全自動運(yùn)行線路備用控制中心的配置與管理

蘇志恒 陳 璇

(成都地鐵運(yùn)營有限公司，610081，成都 ∥ 第一作者，高級工程師)

地鐵全自動運(yùn)行線路的控制中心包括主用控制中心(OCC)和備用控制中心(BOCC)，集遠(yuǎn)程控制和全線集中監(jiān)控功能于一體。其中，BOCC為OCC核心功能的冗余配置，極為重要。

本文對BOCC的功能定位及系統(tǒng)配置、OCC的系統(tǒng)冗余性及應(yīng)急處置流程等進(jìn)行分析探究。

1 BOCC的功能定位及系統(tǒng)配置

1.1 BOCC功能定位

全自動運(yùn)行系統(tǒng)的自動化等級為GoA 4級。其BOCC在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)級獨(dú)立冗余方面有較高的需求。BOCC主要功能定位為：面對自然災(zāi)害、恐怖襲擊或其他突發(fā)事件時，一旦發(fā)生OCC完全喪失功能或與外部通信完全中斷等極端情況，BOCC將接替OCC的指揮調(diào)度權(quán)，繼續(xù)組織全線的運(yùn)營，盡量減小線路運(yùn)行受到的影響。因此，BOCC應(yīng)保持在線熱備狀態(tài)，并具備OCC的全部監(jiān)控和服務(wù)功能。此外，OCC與BOCC宜設(shè)置于不同場段，以盡量減小大面積停電等區(qū)域性極端故障或?yàn)?zāi)害同時影響2個控制中心正常工作的概率。

1.2 BOCC系統(tǒng)配置

全自動運(yùn)行線路OCC的系統(tǒng)完全參照既有線進(jìn)行配置，具有較完善的功能和較高的安全可靠性。在具備OCC的全部監(jiān)控和服務(wù)功能的運(yùn)營需求前提下，BOCC后臺系統(tǒng)配置應(yīng)參考OCC按照1∶1冗余設(shè)計，BOCC前端功能終端需滿足控制中心調(diào)度員對全自動運(yùn)行線路的行車指揮、信號系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、車輛系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、電力環(huán)控系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測等工作需求,面對交流乘客服務(wù)的總體需求，應(yīng)至少設(shè)置1個行車調(diào)度崗位的配套設(shè)備、1個車輛調(diào)度崗位的配套設(shè)備、1個電力環(huán)控調(diào)度崗位的配套設(shè)備、1個乘客調(diào)度崗位的配套設(shè)備及1個值班主任崗位的配套設(shè)備。

2 OCC/BOCC系統(tǒng)的冗余性分析

2.1 接口冗余性

全自動運(yùn)行線路OCC/BOCC核心系統(tǒng)在設(shè)備硬件冗余的基礎(chǔ)上，需要充分考慮接口冗余性。以最為重要的ATS(列車自動監(jiān)控)系統(tǒng)為核心，與全自動運(yùn)行場景聯(lián)動緊密相關(guān)的PA(公共廣播)系統(tǒng)、PIS(乘客信息系統(tǒng))、專用無線系統(tǒng)及ISCS(綜合監(jiān)控系統(tǒng))等均采用交叉互聯(lián)方式進(jìn)行接口通信，以進(jìn)一步強(qiáng)化接口數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及可靠性。接口類型采用100 M以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)RJ 45接口。接口協(xié)議采用基于Modbus_TCP/IP的開放協(xié)議。核心系統(tǒng)的交叉互聯(lián)示意圖見圖 1。

圖1 核心系統(tǒng)交叉互聯(lián)示意圖

2.2 冗余熱備

OCC/BOCC的設(shè)備之間需要實(shí)現(xiàn)合理的冗余熱備關(guān)系，且冗余切換能按照中央調(diào)度的意愿進(jìn)行控制。冗余熱備的功能設(shè)計應(yīng)滿足如下需求：

1) 專用通信、信號、綜合監(jiān)控、PSCADA(電力監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)等系統(tǒng)的核心服務(wù)器及接口設(shè)備都能由OCC切換至BOCC，且切換完成后即可實(shí)現(xiàn)BOCC系統(tǒng)運(yùn)行及外部數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定可靠。

2) 由于中央調(diào)度的運(yùn)營組織工作在地鐵線路調(diào)度指揮系統(tǒng)中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，故除非支持當(dāng)前運(yùn)營組織的系統(tǒng)已完全崩潰，否則任何系統(tǒng)切換不得影響OCC運(yùn)營組織。因此，OCC/BOCC冗余切換不可設(shè)置為系統(tǒng)自動判斷并執(zhí)行，應(yīng)由人工操作實(shí)施。

3) 全自動運(yùn)行線路主要功能由信號系統(tǒng)保障，其他的故障只影響客服和機(jī)電、供電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)的要求，不會影響正線FAM(全自動駕駛模式)列車運(yùn)行。因此，OCC/BOCC的冗余切換以中央ATS系統(tǒng)是否發(fā)生故障為執(zhí)行判斷依據(jù)。OCC/BOCC冗余切換后，中央ATS系統(tǒng)的服務(wù)器及接口設(shè)備連接均由OCC切換至BOCC。PA系統(tǒng)、PIS、專用無線系統(tǒng)、ISCS及PSCADA系統(tǒng)的OCC/BOCC功能服務(wù)器切換機(jī)制，可采用虛擬IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一主多備自動切換等冗余方式，但其外部接口設(shè)備必須與ATS接口所在控制中心保持一致。

