广州地铁一号线信号系统COM工作站CPU占用率研究

许 琪

随着地铁网络的密集，越来越多的地方能够经由地铁到达，轨道交通成为公众出行的重要选择。信号系统作为轨道交通中的重要组成部分，直接决定着城轨交通系统的准点、安全等指标。自1997年广州地铁1号线ATS运用以来，通信服务器(COM工作站)一直存在自动重启的现象。近年来为提高广州地铁1号线运营服务水平，高峰期上线列车增加为25列，全天约570列次。随着行车密度的提高，设备使用年限增长，COM工作站不稳定性明显增加，故障率呈上升趋势，给广州地铁的运营服务带来较大影响。为此，对COM工作站的工作情况进行统计，研究优化措施，以提升1号线信号系统的稳定性。

1 问题分析

通过长期的运营情况统计，广州地铁1号线COM工作站的故障主要表现为以下几个方面:

1.MMI工作站的操作缓慢，甚至出现程序出错导致工作站受干扰。

2.错误车次、跳车次故障数量陡增，增加了运营安全隐患。

3.COM工作站处理能力不足，受干扰自动重启现象增多，影响运营监控，增加安全隐患。

对COM工作站故障情况进行统计，其中主用故障为1，备用故障为66，说明COM工作站故障以备用为主，占故障总数的99%。切换系统的COM1、COM2采用主备用状态运行，故障率仍然以备用为主，没有任何改善，说明COM工作站各类故障的出现不在于硬件工作不稳定，而主要是系统软件数据处理及信息交换上存在缺陷。

为研究COM工作站的CPU占用率与行车密度的关系，对以COM工作站为核心的ATS系统进行软件测试，以达到系统优化的目的。测试内容包括4个方面:COM工作站CPU占用率的统计分析;COM工作站程序测试分析;ATS系统设备的优化措施;搭建离线编图系统。

2 COM工作站CPU占用率的统计及分析

对COM工作站的研究是基于广州地铁1号线计划时刻运营数据进行的，分别针对工作日和节假日，客流高、中、低峰的行车间隔和上线列车数量，主用COM工作站、备用COM工作站CPC占用情况进行取样统计，取样数据见图1—图4。从统计结果可以看出，主用、备用COM工作站进行相同的数据运算和处理，由主用COM工作站进行数据通信和命令发送，主用COM工作站CPU占用率比备用高出10% ～35%。

工作日，主用COM工作站在早晚高峰期25列车上线运营时，CPU占用率峰值频繁出现，峰值可达100%，平均值均在86%。节假日，主用COM工作站在高峰期24列车上线运营时，CPU占用率的最大值可达到95%，平均值在82%左右。

在当前 ATS配置下，每增加一列车上线，COM工作站的CPU占用率增加约3%左右;而当线上列车为25列时，主用COM工作站的CPU占用率的峰值可达100%，达到满负荷状态，这说明COM工作站的CPU占用率与线上列车数量有直接关系。

3 COM工作站程序测试

对COM工作站的开机自动装载程序进行测试。COM工作站共有45个自动运行的程序，逐一测试关闭程序后对COM工作站运行状态的影响，确认是否有不重要程序运行，以优化CPU占有率。

测试发现，关闭CSPV(功能未知 (数据计数监控))及PSIM(功能未知 (主电脑层模拟进程的所有任务管理))程序后，COM工作站仍保持正常工作状态，报文信息显示该程序终止 (系统未出现自动重启或停止工作的情况)，2台主备用COM工作站未发现异常，模拟跑车运营测试一切正常，中央显示正常。对比关闭2个程序前后的CPU占用率，发现CPU占用率有一定优化。故为降低CPU占用率，可以考虑关闭CSPV程序及PSIM程序。

而其他43个程序关闭时，COM工作站均会停止工作或自动重启。由此可以确认，此43个程序为COM工作站维持正常工作状态不可缺失的程序。

关闭程序操作:在VICOS窗口输入指令ps-ax，要求不以终端机来区分;如，lodi程序即为系统运行的程序，其对应进程号 (PID)为1536;关闭程序的指令为Kill 1536。

4 COM工作站的优化措施

COM工作站负责信号系统所有设备监控及数据处理，在线使用的设备越多，在线运营的列车越多，COM工作站需监控/处理的数据量越大，CPU占用率也就越高。减少COM工作站的数据处理量，可有效改善COM工作站运行状态。经过研究分析有以下6项可行措施。

