中國(guó)通號(hào)FZL-300信號(hào)系統(tǒng)ATS分機(jī)設(shè)備原理及故障處理分析

盧美靜 李向南

收稿日期：2023-07-10

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.011

摘? 要：西安地鐵14號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)采用中國(guó)通號(hào)自研FZL-300型CBTC系統(tǒng)，其中ATS分機(jī)作為設(shè)備集中站的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)控制中心與車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。掌握ATS分機(jī)工作原理，做好設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)及故障處理，對(duì)地鐵高效運(yùn)營(yíng)起著至關(guān)重要的作用。文章主要從ATS車(chē)站分機(jī)工作原理、功能概述、故障處理以及日常維護(hù)等方面進(jìn)行闡述，對(duì)同類型線路設(shè)備維護(hù)、故障處理等具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：CBTC系統(tǒng)；ATS分機(jī)；設(shè)備原理；故障處理；日常維護(hù)

中圖分類號(hào)：TP391；U231? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2024）06-0048-04

Principle and Fault Handling Analysis of ATS Extension Equipment in the

CRSC FZL-300 Signal System

LU Meijing， LI Xiangnan

（Shaanxi Intercity Railway Co.， Ltd.， Xi'an? 710018， China）

Abstract： The signal system of Xi'an Subway Line 14 adopts the FZL-300 CBTC system developed by CRSC， in which ATS extension is the core equipment of equipment centralized station， it is responsible for the data transmission between the control center and the station interlocking system. Mastering the working principle of the ATS extension and carrying out daily maintenance and fault handling of equipment， play a crucial role in the efficient operation of the subway. This paper mainly elaborates on the working principle， functional overview， fault handling and daily maintenance of ATS station extensions， which has certain reference significance for the maintenance and fault handling of similar line equipment.

Keywords： CBTC system; ATS extension; principle of equipment; fault handling; daily maintenance

0? 引? 言

城市軌道交通作為城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)體系中重要的組成部分，具有安全、舒適、迅速、便利等眾多優(yōu)點(diǎn)，為廣大人民群眾的出行提供了便利，為城市的現(xiàn)代化管理和運(yùn)營(yíng)提供了支持[1]。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是保障列車(chē)安全高速運(yùn)行、提高運(yùn)輸效率核心的安全裝備[2]。城市軌道交通行車(chē)密度高，站間間距短，對(duì)列車(chē)運(yùn)行的安全性和自動(dòng)化程度也提出了更高的要求[3]。

目前地鐵線路采用的列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)即信號(hào)系統(tǒng)種類較多，中國(guó)通號(hào)自主研發(fā)的FZL300型CBTC系統(tǒng)作為國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)之一，具有強(qiáng)大的自動(dòng)化功能，其所采用的國(guó)產(chǎn)列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision， ATS）已在地鐵及國(guó)鐵多個(gè)項(xiàng)目中成功運(yùn)用[4]。ATS系統(tǒng)作為列車(chē)自動(dòng)控制（Automatic Train Control， ATC）系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，是一套集現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)技術(shù)為一體的、分布式的實(shí)時(shí)監(jiān)督、控制系統(tǒng)，ATS子系統(tǒng)通過(guò)與ATC系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配備，共同完成對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)列車(chē)和信號(hào)設(shè)備的管理和控制[5]。

1? FZL300型CBTC系統(tǒng)概述

FZL300型CBTC系統(tǒng)采用移動(dòng)閉塞原理，是一個(gè)安全可靠、功能完備、技術(shù)先進(jìn)的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（ATO）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（CI）和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（DCS）等[6]，具體如下：

1）ATS系統(tǒng)：顯示、監(jiān)督和控制全線信號(hào)設(shè)備及在線列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，并記錄列車(chē)運(yùn)行圖執(zhí)行情況，輔助行車(chē)調(diào)度人員完成列車(chē)運(yùn)行的管理。

2）ATP系統(tǒng)：保證列車(chē)運(yùn)行安全的重要設(shè)備，提供列車(chē)運(yùn)行間隔控制及超速防護(hù)。

3）ATO系統(tǒng)：主要用于完成列車(chē)的自動(dòng)牽引制動(dòng)、精確停車(chē)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、自動(dòng)報(bào)站等自動(dòng)運(yùn)行功能。

4）CI系統(tǒng)：保證列車(chē)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)正確的道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路間的聯(lián)鎖關(guān)系及進(jìn)路控制的安全設(shè)備。

