城市轨道交通列车自动监控子系统的维护

陈 微 李永康 戴杨波

（广州地铁运营三中心通号维保三部信号五分部，510000，广州∥第一作者，工程师）

地铁的准点快速运行，都依靠各系统间稳定、实时的数据传输。其中ATS（列车自动监控）子系统设备在对列车安全运行进行有效监控方面起到了极其重要的作用。

1 ATS子系统现状

1.1 ATS设备维护人员的配备

ATS子系统人员定额是根据“合理进行各层级人员配置，匹配好人员技能与检修质量、检修强度的关系”的原则来进行配置的。现以广州地铁3号线为例，其全长36.63km，共18个车站，考虑到每个车站都有1～3台监控设备，故ATS子系统的日常检修、维护人员是按照8～9人来进行配置的。这主要是考虑除工班长外，正常值班需要4人轮换，日常检修人员需要2人，另有1～2名员工进行储备，以备员工休假时人员的调整。故从总体上来说，人员配置方面已全面考虑到日常维护、故障处理、班组建设等工作，在协助正线、车载子系统进行故障处理时还存在一定的余量及空间。

1.2 ATS子系统的设备特性

ATS子系统的设备结构如图1所示。

从图1可以看出，ATS子系统在设备设施敷设及系统特性方面具有以下特点：ATS子系统设备是高度集中的，各车站、车辆段的监控信息都会通过通信广域网接到中央设备室（一楼），并通过局域网把该信息反馈到行车指挥中心的HMI（人机接口界面）上，形成对全线设备设施及列车运行的监控网络，以保障CO（行车指挥调度人员）能全面、实时地监控全线设备状况。在故障情况下，能第一时间了解到初步的故障现象及影响面，本着“先通后复”的原则协助CO有效进行行车组织，并根据线上人员到位情况、故障分析判断情况来合理地建议CO及时安排线上人员进行故障处理，以避免故障进一步扩大化。

2 优化ATS子系统在行车组织中的作用

从系统特性、地理位置、人员配置方面来看，ATS子系统具备实时了解故障信息、及时辅助CO进行行车组织、调度其他子系统人员到达故障地点的优势，但也存在优化的空间。如故障发生时，维调报的故障现象往往不全面、不详细，甚至会出现错报的情况，而ATS值班人员只能根据维调报的情况通知正线值班人员进行故障处理。这种状况导致正线信号人员不能及时掌握故障现象，或掌握不到真实的故障现象，从而使得故障处理延迟，甚至扩大，容易造成对正常营运的影响，使列车晚点；再者，信号值班房与信号设备房、行车指挥中心大约有100～300m的距离，在接到故障通报后需要1～2min的路途时间方能通过HMI了解到故障现象、报警信息等，导致故障处理出现延误。因此，在接到故障后如何能更快地掌握准确的故障信息就尤为重要了。

图1 ATS子系统设备结构图

2.1 完善ATS维护终端的设置

在多次讨论及论证下，通过国产化技术改造的方式在值班房增加了一台HMI显示终端，进而实现了ATS值班人员在值班房就能全面、实时监控全线设备状况的功能。

为了实现中央设备室的工作站可以在中央设备室与值班室同时操作及监视，设计中采用了工业中已经广泛应用的KVM（鼠标键盘扩展器）作为主要媒体。通过KVM，可以实现远程的操作与监控，同时需要增加显示器及键盘以满足监控的目的；而为了实现显示的双头输出，则需要使用一个视频共享器，这是能够实现视频多路输出而不需要太多成本的方案。其设计简图见图2所示。

图2 设计简图

从中央设备室的HMI工作站直接通过电缆连至信号值班室，网络连线需经过通信设备房。该房间内有无线用基站设备，辐射干扰大，对网络连线带来很大的困难，在尝试使用非屏蔽网线连接后，发现干扰很大，远程的图像基本处于勉强可接收的情况，颜色、图像出现了明星的失真。此后采用了屏蔽网线，以改进网线的抗干扰效果，经过试验发现图像失真的情况有所改善，但还没有达到KVM正常使用的标准。通过多方查询资料，购买了六类网线专用的RJ45水晶头，并充分利用屏蔽网线的屏蔽效果，改良施工工艺，终于克服了无线设备干扰，使得图像不再失真，完全满足监控的需要，成功完成设备的安装及调试。