4) 當(dāng)OCC單專業(yè)或多專業(yè)后臺系統(tǒng)服務(wù)器癱瘓時， OCC仍可能具備指揮全線運(yùn)營環(huán)境條件，故各系統(tǒng)應(yīng)在將后臺系統(tǒng)服務(wù)器切換至BOCC后，使前臺功能終端仍能持續(xù)為OCC提供正常服務(wù)，以避免所有調(diào)度人員都轉(zhuǎn)移至BOCC，造成資源浪費(fèi)。

按上述要求，OCC/BOCC圍繞ATS系統(tǒng)建立了相對完善、影響范圍可控、時機(jī)人為可控的控制權(quán)整體切換機(jī)制。OCC/BOCC核心系統(tǒng)熱備冗余切換示意圖如圖2所示。

3 BOCC的日常管理及應(yīng)急處置

3.1 BOCC的日常管理及應(yīng)急處置方案

3.1.1 方案一

控制中心調(diào)度員值守BOCC，負(fù)責(zé)BOCC大廳的日常管理及應(yīng)急情況下的指揮工作。

該方案的主要優(yōu)點(diǎn)為：控制中心調(diào)度員應(yīng)急支援快；日常有人員在BOCC值守，當(dāng)OCC癱瘓時可立即啟用BOCC備用終端，迅速完成全線指揮權(quán)接管，不會造成列車降級或者停運(yùn)。

該方案的主要缺點(diǎn)是：OCC與BOCC人員無法集中辦公，人員管理困難； BOCC備用終端在控制大廳內(nèi)且長期處于開機(jī)熱備狀態(tài)，其故障率提高，存在人員誤操作的風(fēng)險。

圖2 OCC/BOCC核心系統(tǒng)熱備冗余切換示意圖

3.1.2 方案二

BOCC無人值守，由通信、信號及綜合監(jiān)控等相關(guān)專業(yè)的維保人員進(jìn)行屬地管理和巡視。當(dāng)OCC癱瘓時，由專業(yè)維保人員將OCC控制權(quán)整體換至BOCC。

該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：無需安排專人在BOCC進(jìn)行值守，所有中央一級調(diào)度員在OCC集中管理，便于人員管理；BOCC終端日?？稍O(shè)置為冷備狀態(tài)，能最大限度消除設(shè)備誤操作隱患，有效降低設(shè)備故障率。

該方案的主要缺點(diǎn)是：OCC的控制中心調(diào)度員應(yīng)急支援較慢。OCC和BOCC有一定距離，在緊急情況下，OCC的調(diào)度員不能確保第一時間趕到BOCC來啟動備用終端，接管調(diào)度指揮權(quán)。

3.1.3 方案三

BOCC由場段運(yùn)用調(diào)度員、場段調(diào)度員(如有)、信號樓值班員(如有)等場段行車指揮相關(guān)崗位人員值守辦公，完成日常管理。當(dāng)OCC癱瘓時，行車指揮人員臨時接管全線運(yùn)營指揮權(quán)，待控制中心調(diào)度員到達(dá)BOCC后即刻移交指揮權(quán)。

該方案的主要優(yōu)點(diǎn)與方案1一致，且可將BOCC大廳與OCC合并設(shè)置，根據(jù)需要自由調(diào)整大廳的當(dāng)前功能，實(shí)現(xiàn)空間資源合理利用。

該方案的缺點(diǎn)是：全自動運(yùn)行線正線行車專業(yè)融合難度高，雖中央一級調(diào)度員的行車調(diào)度業(yè)務(wù)水平足以滿足要求，但場調(diào)、運(yùn)用調(diào)度等二級調(diào)度員在面對故障或者災(zāi)難時如不能及時得到其他人員的技術(shù)力量支援，難以履行一級調(diào)度員的工作職能； BOCC為OCC后備，亦為行車指揮關(guān)鍵場所，會有大量施工、檢修等與行車無關(guān)的人員進(jìn)出進(jìn)行請銷點(diǎn)、出退勤等作業(yè)，其人員管理控制難度大，人員誤操作風(fēng)險較大。

3.1.4 方案比選

方案選擇應(yīng)考慮以下因素：

1) BOCC作為行車指揮關(guān)鍵場所具有的特殊性。

2) 全自動運(yùn)行線路中央一級調(diào)度人員、其他二級調(diào)度人員的配置和培養(yǎng)成本。

3) 導(dǎo)致OCC完全癱瘓需要BOCC投入使用接管全線運(yùn)營指揮權(quán)的災(zāi)害的歷年發(fā)生概率。

綜合考慮上述因素，結(jié)合項目實(shí)際情況，成都地鐵9號線采用方案2為BOCC的日常管理及應(yīng)急處置方案。

3.2 應(yīng)急處置流程

全自動運(yùn)行線路需要BOCC投入使用的場景主要有：

場景1——雖然核心系統(tǒng)功能設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障或完全失電，且短時間無法恢復(fù)，但OCC仍具備組織運(yùn)營的條件。此時，中央調(diào)度人員不需離開OCC，由OCC各系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)用BOCC系統(tǒng)后臺服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能。

場景2——發(fā)生地震等極端自然災(zāi)害或恐怖襲擊等重大事件，并導(dǎo)致OCC整體喪失功能，OCC人員需撤離至BOCC，并接管全線調(diào)度指揮權(quán)。

基于上述場景，梳理BOCC的應(yīng)急處置流程，如表1所示。

表1 BOCC應(yīng)急處置流程

4 結(jié)語

全自動運(yùn)行系統(tǒng)以其高效、穩(wěn)定、可靠的特性，成為未來城市軌道交通發(fā)展的趨勢，受到越來越多的關(guān)注。本文研究了既有全自動運(yùn)行線路BOCC的設(shè)置思路，分析了OCC/BOCC的冗余性，并闡述了BOCC的應(yīng)急處置流程，為后續(xù)各條全自動運(yùn)行線路BOCC建設(shè)提供理論參考。