5）DCS系統(tǒng)：封閉的通信網(wǎng)絡(luò)，為信號(hào)系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之間提供穩(wěn)定、可靠、安全的數(shù)據(jù)通道。有線通信采用IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議，無(wú)線通信采用基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的LTE技術(shù)。

2? ATS子系統(tǒng)架構(gòu)與功能

西安地鐵14號(hào)線ATS子系統(tǒng)是一個(gè)分布式的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由位于控制中心、正線各車(chē)站、車(chē)輛段和停車(chē)場(chǎng)等的ATS設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及傳輸設(shè)備構(gòu)建而成。ATS子系統(tǒng)在聯(lián)鎖、ATP、ATO子系統(tǒng)的支持下完成對(duì)全線列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)管理和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)行車(chē)信息顯示功能、列車(chē)自動(dòng)識(shí)別及自動(dòng)追蹤功能、列車(chē)運(yùn)行調(diào)整功能、時(shí)刻表的編制與管理功能、運(yùn)行圖繪制功能等一系列功能[7]。

2.1? 中心設(shè)備

控制中心作為整個(gè)ATS子系統(tǒng)的核心，按照設(shè)備位置擺放以及作用的不同，大致分為以下3類：

1）中央控制室。中央控制室的主要設(shè)備有調(diào)度員/調(diào)度長(zhǎng)工作站和圖顯示工作站，前者顯示行車(chē)細(xì)景信息及列車(chē)計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)行圖；后者顯示列車(chē)計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)行圖。

2）運(yùn)行圖編輯室。運(yùn)行圖編輯室的主要設(shè)備有時(shí)刻表/運(yùn)行圖編輯工作站，進(jìn)行時(shí)刻表編制工作。

3）信號(hào)設(shè)備室。信號(hào)設(shè)備室的主要設(shè)備有：

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：用來(lái)存儲(chǔ)列車(chē)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用服務(wù)器：ATS子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中樞，負(fù)責(zé)處理操作請(qǐng)求并下發(fā)執(zhí)行命令。此外，還為外部系統(tǒng)（如PIS、綜合監(jiān)控等）提供相應(yīng)信息。

ATS接口服務(wù)器：ATS子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的通信樞紐，負(fù)責(zé)為外部系統(tǒng)（如通信、PIS、綜合監(jiān)控等）提供接入ATS的串行接口或以太網(wǎng)接口，交換相應(yīng)信息。

ATS維護(hù)工作站：用于顯示全線站場(chǎng)圖、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、故障報(bào)警、重要事件等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、ATS系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)管理。

2.2? 車(chē)站設(shè)備

車(chē)站按是否具有站控功能可分為設(shè)備集中站和非集中站：

1）設(shè)備集中站。包括ATS車(chē)站服務(wù)器（ATS車(chē)站分機(jī)）和現(xiàn)地控制工作站。ATS車(chē)站服務(wù)器（ATS車(chē)站分機(jī)）接收中心應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送的自動(dòng)排列進(jìn)路、信號(hào)設(shè)備控制等命令，采集現(xiàn)場(chǎng)所有信號(hào)設(shè)備狀態(tài)信息并上傳至中心應(yīng)用服務(wù)器[8]。現(xiàn)地控制工作站用于顯示本聯(lián)鎖區(qū)和相鄰車(chē)站站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警及操作記錄等信息，且提供本聯(lián)鎖區(qū)信號(hào)設(shè)備及列車(chē)運(yùn)行相關(guān)的人工操作。

2）非設(shè)備集中站。即ATS監(jiān)視工作站，用于顯示站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警等信息。

2.3? 車(chē)輛段以及停車(chē)場(chǎng)設(shè)備

車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)ATS服務(wù)器（ATS分機(jī)）功能同ATS車(chē)站分機(jī)。ATS派班工作站進(jìn)行車(chē)組號(hào)管理、出入庫(kù)計(jì)劃編制與管理、列車(chē)出入庫(kù)預(yù)告等。

3? ATS車(chē)站分機(jī)系統(tǒng)原理及功能概述

ATS子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信原理如圖1所示，其分為兩級(jí)管理：中心級(jí)（中控）和車(chē)站級(jí)（站控）。正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，ATS系統(tǒng)采用中心級(jí)管理，行車(chē)控制權(quán)由中央管理，當(dāng)中心ATS故障或者中心與車(chē)站通信故障時(shí)，中心行調(diào)將故障區(qū)域的控制權(quán)下放至設(shè)備集中站[9]。ATS車(chē)站分機(jī)是設(shè)備集中站的核心設(shè)備，采用雙機(jī)熱備設(shè)計(jì)，備機(jī)實(shí)時(shí)從主機(jī)獲得同步的各種數(shù)據(jù)，在主機(jī)故障情況下具備快速切換能力。