4.1 车次号数据优化

为控制隧道通风设备，信号系统设计中建立了信号与环控系统的数据传输链路。BAS报文即为信号系统与环控系统的接口报文，COM工作站的列车监视与追踪程序 (TMT)，对在线所有列车进行监督并每30 s发送一次检测报文，即“活着报文”。报文信息包括车次号、所在区段、车底号和停在区间的时间。在MMI上对列车车次号进行删除，能起到车次号数据优化的作用，使COM工作站的CPU占用率约有1%～2%的降幅。

4.2 离线编图

广州地铁1号线ATS中央的行车模式为列车按照已经编译好的时刻表运行。目前，编图操作由SUN工作站组成的时刻表编辑器 (TTE)来运行，TTE已联入ATS中央网络直接以在线形式挂在ATS总线上进行工作，与网络中的其他中央设备保持实时的数据交换。这意味着编图工作需要在线时刻表编辑器 (TTE)来完成，编图工作的编译、存档及调整冲突均需与COM工作站、ADM工作站进行数据交换，直接增加COM工作站的数据处理负荷。

由于编图工作中的“编译”过程需要与COM工作站、ADM工作站进行数据交换，故编图过程完成进行“编译”时，主用工作站的CPU瞬时占用率将升高约15%，此过程对于ATS中央网络的冲击较大，会直接干扰COM工作站的工作，对运营组织存在隐患。

为了减轻在线编图对COM工作站造成的数据运算负荷，搭建了由管理服务器 (ADM)、通信服务器 (COM)及时刻表编辑器 (TTE)3个SUN工作站组成的离线编图网络，可有效降低在线编图对ATS关键设备造成的冲击。

4.3 自动列车调整功能优化

自动列车调整功能是在列车自动驾驶 (ATO)模式下，比较列车实际运行时分与时刻表的计划运行时分，计算偏差时间，并通过调整列车的区间运营时间及停站时间来修正偏差。由于比较及修正偏差时间的数据运算处理及结果输出均由COM工作站实现，因此可考虑在运营高峰期时关闭自动列车调整功能，这样可在一定程度上减少COM工作站的数据处理量，达到优化COM工作站状态的效果。

自动列车调整功能关闭操作步骤:①行调在MMI上的信号基本窗中，按鼠标左键点击“调度”按钮，启动ATR窗口;②在ATR窗口中按鼠标左键点击“所有列车”按钮;③按鼠标左键点击“自动列车调整关闭”按钮;④按鼠标左键点击“执行”按钮。

4.4 车辆段RTU(远程终端单元)的优化

西朗车辆段RTU原用于读取6502联锁系统的车库轨道占用状态，并把信息发送到中央通过MMI显示出来。车辆段计算机联锁改造后，6502设备已经拆除，车厂RTU已失去原有功能。因此关闭车厂RTU可在一定程度上减少COM工作站的数据处理量。

4.5 运行图优化

正常情况下，行调在3台MMI工作站上均打开运行图窗口，当运行图窗口打开时，实时向COM工作站请求运行图数据，包括计划运行数据及实际运行数据的运算，并实时更新。打开的运行图窗口越多，COM工作站需输出的数据量越大，因此减少运行图窗口打开数量，可在一定程度上减少COM工作站的数据处理量。

4.6 车辆段MMI(人机界面)优化

西朗车辆段配置了2台MMI工作站，其中MD1用于运营前进行车辆管理的信息输入，MD2用于列车出入车辆段时监控西朗站正线线路情况。COM工作站对2台MMI工作站进行状态监控及MMI上的实时图像信息传递、处理。可以考虑在运营期间不需使用2台MMI时断开网络连接，可在一定程度上减少COM工作站的数据处理量。

5 结束语

广州地铁1号线信号系统COM工作站的CPU占用率受运营列车数量和运行程序的影响较大，为提高COM工作站的稳定性，应在满足运营需求的前提下尽量减少运营列车数量，关闭不必要的程序，优化各系统的数据及功能，以降低CPU占用率。目前，对COM工作站的CPU占用率的数据分析和优化措施，已在广州地铁1号线进行了运用，并取得了满意的效果，希望能为其他线路的信号系统优化提供借鉴。

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