摘要：以天津地鐵2、3號線為例，詳細介紹龐巴迪公司的EBIScreen2000列車自動監(jiān)控系統(tǒng)與其他外部子系統(tǒng)的接口，同時簡要的分析外部子系統(tǒng)接口功能在應用中的具體使用情況。

關鍵詞：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)；外部接口；MOUDBUS

中圖分類號：U231文獻標識碼：A

龐巴迪（Bombardier）是一家總部位于加拿大的國際性交通運輸設備制造公司。主要產(chǎn)品有支線飛機、公務噴氣飛機、鐵路及高速鐵路機車、城市軌道交通設備等[1]。龐巴迪的EBIScreen2000是一個為實現(xiàn)高效與經(jīng)濟的交通管理系統(tǒng)，它是龐巴迪 INTERFLO鐵路信號解決方案與龐巴迪CITYFLO城市軌道交通解決方案的一部分。

系統(tǒng)介紹

1.1 EBIScreen2000列車自動監(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，為運營人員提供運營相關的信息，并處理他們與標準操作相關的指令。其集成的監(jiān)督和控制功能是基于EBIScreen系統(tǒng)與聯(lián)鎖、列車自動防護（RATP）、列車自動運行（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號線的ATS子系統(tǒng)主要分為控制中心ATS子系統(tǒng)設備和車站ATS子系統(tǒng)設備。其中控制中心ATS子系統(tǒng)設備包括中央控制室設備和控制中心設備室設備以及其他輔助設備，車站ATS子系統(tǒng)設備包括區(qū)域控制站ATS設備、設備集中站ATS設備和非設備集中站。所有設備連接到信號專用的DTS網(wǎng)。

1.2ATS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口

控制中心的應用服務器用于內(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)(如車輛段/停車場ATS系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、無線調(diào)度系統(tǒng)、自動化集成系統(tǒng)等)接口，用以傳遞進路信息、列車識別號(車次號、車體號等)、到站/離站信息、隧道阻塞信息、列車運行方向等[2]。

1.2.1與信號子系統(tǒng)的接口

ATS系統(tǒng)通過UDP/IP協(xié)議實現(xiàn)與計算機聯(lián)鎖、CITYFLO 650區(qū)域ATO控制單元的接口功能。

ATS系統(tǒng)從計算機聯(lián)鎖獲取現(xiàn)場狀態(tài)信息并在ATS工作站上顯示：進路狀態(tài)、軌旁目標狀態(tài)（道岔、軌道區(qū)段等）、列車的運行模式。而ATS則向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送指令，如：設置列車進路、取消進路、控制軌旁目標（如道岔）、激活/取消自動觸發(fā)進路、改變本地和遠程操作員之間的權(quán)限、時間同步等控制命令。需要說明的是中央級和本地級的應用服務器分別與計算機聯(lián)鎖直接進行接口，本地級的ATS應用服務器并不影響中央ATS與計算機聯(lián)鎖之間的通信。

對于ATS從RATO獲得的信息包括，例如：列車動態(tài)信息（例如速度、精確位置、移動授權(quán)）、車站站臺信息（例如扣車、跳停、停站定位調(diào)整）、臨時限速、各種報警；ATS向區(qū)域ATO發(fā)送指令，例如：控制站停和停車的指示、對速度、加速度、減速度以及惰行的策略值進行控制、控制車站站臺（扣車、跳停、停站定位調(diào)整）、建立和取消臨時限速、時間同步。

1.2.2與外部子系統(tǒng)接口

其他外部子系統(tǒng) (如車輛段/停車場ATS系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、時鐘系統(tǒng)（CLOCK）、無線調(diào)度系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、站臺廣播（PA）、發(fā)車表示器（DTI）等) 通過MODBUS TCP與ATS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。ATS系統(tǒng)為外部系統(tǒng)提供的典型信息是：時間和日期、列車物理ID、列車位置、轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)、站停時間、DTI倒計時。ATS從外部子系統(tǒng)接收的典型信息有：子系統(tǒng)狀態(tài)、主時鐘與系統(tǒng)時間同步的接口。

