摘要：以天津地鐵2、3號(hào)線(xiàn)為例，詳細(xì)介紹龐巴迪公司的EBIScreen2000列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)與其他外部子系統(tǒng)的接口，同時(shí)簡(jiǎn)要的分析外部子系統(tǒng)接口功能在應(yīng)用中的具體使用情況。

關(guān)鍵詞：列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；外部接口；MOUDBUS

中圖分類(lèi)號(hào)：U231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

龐巴迪（Bombardier）是一家總部位于加拿大的國(guó)際性交通運(yùn)輸設(shè)備制造公司。主要產(chǎn)品有支線(xiàn)飛機(jī)、公務(wù)噴氣飛機(jī)、鐵路及高速鐵路機(jī)車(chē)、城市軌道交通設(shè)備等[1]。龐巴迪的EBIScreen2000是一個(gè)為實(shí)現(xiàn)高效與經(jīng)濟(jì)的交通管理系統(tǒng)，它是龐巴迪 INTERFLO鐵路信號(hào)解決方案與龐巴迪CITYFLO城市軌道交通解決方案的一部分。

系統(tǒng)介紹

1.1 EBIScreen2000列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

EBIScreen2000的主要功能是在系統(tǒng)正常和非正常情況下，為運(yùn)營(yíng)人員提供運(yùn)營(yíng)相關(guān)的信息，并處理他們與標(biāo)準(zhǔn)操作相關(guān)的指令。其集成的監(jiān)督和控制功能是基于EBIScreen系統(tǒng)與聯(lián)鎖、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（RATP）、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行（RATO）和其他各種輔助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。圖1顯示了ATS系統(tǒng)的基本框架。

圖1 ATS系統(tǒng)的基本框架

天津地鐵2、3號(hào)線(xiàn)的ATS子系統(tǒng)主要分為控制中心ATS子系統(tǒng)設(shè)備和車(chē)站ATS子系統(tǒng)設(shè)備。其中控制中心ATS子系統(tǒng)設(shè)備包括中央控制室設(shè)備和控制中心設(shè)備室設(shè)備以及其他輔助設(shè)備，車(chē)站ATS子系統(tǒng)設(shè)備包括區(qū)域控制站ATS設(shè)備、設(shè)備集中站ATS設(shè)備和非設(shè)備集中站。所有設(shè)備連接到信號(hào)專(zhuān)用的DTS網(wǎng)。

1.2ATS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口

控制中心的應(yīng)用服務(wù)器用于內(nèi)部和外部的其他子系統(tǒng)與ATS信息交換。其主要與ATO、聯(lián)鎖和其他外部子系統(tǒng)(如車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)ATS系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)、自動(dòng)化集成系統(tǒng)等)接口，用以傳遞進(jìn)路信息、列車(chē)識(shí)別號(hào)(車(chē)次號(hào)、車(chē)體號(hào)等)、到站/離站信息、隧道阻塞信息、列車(chē)運(yùn)行方向等[2]。

1.2.1與信號(hào)子系統(tǒng)的接口

ATS系統(tǒng)通過(guò)UDP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、CITYFLO 650區(qū)域ATO控制單元的接口功能。

ATS系統(tǒng)從計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖獲取現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息并在ATS工作站上顯示：進(jìn)路狀態(tài)、軌旁目標(biāo)狀態(tài)（道岔、軌道區(qū)段等）、列車(chē)的運(yùn)行模式。而ATS則向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送指令，如：設(shè)置列車(chē)進(jìn)路、取消進(jìn)路、控制軌旁目標(biāo)（如道岔）、激活/取消自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路、改變本地和遠(yuǎn)程操作員之間的權(quán)限、時(shí)間同步等控制命令。需要說(shuō)明的是中央級(jí)和本地級(jí)的應(yīng)用服務(wù)器分別與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖直接進(jìn)行接口，本地級(jí)的ATS應(yīng)用服務(wù)器并不影響中央ATS與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖之間的通信。

