天津地鐵2、3號線大小交路功能系統(tǒng)改造方案

摘要：隨著城市軌道交通客流、線路的變化，為適應客流變化需對早期線交路方式進行升級改造。本文以天津地鐵2、3號線為例，主要從信號系統(tǒng)改造的概況、技術方案和實施策略等方面進行探討。

關鍵詞：軌道交通;ATS;大小交路

中圖分類號：U231.7 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

為實現天津地鐵2、3號線大小交路套跑情況下站臺PIS（乘客信息系統(tǒng)）、PA（廣播系統(tǒng)）動態(tài)目的地顯示及播報功能，需對兩條線的ATS（列車自動運行監(jiān)控系統(tǒng)）、PIS、PA間的接口協(xié)議及配套設備進行改造。

1 天津地鐵2、3號線概況

天津地鐵2、3號線ATS、PIS與PA系統(tǒng)在大小交路套跑行車組織情況下，無PIS系統(tǒng)動態(tài)顯示及PA系統(tǒng)動態(tài)播報目的地信息。為提升客運服務質量，滿足列車大小交路運行、段場連接車站清客回段時的客運組織要求，需對2、3號線所涉及的ATS、PIS、PA系統(tǒng)進行升級改造。

1.1 既有ATS系統(tǒng)描述

2、3號線采用龐巴迪CITYFLO 650 ATS系統(tǒng)，使用PLC（可編程邏輯控制器）為外部子系統(tǒng)提供數據。系統(tǒng)所用外部接口協(xié)議未包含列車旅程目的地信息，無法滿足大小交路套跑行車組織情況下PIS、PA動態(tài)目的地信息提供需求，且現有接口硬件設備不具備協(xié)議擴展條件。

1.2 PIS-ATS系統(tǒng)接口描述

PIS-ATS接口是PIS和ATS之間的信息通道，ATS向PIS系統(tǒng)發(fā)送首末班車信息、列車到站信息、列車緊急信息，PIS向ATS發(fā)送PIS心跳信息或請求PIS首末班車信息。中心ATS通過MODBUS TCP OPC服務器，與PIS設備進行通信。這些設備中有一個PLC網關，用于中心ATS與外部子系統(tǒng)之間的信息交換。中心ATS與外部子系統(tǒng)負責讀寫各自的保持寄存器。系統(tǒng)接口協(xié)議是基于RJ45連接的MODBUS TCP/IP協(xié)議。ATS通訊設備配置為從機，PIS通訊設備配置為主機。

1.3 PA-ATS系統(tǒng)接口描述

PA-ATS接口是PA和ATS之間的信息通道，ATS向PA發(fā)送首末班車信息、列車到站信息、列車緊急信息，PA向ATS發(fā)送廣播系統(tǒng)心跳信息。系統(tǒng)接口協(xié)議是基于RS-422連接的MODBUS協(xié)議。ATS通訊設備配置為從機，PA通訊設備配置為主機，其接口原理同PIS-ATS接口一致，接口位置在車站。

2 技術改造方案

2.1 PIS專業(yè)的接口改造

為確保對既有線路的運營影響最小化，在ATS與外部接口之間增設網關服務器設備，該設備負責收集ATS系統(tǒng)PLC中的相關列車到站信息，并轉發(fā)給PIS。改造后，PIS不再直接從原PLC獲取數據，改為從網關服務器中獲取數據，網關服務器從PLC中收集相關信息，并完成車站與到站列車的對應處理，最終寫入網關服務器的對應保持寄存器中供PIS讀取。PIS配套對其軟件進行修改，以解析ATS發(fā)來的終點站信息，并在顯示屏上生成對應的動態(tài)目的地顯示[1]。

2.2 廣播專業(yè)的接口改造

目前ATS系統(tǒng)與PA的接口通過設置于各個車站的ATS-RTU（遠程控制終端）提供，對現有的PA軟件進行升級，將現有的ATS與PA在各個車站的接口升級為中心統(tǒng)一接口，由網關服務器集中向PA提供。網關服務器從PLC中收集相關信息，并完成車站與到站列車的對應處理，最終寫入網關服務器的對應保持寄存器中供PA讀取。PA需對其中心及本地的軟件進行修改，以從中心統(tǒng)一獲取ATS提供的廣播觸發(fā)及終點站信息，并下發(fā)對應車站的本地設備，觸發(fā)對應的廣播信息。

2.3 改造后的ATS與PIS/PA物理接口

網關服務器采用交叉連接的方式與現有的接口交換機相連。每條線各設置2臺網關服務器，互為冗余，物理連接圖如圖1所示。網關服務器采用冗余配置，滿足無縫切換。每臺網關服務器同時與兩臺接口交換機連接，任何一臺網關服務器為主機時，兩臺交換機上的PIS/PA均可訪問到網關服務器主機地址。

3 實施策略

根據上述技術方案，以保障正常運營為前提，本項目實施分為4個階段：網關服務器搭建與現場調試、模擬測試、接入測試及正式升級接入[2]。

3.1 網關服務器搭建與現場調試

本階段主要在2、3號線中心信號機房內完成網關服務器設備安裝及上電測試，并在網關服務器上完成相關的軟件參數配置。建立新設備至既有ATS機柜內部網絡通道，完成網絡配置。

3.2 網關服務器模擬測試

網關設備安裝配置完成后，將通過模擬環(huán)境測試網關服務器與外部接口系統(tǒng)接口協(xié)議及數據的正確性，在本階段，將采用模擬器來模擬產生真實的列車數據，并通過正式網關服務器軟件完成數據的采集、組合并轉發(fā)。

3.3 網關服務器接入測試

上述步驟完成后，將進行真實系統(tǒng)環(huán)境接入網關服務器測試，并在接入后，驗證系統(tǒng)接口功能聯動的正確性。測試將分為兩個步驟完成：

（1）網關服務器接入。在外部接口交換機上開放備用端口，將網關服務器接入，之后測試網關服務器與PLC設備之間的通信，并驗證網關服務器是否可正確地從中心PLC獲取數據。本階段將首先利用夜間完成網關服務器接入，在確保不會對既有系統(tǒng)產生任何影響后，將網關服務器持續(xù)接入到外部接口交換機上，以便觀察在真實列車數據下，其運行的穩(wěn)定性。本階段利用2個夜間天窗點完成網關服務器接入，之后利用1周時間進行在線觀察。（2）接口功能聯調。在上一階段完成后，將利用夜間天窗時間，完成PIS/PA系統(tǒng)軟件升級，并實際跑車對接口功能進行驗證。

3.4 正式升級接入

在上述測試均完成后，利用夜間天窗時間將各個系統(tǒng)正式升級/接入，并開展實際跑車測試驗證，正式實現功能需求。

4 結語

本改造工程以不影響既有線路正常運營為根本原則，充分考慮運營安全，并結合線路改造實際情況，確定改造技術方案，為改造工程的順利開展和實施提供了重要技術支撐和保障。本項目已于2019年11月正式驗收合格并投入運營。

參考文獻

[1] 孫希艷.簡談地鐵運營線信號系統(tǒng)改造相關技術和控制措施[J].鐵路通信信號工程技術，2015（4）：70-73.

[2] 于雪松.天津地鐵1號線信號系統(tǒng)改造工程技術方案[J].數字通信世界，2018（4）：20+111.

收稿日期：2020-05-08

作者簡介：吳榮斌（1985—），男，陜西渭南人，研究生，工程師，研究方向：軌道交通信號、通信。