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號線的許多輔助功能。這些功能獨立于ATS的列車控制系統(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MODBUS TCP與ATS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。ATS系統(tǒng)與外部子系統(tǒng)的接口的核心設備就是與ATS應用服務器連接的網(wǎng)關PLC和車站上的Moudbus RTU，所有用于外部子系統(tǒng)的信息都涵蓋在該PLC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PLC通過DTS系統(tǒng)核心網(wǎng)絡的防火墻和接口冗余交換機為PIS、ISCS等系統(tǒng)提供RJ45的接口實現(xiàn)與這些子系統(tǒng)的通信；分布在各個車站的Moudbus RTU直接為DTI、PA等系統(tǒng)提供RS485接口。如圖2所示。網(wǎng)關PLC直接通過自身的RJ45口連接到控制中心的核心DTS網(wǎng)絡，各個車站的ATS-RTU自身也都被分配了一個串行網(wǎng)絡接口用于連接到信號系統(tǒng)的DTS專用網(wǎng)絡中。

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

網(wǎng)關 PLC是采用“莫迪康”處理器，每套完整的PLC設備：包括背板、CPU、通信模塊、存儲器和電源模塊。網(wǎng)關PLC采用冗余配置，當主用故障時，可以自動的切換到備用PLC。通信時網(wǎng)關 PLC的IP地址是一樣的，不管哪個是當前主用PLC。每個外部子系統(tǒng)與網(wǎng)關 PLC的通信只使用一個IP地址。當前控制每個區(qū)域的應用服務器會更新網(wǎng)關PLC。在正常情況下，這個應用服務器應該是控制中心的ATS應用服務器。如果一個區(qū)域的本地應用服務器由于操作員請求或OCC故障接管了該區(qū)域的控制，本地應用服務器會將所轄區(qū)域的數(shù)據(jù)與網(wǎng)關 PLC進行交換。

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單元模塊是一個包含有I/O、CPU和通信模塊的設備。RTU使用RS-422的DB-9接口連接到外部設備。

2.2外部子系統(tǒng)接口的軟件

網(wǎng)關PLC寄存器中ATS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)是由應用服務器提供的，體現(xiàn)在在ATS系統(tǒng)中接口應用程序是兩個獨立的子進程:外部數(shù)據(jù)接口進程（EDI）和插件外部接口數(shù)據(jù)進程（PIEDI），這兩個進程的準確運行可保證ATS系統(tǒng)向外部子系統(tǒng)提供正確的信息。

應用服務器上安裝的ICONICS OPC軟件可監(jiān)控與應用服務器連接的網(wǎng)關PLC的寄存器中的數(shù)據(jù)信息，這些信息是通過該軟件查看時已被分類后的數(shù)據(jù)，可直接使用。各個車站的Moudbus RTU只能通過安裝在控制中心或者其他地方的網(wǎng)絡監(jiān)測工作站上的ProWORX 32軟件進行實時數(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PLC和車站Moudbus RTU的配置程序有設備供應商提供，通過專用測試筆記本連接到DTS網(wǎng)絡中使用ProWORX 32軟件進行配置。

接口系統(tǒng)的應用情況

目前在應用中可為2、3號線控制中心提供正確的ATS段、場顯示，對于PIS、PA、DTI系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)還不是很穩(wěn)定，偶爾會出現(xiàn)數(shù)據(jù)更新中斷的情況，由于應用服務器上子進程的不穩(wěn)定ISCS和無線調(diào)度系統(tǒng)并未接入信號系統(tǒng)。

在出現(xiàn)數(shù)據(jù)停止更新情況下，中心可在主控的ATS服務器上對子進程進行重啟，恢復數(shù)據(jù)更新。此操作并不影響ATS系統(tǒng)的其他功能，獨立性較強。但其故障時影響較為直觀。對于PIS，一旦數(shù)據(jù)停止更新，全線PIS屏上的列車到站時間將出錯影響乘客的觀察，易造成投訴事件。

結(jié)束語

EBI Screen 2000系統(tǒng)相較于天津地鐵1號線的ATS系統(tǒng)，其將各個功能分成不同的獨立的子進程的思路很好，故障時可直接在主控服務器上操作而不影響其他功能的正常使用，這點值得國內(nèi)研究人員借鑒。對于EBI Screen 2000系統(tǒng)中子進程的穩(wěn)定性較差，在系統(tǒng)升級事人需要對全線ATS應用服務器進行升級。

參考文獻

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

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

[3] 吳秋顏.龐巴迪信號系統(tǒng)在天津地鐵2、3號線的應用[J],民營科技,2012(8)

[作者簡介]韓佳鑫(1986—)男,天津市地下鐵道運營有限公司,設備中心,技術(shù)管理,。