圖1? ATS子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信原理

設(shè)備集中站ATS分機(jī)采用Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)行ATS分機(jī)服務(wù)器軟件。該軟件上與中心應(yīng)用服務(wù)器連接，下與車(chē)站聯(lián)鎖等各類外部系統(tǒng)連接，并與相鄰的集中站和車(chē)輛段分機(jī)連接。當(dāng)中心服務(wù)器故障時(shí)，車(chē)站ATS分機(jī)可以依靠自身獲得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行處理和列車(chē)追蹤，并以此為基礎(chǔ)完成一定時(shí)間內(nèi)的本地自律控制功能[10]。具體功能如下：

1）與聯(lián)鎖控顯機(jī)接口，聯(lián)鎖向ATS發(fā)送站場(chǎng)設(shè)備表示信息、進(jìn)路信息及報(bào)警信息，ATS向聯(lián)鎖下發(fā)各種操作指令。

2）與中心服務(wù)器接口，當(dāng)中心服務(wù)器工作正常時(shí)，接收并執(zhí)行中心下發(fā)的運(yùn)行圖信息、停站時(shí)間、進(jìn)路設(shè)置狀態(tài)、扣車(chē)、人工進(jìn)路命令等；當(dāng)中心服務(wù)器工作異常時(shí)，根據(jù)自身獲取的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及保存的運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行本地控制。

3）與發(fā)車(chē)計(jì)時(shí)器（TDT）接口，向TDT下發(fā)用于提示列車(chē)發(fā)車(chē)倒計(jì)時(shí)、正計(jì)時(shí)、扣車(chē)、跳停等報(bào)文信息。

4）與相鄰集中站和車(chē)輛段ATS分機(jī)接口，同步本地列車(chē)追蹤信息。

5）雙機(jī)熱備配置，備機(jī)實(shí)時(shí)從主機(jī)獲得同步的各種數(shù)據(jù)。

4? ATS分機(jī)故障處理指南

4.1? ATS分機(jī)單機(jī)故障

故障現(xiàn)象：車(chē)站ATS工作站站場(chǎng)圖界面左上角設(shè)備狀態(tài)窗顯示分機(jī)A/B灰顯，鼠標(biāo)指向設(shè)備狀態(tài)窗時(shí)顯示“分機(jī)X故障”，如圖2所示。

圖2? 分機(jī)X故障顯示

故障影響：ATS分機(jī)為雙機(jī)熱備設(shè)計(jì)，單機(jī)故障情況下自動(dòng)熱備切換，不影響正常功能使用。

故障處理：按照先硬件后軟件的故障處理原則，現(xiàn)場(chǎng)查看ATS分機(jī)狀態(tài)，檢查硬盤(pán)指示燈、電源指示燈，重啟ATS分機(jī)，若重啟成功則恢復(fù)正常；若重啟不成功，檢查分機(jī)配置、網(wǎng)絡(luò)連接情況，分析故障日志等。

4.2? ATS分機(jī)雙機(jī)故障

故障現(xiàn)象：站級(jí)ATS工作站、中央ATS工作站及大屏顯示某一聯(lián)鎖區(qū)或全部藍(lán)顯，聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)無(wú)列車(chē)相關(guān)信息。

故障影響：ATS功能不可用。

故障處理：此時(shí)，車(chē)站值班員在現(xiàn)地控制工作站上將控制權(quán)切換為緊急站控，通過(guò)現(xiàn)地控制工作站進(jìn)行聯(lián)鎖級(jí)操作。ATS維護(hù)人員進(jìn)行以下操作：

1）檢查ATS分機(jī)與聯(lián)鎖控顯連接是否正常。

2）檢查ATS分機(jī)電源，查看電源指示燈是否正常。

3）檢查網(wǎng)絡(luò)通道，查看網(wǎng)線連接是否正常。

4）查看ATS分機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)，若程序未啟動(dòng)，通過(guò)ATS維護(hù)軟件重啟ATS分機(jī)程序。

5）通過(guò)ATS維護(hù)工作站遠(yuǎn)程Ping ATS分機(jī)，若能Ping通，遠(yuǎn)程重啟ATS分機(jī)。若重啟不成功，檢查分機(jī)配置、網(wǎng)絡(luò)連接情況，分析故障日志等。

