庞巴迪EBIScreen系统在天津地铁23号线的应用

2014-02-18史文彬

城市建设理论研究 2014年5期

摘要：本文以天津地铁2、3号线为例，介绍庞巴迪CITYFLO 650的EBIScreen系统的构成、接口、功能以及其在实际使用中的优缺点。

关键词：天津地铁2、3号线；EBIScreen；接口；功能；优缺点

中图分类号：TU23文献标识码：A

天津地铁2、3号线信号系统采用庞巴迪公司的CITYFLO 650系统，该系统是庞巴迪公司为未来或既有的公共交通以及地铁领域而研发的CBTC（Communication Based Train Control，基于通信的列车控制）移动闭塞交通控制解决方案。EBIScreen 2000系统（庞巴迪运营管理系统）是其中的重要组成部分，它提供信号系统的监视、控制功能以及和其他系统的接口，负责管理在线列车，使列车运行稳定有序。

1系统结构

从设备的构成上看，EBIScreen 2000列车自动监控系统主要由服务器、工作站和一些辅助设备(如外部接口交换机、通信PLC等)构成。根据天津2、3号线ATS系统的位置和功能上来定义，可分为中心ATS和车站ATS[1]。

1.1中心ATS

根据设备的位置，中心ATS又分为中央控制室、控制中心设备室、运行图打印室、时刻表编辑室和培训室。

1.1.1中央控制室

包括调度主任工作站、两个调度员工作站（一台显示站场图、一台显示运行图）和冗余配置的大屏工作接口计算机。中央控制室为行车调度员管理和控制在线列车提供了方便。

1.1.2控制中心设备室

由一套热备冗余的应用服务器、一套热备冗余的数据库服务器、通信PLC、外部接口交换机、系统维护工作站和激光打印机构成。

1.1.3运行图打印室

配置一台A3彩色激光网络打印机和一台A3行式网络打印机，2、3号线共用一台彩色网络绘图仪。激光打印机用于数据报表打印，行式打印机用于报警发生时的信息打印，绘图仪用于打印系统运行图。

1.1.4时刻表编辑室

设置一台时刻表编辑工作站，用于生成、编辑时刻表，完成的时刻表被发送到数据库，用于正线运行。

1.1.5培训室

拥有一台培训工作站和打印机，用于故障模拟、操作员和时刻表编辑人员培训等。

1.2车站ATS。

根据功能上来划分可分为区域站、设备集中站、非设备集中站和车辆段/停车场控制室和司机派班室设备

1.2.1区域站

天津地铁2、3号线各设有有三个区域站，每个区域站设置一套冗余的本地应用服务器、两台现地控制工作站、一台维护工作站和ATS-RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）。ATS-RTU用于实现与DTI（Departure Time Indicator，发车计时器）、PIS（Passenger Information System，乘客信息系统）、CCTV（闭路电视）、PA（Pubic Address，公共广播）等的接口，维护工作站用于实现监视及报警等功能。

1.2.2设备集中站

设置两台现地控制工作站、一台维护工作站和ATS-RTU。

1.2.3非设备集中站

设置一台监视工作站和ATS-RTU。

1.2.4车辆段/停车场控制室和司机派班室设备

在车辆段控制室设置一台ATS工作站、一套冗余的ATS分机。在车辆段派班室及信号楼各设置1台派班终端，通过终端显示司机的派班及乘务信息等。

2．ATS接口

2.1 ATS与联锁的接口

EBIScreen通过UDP/IP协议与计算机联锁实现接口。ATS从现场获取表示信息以显示，例如：进路状态、轨旁目标状态（道岔、轨道区段等）、运行的联锁模式（ATS向联锁系统发送指令，如：设置列车进路、取消进路、控制轨旁目标（如道岔）、激活/取消自动触发进路、改变本地和远程操作员之间的权限等）和时间同步[2]。

中央级和本地级的应用服务器与联锁直接进行接口，这表示本地级的ATS应用服务器不影响中央ATS与联锁之间的通信。

2.2 ATS与RATO（Region Automatic Train Operation，区域列车自动运行）的接口

EBIScreen通过UDP/IP协议与RATO单元实现接口。来自区域ATO的指示包括，例如：列车动态信息（例如速度、精确位置、移动授权）、车站站台信息（例如扣车、跳停、停站定位调整）、临时限速和各种报警等。同时ATS也可以向RATO发送指令，例如：控制站停和停车的指示、对某些策略值进行控制（速度、加速度、减速度和惰行）、控制车站站台（扣车、跳停、停站定位调整）、建立和取消临时限速和时间同步。

2.3 ATS与外部子系统的接口

外部子系统通过MODBUS TCP与ATS进行通信。ATS中心和外部子系之间的通信PLC接口将按IP寻址，这是一个基于客户端/服务器通信协议及数据的以太网TCP/IP协议。天津地铁2、3号线中心ATS分别有一个专用的冗余PLC。

EBIScreen为外部系统提供的典型信息有：时间和日期、列车物理ID、列车位置、转辙机状态、站停时间和DTI倒计时等。

EBIScreen从外部子系统接收的典型信息有：子系统状态和主时钟与系统时间同步的接口等。

3．ATS的功能

EBIScreen负责管理在线列车，使列车运行稳定有序。ATS提供信号系统的监视、控制以及和其他系统的接口。

3.1权限系统管理

EBIScreen拥有一个权限管理系统，该系统有的任务如下：核对某一权限区域只能为一个操作员所使用、在接收到操作员工作站请求的情况下，释放权限范围、处理权限范围在不同操作员之间的转移、执行监视，并在某一权限范围未分配给操作员的情况下发出报警、允许本地控制的权限必须由控制中心发送给每个区域（除非控制中心离线）。