對(duì)于ATS從RATO獲得的信息包括，例如：列車(chē)動(dòng)態(tài)信息（例如速度、精確位置、移動(dòng)授權(quán)）、車(chē)站站臺(tái)信息（例如扣車(chē)、跳停、停站定位調(diào)整）、臨時(shí)限速、各種報(bào)警；ATS向區(qū)域ATO發(fā)送指令，例如：控制站停和停車(chē)的指示、對(duì)速度、加速度、減速度以及惰行的策略值進(jìn)行控制、控制車(chē)站站臺(tái)（扣車(chē)、跳停、停站定位調(diào)整）、建立和取消臨時(shí)限速、時(shí)間同步。

1.2.2與外部子系統(tǒng)接口

其他外部子系統(tǒng) (如車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)ATS系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、時(shí)鐘系統(tǒng)（CLOCK）、無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、站臺(tái)廣播（PA）、發(fā)車(chē)表示器（DTI）等) 通過(guò)MODBUS TCP與ATS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。ATS系統(tǒng)為外部系統(tǒng)提供的典型信息是：時(shí)間和日期、列車(chē)物理ID、列車(chē)位置、轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)、站停時(shí)間、DTI倒計(jì)時(shí)。ATS從外部子系統(tǒng)接收的典型信息有：子系統(tǒng)狀態(tài)、主時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)間同步的接口。

外部子系統(tǒng)接口的構(gòu)成

外部子系統(tǒng)連接到ATS系統(tǒng)可以監(jiān)視和控制天津2、3號(hào)線(xiàn)的許多輔助功能。這些功能獨(dú)立于ATS的列車(chē)控制系統(tǒng)功能，但是外部通信子系統(tǒng)需要與ATS系統(tǒng)交換信息。

2.1外部子系統(tǒng)接口的硬件

外部子系統(tǒng)通過(guò)MODBUS TCP與ATS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。ATS系統(tǒng)與外部子系統(tǒng)的接口的核心設(shè)備就是與ATS應(yīng)用服務(wù)器連接的網(wǎng)關(guān)PLC和車(chē)站上的Moudbus RTU，所有用于外部子系統(tǒng)的信息都涵蓋在該P(yáng)LC的寄存器中。ATS以特定更新速率持續(xù)更新保持寄存器的信息。從而實(shí)現(xiàn)ATS系統(tǒng)與外部子系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)交換。

網(wǎng)關(guān)PLC通過(guò)DTS系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)的防火墻和接口冗余交換機(jī)為PIS、ISCS等系統(tǒng)提供RJ45的接口實(shí)現(xiàn)與這些子系統(tǒng)的通信；分布在各個(gè)車(chē)站的Moudbus RTU直接為DTI、PA等系統(tǒng)提供RS485接口。如圖2所示。網(wǎng)關(guān)PLC直接通過(guò)自身的RJ45口連接到控制中心的核心DTS網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)車(chē)站的ATS-RTU自身也都被分配了一個(gè)串行網(wǎng)絡(luò)接口用于連接到信號(hào)系統(tǒng)的DTS專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)中。

圖 2 與外部子系統(tǒng)連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)關(guān) PLC是采用“莫迪康”處理器，每套完整的PLC設(shè)備：包括背板、CPU、通信模塊、存儲(chǔ)器和電源模塊。網(wǎng)關(guān)PLC采用冗余配置，當(dāng)主用故障時(shí)，可以自動(dòng)的切換到備用PLC。通信時(shí)網(wǎng)關(guān) PLC的IP地址是一樣的，不管哪個(gè)是當(dāng)前主用PLC。每個(gè)外部子系統(tǒng)與網(wǎng)關(guān) PLC的通信只使用一個(gè)IP地址。當(dāng)前控制每個(gè)區(qū)域的應(yīng)用服務(wù)器會(huì)更新網(wǎng)關(guān)PLC。在正常情況下，這個(gè)應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)該是控制中心的ATS應(yīng)用服務(wù)器。如果一個(gè)區(qū)域的本地應(yīng)用服務(wù)器由于操作員請(qǐng)求或OCC故障接管了該區(qū)域的控制，本地應(yīng)用服務(wù)器會(huì)將所轄區(qū)域的數(shù)據(jù)與網(wǎng)關(guān) PLC進(jìn)行交換。