4.3? ATS程序運(yùn)行異常

故障現(xiàn)象：通過(guò)點(diǎn)擊維護(hù)終端界面上的SecureCRT的工具，進(jìn)入到分機(jī)系統(tǒng)，部分或所有程序后面出現(xiàn)[NO]字樣，則表示該程序未啟動(dòng)或啟動(dòng)失敗。

故障影響：ATS分機(jī)為雙機(jī)熱備設(shè)計(jì)，單機(jī)ATS程序故障情況下自動(dòng)熱備切換，不影響正常功能使用；若雙機(jī)同時(shí)出現(xiàn)ats.sh腳本故障，ATS功能不可用。

故障處理：ATS維護(hù)人員通過(guò)點(diǎn)擊維護(hù)終端界面上的SecureCRT的工具，進(jìn)入到分機(jī)系統(tǒng)，嘗試使用r參數(shù)，重啟所有分機(jī)程序。重啟后，如果對(duì)應(yīng)的程序后面出現(xiàn)[OK]字樣，則表示該程序重啟成功，設(shè)備恢復(fù)正常。若進(jìn)程重啟不成功，可使用k參數(shù)再使用s參數(shù)，若進(jìn)程狀態(tài)恢復(fù)為[OK]，則表述恢復(fù)正常。若還未恢復(fù)正常，檢查分機(jī)配置、網(wǎng)絡(luò)連接情況，分析故障日志等。

5? ATS分機(jī)日常維護(hù)

5.1? ATS分機(jī)檢修周期

ATS分機(jī)執(zhí)行日檢、月檢和年檢三種作業(yè)周期。

1）日檢內(nèi)容：設(shè)備外觀檢查、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢查和工作狀態(tài)檢查。

2）月檢內(nèi)容：設(shè)備外部清潔、線纜接插部位檢查、系統(tǒng)參數(shù)檢查、主備機(jī)切換和操作系統(tǒng)重啟。

3）年檢內(nèi)容：除含月檢內(nèi)容外，還包括設(shè)備內(nèi)部板件清潔、系統(tǒng)備份、主備機(jī)切換測(cè)試和功能測(cè)試等。

5.2? 查看分機(jī)主備機(jī)狀態(tài)

通過(guò)點(diǎn)擊維護(hù)終端界面上的SecureCRT的工具，根據(jù)提示輸入用戶名和密碼，進(jìn)入該分機(jī)系統(tǒng)。輸入如下命令后回車(chē)：

/cluster/bin/fsmgrl

可以看到如圖3所示的界面。

圖3? 分機(jī)主備機(jī)狀態(tài)查看

輸入如下命令進(jìn)行操作：

l：查看主備機(jī)狀態(tài)

s：主備機(jī)切換

5.3? 查看分機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)

進(jìn)入該分機(jī)系統(tǒng)，輸入如下命令：/ats/script/ats.sh c，然后回車(chē)，可以看到如圖4所示的界面。

圖4? 分機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)查看

最后一個(gè)字母“c”是程序的運(yùn)行參數(shù)，表示檢查所有分機(jī)程序，“c”還可以用以下參數(shù)代替：

s：?jiǎn)?dòng)所有分機(jī)程序；r：重啟所有分機(jī)程序。

k：關(guān)閉所有分機(jī)程序。

檢查程序后，如果相應(yīng)的程序后面出現(xiàn)[OK]字樣，則表示該程序運(yùn)行良好，如果出現(xiàn)[NO]字樣，則表示該程序未啟動(dòng)或啟動(dòng)失敗。如果遇到啟動(dòng)失敗可嘗試使用r參數(shù)，重啟所有分機(jī)程序。

6? 結(jié)? 論

車(chē)站ATS分機(jī)作為設(shè)備集中站的核心設(shè)備以及車(chē)站與中心連接的重要設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)、軌旁數(shù)據(jù)采集及中心控制的指令轉(zhuǎn)發(fā)。在日常維護(hù)中，維護(hù)人員熟悉掌握ATS分機(jī)工作原理、功能特性等至關(guān)重要?？蔀榫S護(hù)人員提供現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急故障處置指導(dǎo)，縮短故障延時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)晚點(diǎn)率，提高乘客服務(wù)滿意度。

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作者簡(jiǎn)介：盧美靜（1991—），女，漢族，陜西咸陽(yáng)人，工程師，碩士研究生，研究方向：城市軌道信號(hào)；李向南（1988—），男，漢族，陜西寶雞人，工程師，本科，研究方向：城市軌道信號(hào)。