雒亞娟

摘 要：ATS（Automatic Train Supervision）列車自動監(jiān)控系統(tǒng)，列車自動控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，是監(jiān)督列車運行，根據(jù)運行時刻表為列車運行自動建立進路，并對列車運行進行自動調整，實施列車運行管理等技術的總稱。采用分散與集中控制方式。通過采用網(wǎng)絡計算機和自動化功能，保證從聯(lián)鎖系統(tǒng)的自動監(jiān)控到列車自動跟蹤直至自動進路排列及自動列車調整，確保地鐵可靠性運營。

關鍵詞：ATS；分散與集中控制；可靠性

1 概述

城市軌道交通列運行車自動控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control）是保證城軌交通運行安全與可靠地重要系統(tǒng)。列車自動控制系統(tǒng)ATS是ATC系統(tǒng)的重要組成部分，為列車安全可靠、高效有序運行提供保障，保證ATS系統(tǒng)的可靠性顯得尤為關鍵與重要[1]。

2 可靠性的定義

可靠性：元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時間內、在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性[2]。

3 硬件配置實現(xiàn)

西安地鐵一號線ATS系統(tǒng)由中心ATS與車站ATS構成，采用分散與集中控制方式。設備分布地鐵全線網(wǎng)，均采用標準計算機系統(tǒng)和耐用的工業(yè)部件，滿足24小時不間斷運作條件，大大提高了設備的可靠性性能。

3.1 配置結構

3.1.1 中心ATS

中心ATS作為地鐵ATS系統(tǒng)的控制核心，是基于標準的硬件和系統(tǒng)體系結構。ATS服務器采用高性能服務器和LINUX操作系統(tǒng)，各個部件之間通過冗余以太局域網(wǎng)連接。ATS局域網(wǎng)中采用TCP/IP通信協(xié)議，用100M以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)系統(tǒng)路由功能。ATS系統(tǒng)中心服務器均采用雙機熱備冗余模式，避免了單點故障，保證一臺服務器故障時可以無縫切換到另一臺服務器工作，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運營[3]。

3.1.2 車站ATS

車站ATS分為聯(lián)鎖站、設備集中站和一般站，聯(lián)鎖站配置有冗余熱備的處理服務器，用于采集由聯(lián)鎖和ATC提供的信息。同時在每個聯(lián)鎖站配有外部接口單元，用于采集其他外部子系統(tǒng)（如發(fā)車指示器）的信息，信息的傳輸采用光纖連接，其傳輸距離長，衰耗小。

聯(lián)鎖站現(xiàn)地控制工作站采用雙屏顯示，當其中一個顯示器故障時可切換至單屏顯示，從而避免了一個顯示器故障時不影響聯(lián)鎖站對設備的監(jiān)視與操作功能，此外，聯(lián)鎖站與設備集中站均配置培訓維護工作站，用于監(jiān)視所控聯(lián)鎖區(qū)內的設備運行狀態(tài)，亦可作為運行中的現(xiàn)地控制工作站的備用工作站使用。

3.1.3 后備模式轉換

（1）正常運行時：在正常運行（中心ATS工作站工作）時，車站ATS工作站處于備用狀態(tài)。中心ATS系統(tǒng)匯集所有信息，如列車位置、進路狀態(tài)、列車狀態(tài)、列車標識、信號設備故障等?；谶@些信息和運行時刻表，中心ATS能夠自動排列進路，還能通過改變停站時間和站間運行時間來自動調整列車運行，對全線進行控制。車站ATS系統(tǒng)接收來自聯(lián)鎖和ATC的表示信息，產(chǎn)生所有命令（比如列車進路命令），但是其輸出是封鎖的。車站ATS工作站接收來自聯(lián)鎖和ATC表示和指示信息，包括正線列車運行的車次號以及早晚點信息，并在人機界面顯示，此時不需要在工作站上進行操作。（2）后備模式下的本地ATS：如果中央ATS故障，本地ATS自動激活。本地ATS功能將確?？梢韵裰醒階TS一樣的自動運行，在后備模式下協(xié)助調度員實現(xiàn)列車按計劃運行。ATS系統(tǒng)具有若干后備模式。當控制中心發(fā)生通信中斷等故障時，后備模式會自動啟用，中心ATS控制模式可以轉換到車站ATS控制模式，從而確保列車可以根據(jù)時刻表在ATS功能下繼續(xù)運行如果由于某種原因，車站ATS的服務器發(fā)生故障，例如車站服務器的通信連接中斷，聯(lián)鎖的自動進路功能會自動激活。聯(lián)鎖自動進路功能可以根據(jù)軌道區(qū)段的占用情況排列預定義的進路。最底層的后備模式是人工操作。在沒有任何其他自動化功能支持的情況下，聯(lián)鎖站信號設備室的車站操作員可以在車站ATS工作站上進行人工操作，即車站采用路票的方式，人工確認兩車站區(qū)間只能進入一列電客車，確保列車運營安全可靠。