本地级或中央级的人工进路控制优先于自动进路控制。只要操作员具备相应权限，在所有工作区内均可控制每一个系统的对象。

3.2事件记录

EBIScreen具有内置的事件记录工具，用于所有的内部系统。事件记录功能位于中央EBI Screen应用服务器，并可通过连接到中心的调度员工作站访问。车站层的工作站具有同样的事件记录功能，但仅限于所连接的系统。

3.3报警系统

EBIScreen具有内置的报警处理工具，适用于所有的内部系统。报警是假如系统出现异常，对该事件进行着重警告。可设定报警的指示，例如操作员屏幕上出现警告，进行声音报警。

3.4列车表示系统

列车表示系统的目的在于识别区域内的所有列车，并依据ATC（Automatic Train Control，列车自动控制）和轨旁设备提供的列车检测信息，保持最新的列车位置信息。正常情况下，系统根据CBTC列车位置信息进行列车跟踪。但是，对非CBTC或其他无通信列车，通过轨道区段占用和来自联锁的其他相关轨道位置信息进行列车跟踪。即使某一设备状态表示出现异常，列车跟踪工作也照常运行。即便某一轨道区段出现故障，或道岔处于错误的位置，列车识别号仍能够正确表示列车。通过停止信号的列车也会被跟踪，当出现此类或其他异常情况的时候，系统会通过报警通知操作员[3]。

3.5自动进路设置

在了解列车在系统中以何种方式运行的基础上，系统能够自动生成进路设置命令。系统的自动进路设置包含以下功能组件：

3.5.1联锁自动进路

例如：通过进路、折返进路及追踪进路。这些自动进路操作可以由EBIScreen的命令激活和撤销。

3.5.2EBIScreen自动触发进路

执行自动进路设置必需的命令序列，如出段的转换进路一般由自动触发进路完成。

3.5.3基于时刻表的进路设置

通过列车标识和时刻表中定义的运行计划自动进行进路设置。

3.6列车调整

列车调整的目的是控制系统使列车按照时刻表运行，同时保持最小运行间隔并防止列车拥堵。系统通过设定站停时间和列车运行级别控制列车运行。

当列车到站时，RATO获得该站的站停时间。有三种运行级别（慢、普通、快）。对每种运行级别下列参数都是可设定的（加速度率、减速度率、惰行级别）。列车离站时，这些参数发送给RATO。

系统有以下两种调整方式：

一、时刻表调整的目标是使时刻表偏离最小化。如果列车晚点，将缩短站停时间，选择较快的运行级别。如果列车早点，就延长站停时间，选择使运行时间较长的运行级别。

二、间隔调整的目标是避免列车拥堵。当列车进站时，当前时间被存储。列车的到站时间与前列车的到站时间相比较，以确定实际的运行间隔。实际运行间隔与目标间隔进行比较，根据列车早于还是晚于目标时间，调整站停时间和列车运行级别。

目前天津地铁2、3号线采用第一种调整方式。

3.7看门狗功能

所有EBIScreen的服务器均具有看门狗功能，除了对其他服务器的状态进行监测之外，还对服务器内运行的应用程序进行监视。如果在线服务器的监视器检测到某一应用程序没有在发送实时信息，那么，它将把该服务器的状态设定为离线，并通知备用服务器监视器将备用服务器的状态改变为在线。此外，如果在线服务器和备用服务器之间的通讯链接中断，备用服务器的状态将改变为在线状态。

4、系统的优缺点

4.1系统优点

第一，EBIScreen系统的服务器和工作站均为通用产品，有利于后期对备件进行采购。服务器的操作系统为Windows 2003 sever，工作站的操作系统为Windows XP，提供了一个友好的操作界面，方便操作人员快速熟练使用相关软件。

第二，如果电源被切断，当电源恢复时，ATS无需人工干预可以自动重启。

第三，中心和本地的ATS应用服务器均采用热备冗余的硬件结构，提高了系统的可用性。同时，中心各个工作站之间、区域站与其所管辖的工作站之间它们的硬件和软件配置无本质上的差别，操作员可以在中心任意一台工作站或区域站与其所管辖的工作站之间登录自己的专用账号，实现对在线列车的管理。

第四，通过特定的远程登录软件可以登录到各个ATS工作站，同时，也可以远程切换、重启联锁和ATP（Automatic Train Protection，自动列车防护）系统，方便信号维护人员实施远程故障处理与系统维护。

4.2系统缺点

通过天津地铁2、3号线一年多的运营效果来看，EBIScreen系统仍有许多不足之处。总结如下：

第一，ATS应用服务器与PIS、PA相关进程频繁自动终止，需人工重启启动相关进程，给乘客乘车造成诸多不便。

第二，目前相关报表功能仍然无法使用，不利于后期统计分析列车晚点等重要信息。

第三，中心ATS与RATO、联锁系统偶尔会发生网络中断，导致中心所有工作站站场图上某一区域甚至全线会出现红光带或紫光带现象，虽然持续时间较短，但仍然给行车造成一定的影响，严重时会影响列车的折返。

第四，EBIScreen系统的声音报警功能虽然全面，但却不能针对性的声音报警，例如：列车到站开门时也会报警，但这种报警却不是行车调度员所需要的。