要將機(jī)械連桿拆除，就能在不影響日常運(yùn)營的情況下對遠(yuǎn)程重啟設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)上比較簡便。具體的設(shè)計(jì)方案如圖3 所示。

將PLC-B 控制的KA1B 繼電器節(jié)點(diǎn)串入電機(jī)動作回路，只有在PLC-B 收到動作指令后，才能通過KA1B 繼電器勵(lì)磁，同時(shí)輸出控制命令和電機(jī)回路上電。此方案有效避免在沒有人員操作情況下的重啟設(shè)備誤動作可能性。

4 案例分析

17 號線車載控制器采用卡斯柯自主化iCC200型車載控制器，包括列車自動防護(hù)（ATP）和立車自動運(yùn)行（ATO）兩部分功能，負(fù)責(zé)列車的安全防護(hù)和自動駕駛。系統(tǒng)采用2 乘2 取2 安全冗余配置，車頭車尾各配置一套車載控制器。

圖3 遠(yuǎn)程重啟電路方案Fig.3 Circuit scheme of remote restart

中心ATS 發(fā)送車載（CC）遠(yuǎn)程重啟請求，CC根據(jù)自身的狀態(tài)來決定是否滿足重啟的要求，當(dāng)滿足重啟要求時(shí)，CC 執(zhí)行軟重啟，重啟時(shí)進(jìn)行軟硬件的自檢，組合測試，將自檢的結(jié)果發(fā)送給維護(hù)管理系統(tǒng)。該功能的實(shí)現(xiàn)可有效減少人員上車日檢的工量由原來的4 h 降低為30 min，且維護(hù)準(zhǔn)確性、效率顯著提升。

5 結(jié)論

遠(yuǎn)程遙控技術(shù)原先在電力（SCADA）專業(yè)已經(jīng)得到成熟應(yīng)用，但其技術(shù)功能運(yùn)用到信號系統(tǒng)尚屬于首次，通過這種跨專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用，卓有成效滿足現(xiàn)場應(yīng)急處置的需求，提高車載的維護(hù)效率，豐富的故障處置的手段，為今后信號系統(tǒng)的全生命周期維護(hù)提供了新的思路。