3.2 硬件配置維護

ATS系統(tǒng)采用標準的硬件和系統(tǒng)體系結構，服務器單元和網(wǎng)絡部件均采用雙機熱備冗余配置，一臺服務器或者一個網(wǎng)絡故障時，可以自動無縫切換到備用的服務器及網(wǎng)絡，從而提高系統(tǒng)的可靠性與安全性，對運行不產(chǎn)生任何影響。

4 軟件實現(xiàn)

（1）操作員分配操作權限和操作區(qū)域。通過軟件配置，對于不同操作員進行操作權限的劃分，避免了操作員在操作過程中的超范圍操作，中心調度操作員具有對全線設備進行監(jiān)控的權利，聯(lián)鎖集中站操作員僅允許操作聯(lián)鎖監(jiān)控區(qū)域內的相關車站設備，一般車站操作員只能對本站的設備進行監(jiān)視的功能，不能對其進行相關操作。操作員在其授權范圍內進行操作。訪問權限由操作員登錄后，獲取的有效控制區(qū)域來決定。（2）聲光報警。當現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障或者操作不符合邏輯運算時，會立即顯示報警信息，這些指示可以用聲光的手段來表現(xiàn)。報警顯示會自動更新并要求用戶進行確認。故障元件將受到限制直到故障排除。操作員的每個動作（操作/命令）都會有結果響應（顯示）。這些響應可以是聽覺或/和視覺的表示，系統(tǒng)以此通知操作員操作正確與否。操作員將對工作站的控制行為負責。（3）在線進行系統(tǒng)維護和維修。ATS系統(tǒng)故障時，如果故障設備距離維修人員較遠，可以通過遠程登錄的方式，在線對系統(tǒng)進行相關維護與維修，節(jié)約了故障處理的路程消耗時間，降低了故障晚點的概率，快速可靠地確保全線網(wǎng)設備正常運行。（4）在功能失效時采用自啟動的備用部件。常用系統(tǒng)軟件及接口程序，含有自動看門狗程序及自啟動腳本，當前運行中的進程故障異常下線時，觸發(fā)看門狗程序及自啟動腳本，自動重新啟動備用部件。（5）全自動功能。列車自動跟蹤系統(tǒng)；自動進路排列系統(tǒng)；列車自動調整系統(tǒng)：a.中央和本地模式下根據(jù)偏離時間計算的時刻表調整；b.中央控制模式下的運行間隔調整。（6）模擬仿真。ATS系統(tǒng)配備培訓工作站，配置模擬PC從控制系統(tǒng)的角度進行列車運行的動態(tài)模擬仿真。它的舒適友好界面以及交互式操作給操作員帶來很多便利。模擬PC類似工作站人機界面在屏幕上顯示軌道布置圖，包括聯(lián)鎖軌旁元件、站臺、屏蔽門等。聯(lián)鎖元件根據(jù)實際狀態(tài)來顯示，與正常運行中的工作站顯示一致。通過模擬仿真軟件可以在模擬PC進行簡單常用的操作，如排列進路、操作道岔、設置扣車與調停等，還能進行人工進行添加列車模擬列車的動態(tài)運行，顯示道岔區(qū)段空閑/占用狀態(tài)。

5 系統(tǒng)屬性

（1）可延伸性、擴展性。中心ATS 將整個“控制系統(tǒng)”的任務劃分成功能模塊，并且能隨意地在硬件上分布。相當部分的功能可以同步執(zhí)行，從而大大提高了處理速度。在線路延伸或者要求更高級別的自動化時，系統(tǒng)可以通過添加硬件和軟件來擴展，以便于后期地鐵線路的延展與全線系統(tǒng)升級。（2）以太網(wǎng)冗余。以太網(wǎng)采用三層結構組成，雙網(wǎng)熱備冗余，運用環(huán)狀冗余連接外部接口單元、聯(lián)鎖、ATC系統(tǒng)和中心ATS系統(tǒng)。如果一個以太網(wǎng)通道發(fā)生故障，可以用第二條通道繼續(xù)連接。每個LAN網(wǎng)段通過獨立的以太網(wǎng)交換機來連接，確保了一個交換機發(fā)生故障不會對系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

6 結束語

西安地鐵一號線ATS系統(tǒng)通過硬件與軟件的雙重熱備冗余配置，以及無擾自動切換功能，在網(wǎng)絡上采用彈性分組環(huán)結構滿足城市軌道交通地鐵平安運營需求。

參考文獻

[1]賀鵬，王偉，張郁.基于復雜系統(tǒng)的城軌交通ATS可靠性研究[J].計算機工程與設計，2009，30（23）：34-35.

[2]金壁輝.系統(tǒng)可靠性工程[M].國防工業(yè)出版社，2004：26-27.

[3]蔡曉蕾，朱勝利.北京地鐵5號線乘客信息系統(tǒng)安全體系的設計與實現(xiàn)[J].鐵路計算機應用，2008，17（1）：33-34.