周皓鈞

【摘要】 廣州地鐵四、五號線信號系統(tǒng)是由德國西門子研發(fā)生產(chǎn)的基于CBTC的移動閉塞列車自動控制系統(tǒng)（ATC），分為四大子系統(tǒng)：ATS、聯(lián)鎖、ATP、ATO。ATS是英文Automatic Train Supervision的縮寫，為列車自動監(jiān)督子系統(tǒng)。列車自動監(jiān)督（ATS）是列車自動控制系統(tǒng)中不可或缺的一部分。文章主要針對廣州地鐵四五號線ATS系統(tǒng)在總線結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸方式及系統(tǒng)維護等方面進行了分析。【關(guān)鍵詞】 廣州地鐵 ATS系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸

一、ATS概述

ATS系統(tǒng)是在ATP和ATO及聯(lián)鎖系統(tǒng)的支持下完成對全線列車的運行自動管理和監(jiān)控的。它主要完成列車運行監(jiān)視、列車運行車次號自動識別與追蹤、進路自動排列、列車運行圖及時刻表的編制與管理、列車運行時間調(diào)整、列車運行模擬、列車運行情況統(tǒng)計、事件及報警報表的生成和系統(tǒng)管理等功能。

ATS系統(tǒng)可以在分布和集中兩種模式下工作，分布模式即為站級ATS，集中模式即為中央ATS。站級ATS作為中央ATS的后備模式可以為值班員顯示目前線路實時的狀態(tài)，這樣的設(shè)計保證了站級ATS相對于中央ATS的獨立，包括硬件和軟件的不同。除了在運營前加載的時刻表信息以外，站級ATS需要的所有信息都由聯(lián)鎖和ATP/ATO系統(tǒng)提供[1]。

二、四五號線ATS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、四號線車站ATS系統(tǒng)與中央ATS系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2、五號線車站ATS系統(tǒng)與中央ATS系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)如下圖2所示。

3、四五號線系統(tǒng)共同點分析

中央級網(wǎng)絡(luò)是由西門子提供的OC500軟件在SOLARIS系統(tǒng)的操作平臺上采取分布式系統(tǒng)的功能布置，并使用星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。車站級網(wǎng)絡(luò)使用西門子提供的OC100軟件通過WINDOWS系統(tǒng)平臺由總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。兩個網(wǎng)絡(luò)之間的連接是由車站FEP實現(xiàn)。

1） 中央級ATS總線拓撲結(jié)構(gòu)

在軟件組成上中央級工作站主要使用OC501系統(tǒng)，在功能上采取的是分布式計算機系統(tǒng)，這是一種計算機硬件和功能的配置方式。各工作站通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式計算結(jié)構(gòu)，即把原來系統(tǒng)內(nèi)中央處理器負責(zé)處理的任務(wù)分散給相應(yīng)的工作站的處理器，實現(xiàn)不同功能的各個處理器相互協(xié)調(diào)，共享系統(tǒng)的外設(shè)與軟件[2]。

在ATS系統(tǒng)中，中央級的ATS網(wǎng)絡(luò)是使用星型拓撲結(jié)構(gòu)，中心系統(tǒng)使用兩臺交換機，把HMI服務(wù)器（人機接口）、COM服務(wù)器（通信服務(wù)器）、ADM服務(wù)器（管理服務(wù)器）、ADM備用服務(wù)器、在線/離線FALKO、中央FEP（前端處理器）組建成此種拓撲結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)絡(luò)。

星型拓撲結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點通過點到點的方式連接到一個中心節(jié)點（中央系統(tǒng)采用兩臺交換機）上，由該中央節(jié)點向目的節(jié)點傳送信息。每個結(jié)點都由一條單獨的通信線路與中心結(jié)點連結(jié)。

在星型網(wǎng)絡(luò)中任何兩個節(jié)點要進行通信都必須經(jīng)過中央節(jié)點控制。這樣的結(jié)構(gòu)有集中控制和故障檢測、定位方便等優(yōu)點。因系統(tǒng)各設(shè)備經(jīng)過中央節(jié)點進行了逐一隔離，所以單個鏈接點的故障只影響一個設(shè)備，不會影響全網(wǎng)，從而極大的保證了設(shè)備的穩(wěn)定性。

但這樣的星型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有其致命的缺點：

（1） 過分依賴中央節(jié)點。因中央所有設(shè)備間的通信都必須通過中央節(jié)點，一旦中央節(jié)點（交換機）故障，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。因此，在廣州地鐵四五號線采用中央節(jié)點雙機熱備的方式來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2） 電纜/網(wǎng)線長度長。需要耗費大量的電纜/網(wǎng)線，其成本、安裝及維護工作量也驟增。

基于中央設(shè)備集中，要求網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，故選擇星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為合適。

2）車站級ATS總線拓撲結(jié)構(gòu)