圖 3: 莫迪康PLC與外部子系統(tǒng)的DB-9接口示意

在各站的RTU單元模塊是一個(gè)包含有I/O、CPU和通信模塊的設(shè)備。RTU使用RS-422的DB-9接口連接到外部設(shè)備。

2.2外部子系統(tǒng)接口的軟件

網(wǎng)關(guān)PLC寄存器中ATS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)是由應(yīng)用服務(wù)器提供的，體現(xiàn)在在ATS系統(tǒng)中接口應(yīng)用程序是兩個(gè)獨(dú)立的子進(jìn)程:外部數(shù)據(jù)接口進(jìn)程（EDI）和插件外部接口數(shù)據(jù)進(jìn)程（PIEDI），這兩個(gè)進(jìn)程的準(zhǔn)確運(yùn)行可保證ATS系統(tǒng)向外部子系統(tǒng)提供正確的信息。

應(yīng)用服務(wù)器上安裝的ICONICS OPC軟件可監(jiān)控與應(yīng)用服務(wù)器連接的網(wǎng)關(guān)PLC的寄存器中的數(shù)據(jù)信息，這些信息是通過(guò)該軟件查看時(shí)已被分類(lèi)后的數(shù)據(jù)，可直接使用。各個(gè)車(chē)站的Moudbus RTU只能通過(guò)安裝在控制中心或者其他地方的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工作站上的ProWORX 32軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看，該數(shù)據(jù)需要知道具體的寄存器的位置以及寄存器中每一位數(shù)據(jù)所代表的含義。

網(wǎng)關(guān)PLC和車(chē)站Moudbus RTU的配置程序有設(shè)備供應(yīng)商提供，通過(guò)專(zhuān)用測(cè)試筆記本連接到DTS網(wǎng)絡(luò)中使用ProWORX 32軟件進(jìn)行配置。

接口系統(tǒng)的應(yīng)用情況

目前在應(yīng)用中可為2、3號(hào)線(xiàn)控制中心提供正確的ATS段、場(chǎng)顯示，對(duì)于PIS、PA、DTI系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)還不是很穩(wěn)定，偶爾會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)更新中斷的情況，由于應(yīng)用服務(wù)器上子進(jìn)程的不穩(wěn)定ISCS和無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)并未接入信號(hào)系統(tǒng)。

在出現(xiàn)數(shù)據(jù)停止更新情況下，中心可在主控的ATS服務(wù)器上對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行重啟，恢復(fù)數(shù)據(jù)更新。此操作并不影響ATS系統(tǒng)的其他功能，獨(dú)立性較強(qiáng)。但其故障時(shí)影響較為直觀。對(duì)于PIS，一旦數(shù)據(jù)停止更新，全線(xiàn)PIS屏上的列車(chē)到站時(shí)間將出錯(cuò)影響乘客的觀察，易造成投訴事件。

結(jié)束語(yǔ)

EBI Screen 2000系統(tǒng)相較于天津地鐵1號(hào)線(xiàn)的ATS系統(tǒng)，其將各個(gè)功能分成不同的獨(dú)立的子進(jìn)程的思路很好，故障時(shí)可直接在主控服務(wù)器上操作而不影響其他功能的正常使用，這點(diǎn)值得國(guó)內(nèi)研究人員借鑒。對(duì)于EBI Screen 2000系統(tǒng)中子進(jìn)程的穩(wěn)定性較差，在系統(tǒng)升級(jí)事人需要對(duì)全線(xiàn)ATS應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂永宏.李鳳堂 龐巴迪EBI950計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) [J]. 鐵路通信信號(hào)2006,42（12）

[2]董俊 龐巴迪EBI Screen 2000列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) [J].鐵道通信信號(hào) 2012,48(7)

[3] 吳秋顏.龐巴迪信號(hào)系統(tǒng)在天津地鐵2、3號(hào)線(xiàn)的應(yīng)用[J],民營(yíng)科技,2012(8)

[作者簡(jiǎn)介]韓佳鑫(1986—)男,天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司,設(shè)備中心,技術(shù)管理,。