1）主机采用ML110主机，是OCC中央设备室HMI工作站，用于运行SMC（系统管理中心）程序，通过SMC程序，可以监控到广州地铁3号线全线的信号设备状态。

2）2个端口的视频共享器采用VS102，能将所接收的视频信号复制成2组250MHz的信号输出。即将ML110主机的视频输出信号复制为2组，一组供中央设备室的本地显示器使用，另一组供给KVM，是作为信号值班室远程显示终端的输入信号，并可通过影像增益调节钮来增强信号。

3）KVM 部件使用Avocent Longview1000U的产品。LongView1000系列扩展设备可将键盘、显示器、鼠标、扬声器、麦克风和串行端口延伸至距离计算机或KVM交换机达300m远的地方。本次技术改造采用了互联UTP缆线的发射器和接收器的设计，可方便地连接到PS／2、USB计算机；还配有一套独特的自动调节功能，可自动提供视频歪斜补偿和标准UTP缆线信号衰减补偿，而不会影响视频效果。此功能可确保从远至300m的地方，以1 280象素×1 024象素的分辨率提供清晰的视频。它（甚或通过跳线面板）可以单独或组合补偿 UTP缆线5、5e和6类，通过KVM可以将中央设备室的视频信号输出到信号值班室的显示终端上。该部件是实现远程监控的关键部件。

4）显示终端可根据显示SMC软件提供的信号，直观反映出全线各个信号设备的状态 。

5）使用2套键盘与鼠标，可以在中央设备室及信号值班室在不对工作站做任何改动的情况下，同时使用，极大地增加了日常监控中的使用及维护工作的灵活性，使得使用效率及维护效率大为提高。

2.2 强化ATS子系统值班人员的职责

为了保障故障处理的高效与准确性，在技术层面需加强故障信息的监控力度，在管理层面需进一步细化、明确ATS值班人员的职责。故障处理管理流程详见图3。

图3 故障处理管理流程图

1）每天早晚班的接班员工接班后，要及时与正线工班和车载工班值班人员联系，将对班人员情况包括联系方式在值班本上进行记录，以便发生故障时能及时联系有关人员。

2）每天定时到CO处了解设备运行情况。

3）实行信息汇报及互通机制，要求故障发生后，利用ATS人员在行车指挥中心值班时可监控全线设备的显示终端优势，将第一时间能掌握到的信息，及时、全面地反馈给部门调度及分部相关人员。

4）协助CO组织行车。

5）跟踪故障处理情况，及时准确地将OCC监控到的故障变化信息向部门调度及有关人员通报。

6）及时跟进晚点故障事件，了解影响范围，协调CO尽力对晚点进行有效控制，及时把握好晚点时间并将晚点信息反馈给部门调度和直接主管。

7）故障处理完成后，及时在HMI确认故障恢复情况并反馈给部门调度。

3 结语

随着地铁线路不断建成并开通运营，广州城市轨道交通将形成一个网络，这也同时要求完善地铁ATS子系统的故障预警信息。由于信号系统具备中央集权的特性，这使得信号系统的数据信息大部分存在ATS数据库中。但由于数据量庞大、厂家在软件方面采取保密措施等原因，导致维护人员并不能提前从大量的数据中分析出设备运行的规律性，做好未雨绸缪的预防修。如果能够全面地剖析、挖掘该数据信息并合理利用，对故障分析和诊断就具有很重要的意义。因此如能开发出一套软件来利用SMC的数据库文件，解析、转换并输出SMC系统的故障信息及代码，作出故障类型的统计与智能化分析，以有效分析故障原因及给出相应的预防措施，这就显得尤为迫切了，也是未来需要重点攻克的一个难题。

地铁线路逐渐网络化、密集化，地铁的客流将会急剧上升，这给信号系统提出了技术能力与管理能力方面的挑战，如何在信号系统降级模式下保障运能将是急需解决的课题。

［1］宗清泉.地铁车辆维修模式的探讨［J］.城市轨道交通研究，2007（5）：10.

［2］王月晖.基于WinPcap的网络数据捕获和分析系统的研究与实现 ［D］.沈阳：沈阳工业大学硕士学位论文.2007.

［3］王长林，林颖.列车运行控制技术 ［M］.成都：西南交通大学出版社，2006.

［4］张铭，徐瑞华，杨珂.城市轨道交通网络运营组织协调性研究［J］.城市轨道交通研究，2007（11）：12.