車站級的ATS網(wǎng)絡(luò)使用總線型拓撲結(jié)構(gòu)。ATS總線是由安裝在各個聯(lián)鎖站和設(shè)備站的交換機和連接在交換機上的各個設(shè)備如LOW/CLOW（本地/中央操作工作站）、聯(lián)鎖、ATP、車站FEP、TTP（編圖計算機）、TRC（排路計算機）等組成的。

總線拓撲結(jié)構(gòu)是將網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到公共總線上，結(jié)點之間按廣播方式通信，一個結(jié)點發(fā)出的信息，總線上的其它結(jié)點均可“收聽”到[3]。 總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

（1） 結(jié)構(gòu)簡單，易于擴充，當(dāng)需要擴展用戶時，只需要添加一個接線器（交換機）即可。

（2）電纜/光纖長度短，布線容易，成本較低。

車站ATS設(shè)備具有設(shè)備分布多而廣、布線困難等特點，故選用總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但總線型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的缺點是組成網(wǎng)絡(luò)某個節(jié)點的兩臺交換機同時故障，該節(jié)點后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)就會收不到信息。在現(xiàn)場，所有節(jié)點的交換機都是雙機熱備的，構(gòu)成硬件冗余。

4、四五號線ATS車站和中央總線傳輸方式不同點分析

區(qū)別1：傳輸方式的不同

四號線采用每個聯(lián)鎖區(qū)經(jīng)由MC（光電轉(zhuǎn)換）模塊將數(shù)據(jù)直接傳回中央的方式。這樣的信息傳輸方式有以下優(yōu)缺點：

1） 當(dāng)某個聯(lián)鎖區(qū)傳輸媒介故障時，不會影響其他聯(lián)鎖區(qū)的顯示及使用功能；

2） 使用光纜較長，布線困難；

五號線的傳輸方式為：一個聯(lián)鎖區(qū)先將數(shù)據(jù)傳輸至另一聯(lián)鎖區(qū)，將兩個聯(lián)鎖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送至中央。這樣的信息傳輸方式有以下優(yōu)缺點：

1） 使用光纜較短，布線相對容易；

2） 一旦匯總聯(lián)鎖區(qū)交換機故障，將影響兩個聯(lián)鎖區(qū)的功能。

區(qū)別2：傳輸硬件的不同

四號線采用的傳輸硬件為MC模塊（光電轉(zhuǎn)換模塊），五號線采用的傳輸硬件為帶光口的交換機。

三、 系統(tǒng)維護關(guān)鍵點

在系統(tǒng)正常運行的情況下，對系統(tǒng)維護有如下關(guān)鍵點：

3.1數(shù)據(jù)備份

計算機系統(tǒng)中最重要的應(yīng)當(dāng)是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)一旦丟失，那損失將會是巨大的。所以，備份網(wǎng)絡(luò)中主干設(shè)備的配置文件和數(shù)據(jù)都是必須的。我們車站級的工作站如LOW、FEP等都是采用鏡像備份。對于中央實時處理數(shù)據(jù)的COM機，則需要定期利用硬盤對其進行備份[4]。

3.2 病毒防治

由于軟件安裝需要經(jīng)過不同的存儲設(shè)備，所以感染到病毒是再所難免的。一旦有一臺機器感染，那么就會起連鎖反應(yīng)，致使整個網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。所以，一定要防患于未然，為服務(wù)器設(shè)置好防火墻，對系統(tǒng)進行安全漏洞掃描，安裝殺毒軟件，更新病毒庫，在使用軟件安裝時先對其進行殺毒處理。

3.3 巡查仔細

因ATS設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆椒?，所以，任何一個點的故障都可能引起系統(tǒng)某個故障，若不及時處理可能影響運營效率。

故需要巡檢人員在巡查設(shè)備時關(guān)注每個燈位的狀態(tài)，在ping IP時注意各網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)，是否存在丟包現(xiàn)象等。同時，還要注意各工作站CPU的占用率等參數(shù)。

四、總結(jié)

廣州地鐵四、五號線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遵循以太網(wǎng)標準網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，使用通用三層交換機VLAN技術(shù)，將數(shù)據(jù)加密到局域網(wǎng)之中，使得各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅吮Ｕ?，本文在分析了四五號線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，又總結(jié)了關(guān)于系統(tǒng)維護的關(guān)鍵點，在今后的維護過程中，需要更深的理解各系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸方式，從而達到更好的維護效果。

參 考 文 獻

[1] IEEE Std.1474.1_1999 基于通信的列車控制（CBTC） 系統(tǒng)的性能和功能要求[S]

[2] EN 50128 鐵路應(yīng)用—通信、信號及處理系統(tǒng)鐵路控制和保護系統(tǒng)用軟件[S]

[3] 周公建；滿化錄；北京市軌道交通亦莊線ATS子系統(tǒng)設(shè)計[J]；市政技術(shù)；2010年S2期

[4] 郜春海；自主創(chuàng)新CBTC系統(tǒng)的核心技術(shù)研究[J]；都市快軌交通；2011年04期