城市轨道交通ATS系统的时刻表同步机制研究

景顺利

（南京恩瑞特实业有限公司，江苏南京211106）

城市轨道交通ATS系统的时刻表同步机制研究

景顺利

（南京恩瑞特实业有限公司，江苏南京211106）

每日地铁运营期间，中央 ATS系统和本地 ATS 系统分别按照各自的时刻表控制列车的运营。当中央 ATS 系统出现故障时，本地 ATS 系统能够完成对线路运营列车的控制，这就要求中央 ATS 系统和本地 ATS系统运行的时刻表完全一致。文章提出了时刻表一致性的基本特点和要求，并在此基础上系统阐述了保证时刻表信息一致和加载一致的同步机制。

城市轨道交通；ATS 系统；时刻表；同步机制

1 概述

在现代轨道交通系统中，无论是蓬勃发展的高速铁路还是城市轨道交通，列车自动监控系统（ATS）都扮演着越来越重要的角色。城市轨道交通 ATS 系统是一个分布式的计算机监控系统，分为中央集中控制层和本地控制层，即中央 ATS 系统和本地 ATS 系统，系统通过冗余的配置方案，保证了高度的可用性。

时刻表作为城市轨道交通系统运输组织的基础，承担着列车运行组织与运行调整的重要职能。在日常运营期间，ATS 系统主要依据时刻表对系统内的所有运营列车实现调度和指挥，并负责监控整个系统的运行状态。其中，中央 ATS 系统作为地铁的调度核心系统，根据时刻表自动对线路中的列车进行调度；本地 ATS 系统作为地铁调度系统中的辅助系统，能在中央 ATS 系统发生故障时，根据时刻表自动接管线路中列车的运行调度。为了实现中央/本地 ATS 系统之间能够无缝切换对列车的调度，必须确保二者运行的时刻表文件完全一致，并确保加载过程同步。

2 时刻表一致性特点

2.1 时刻表身份的唯一性

时刻表唯一标识信息是时刻表文件在中央/本地 ATS系统的身份信息，具有唯一性。在 ATS 系统中使用时刻表内部号、版本号来标识时刻表的唯一身份信息，格式为“（内部号，版本号）”。其中，时刻表内部号取值范围为1～255，版本号取值范围为1～65536。发布到系统中的时刻表内部号唯一，版本号随着时刻表文件的发布次数依次递增。在系统中只有版本号和内部号都相同才代表相同的时刻表文件，相同的时刻表文件不会同时发布到 ATS 系统中。

2.2 时刻表预置文件的一致性

时刻表预置文件为中央/本地 ATS 系统自动加载的标准，系统按照各自设置的自动加载时间，根据预设时刻表进行加载。时刻表预置文件的预置周期一般为1周，也可以根据实际需要进行设定。

如图1所示，中央调度人员在中央人机交互界面（HMI）上对时刻表预置文件进行人工设置，可以对未来1周或者某一天将要运营的时刻表进行设置或者更改。更新完成后，中央 ATS 系统将更新后的时刻表预置文件自动同步到本地 ATS 系统，确保中央/本地 ATS 系统拥有相同的时刻表预置文件。

图1 时刻表预置文件同步流程

2.3 时刻表发布的一致性

时刻表文件通过 ATS 系统的时刻表发布功能由离线编图系统导入到 ATS 系统。如图2所示，在进行时刻表文件发布时，离线编图系统根据中央 ATS 系统的时刻表信息，自动产生时刻表文件的唯一标识性信息，即时刻表内部号、版本号，然后向中央 ATS 系统发布。若发布成功，则向本地 ATS 系统发布；否则，不向本地 ATS 系统发布。

2.4 时刻表加载的一致性

时刻表加载分为自动加载和人工加载，具体方式如下。

（1）自动加载。中央/本地 ATS 系统按照系统设置的加载时间，获取系统中预先设置的时刻表信息，自动按照设置的时刻表进行加载。此时需要保证中央/本地ATS 系统预置时刻表信息的一致。

（2）人工加载。按照调度人员在 HMI/LOW（本地人机交互界面）上指定的时刻表进行加载，此时要求中央调度员和本地操作员选择具有相同内部号和版本号的时刻表。

无论哪种加载方式，都是根据时刻表的唯一标识信息确定系统内需要加载的时刻表，即需要保证中央/本地ATS 加载相同内部号和版本号的时刻表文件。

3 时刻表文件同步机制

时刻表文件一致是时刻表同步的基础，只有中央/本地 ATS 系统中都拥有相同的内部号和版本号的时刻表文件，才能保证时刻表加载的一致，从而实现中央/本地 ATS 系统切换时，按照统一的调度命令对列车进行控制。

图2 时刻表文件发布流程

3.1 自动同步时刻表文件

当本地 ATS 系统运行故障，导致中央/本地 ATS 系统时刻表文件同步失败时，在本地 ATS 系统与中央 ATS 系统之间需要重新建立连接，再次对中央/本地 ATS 系统进行时刻表同步，从而保证在任何情况下中央/本地 ATS 系统都拥有相同的时刻表文件以及时刻表预置文件。

自动同步时刻表文件过程如下（图3）：

（1）本地 ATS 系统与中央 ATS 系统建立连接；

（2）本地 ATS 系统向中央 ATS 系统发起同步请求，将本地 ATS 系统拥有的时刻表文件信息发送至中央ATS 系统，包含内部号和版本号；

（3）中央 ATS 系统根据接收的本地 ATS 系统时刻表信息以及中央 ATS 系统的时刻表信息进行判断，以决定对本地 ATS 系统的时刻表操作方式，包括时刻表添加、删除等；

（4）本地 ATS 系统时刻表信息同步完成后，对中央 ATS 系统的时刻表预置文件进行同步。

图3 时刻表自动同步流程

3.2 人工同步时刻表文件

当中央/本地 ATS 系统网络断开，并在一定时间内无法修复的情况下，无法实现中央 ATS 系统与本地 ATS系统之间的时刻表自动同步。此时，可采用人工拷贝方式将中央 ATS 系统的时刻表文件以及预置时刻表拷贝到本地ATS 系统，确保本地/中央 ATS 系统拥有相同的时刻表文件。

4 时刻表加载同步机制

在满足中央/本地 ATS 系统拥有相同的时刻表信息后，为了保证中央/本地 ATS 系统能够运行相同的时刻表文件，必须确保中央/本地 ATS 系统在各种情况下加载的时刻表文件始终相同。以下讨论如何在加载过程中确保中央/本地 ATS 系统加载相同的时刻表文件。

4.1 中央ATS系统自动加载同步

中央 ATS 系统在运行过程中，按照系统设置的自动加载时间启动自动加载过程，加载过程如下：

（1）在时刻表预置文件中获取自动加载时刻表的内部号和版本号；

（2）在中央 ATS 系统数据库服务器中，下载指定内部号和版本号的时刻表文件；

（3）中央ATS系统将时刻表信息加载到内存数据库。

中央 ATS 系统加载时刻表成功后，将加载的时刻表内部号和版本号发送给本地 ATS 系统。若本地 ATS 系统与中央 ATS 系统加载的时刻表文件一致，则不进行重复加载；若加载的时刻表文件不一致，则按照中央 ATS 系统发送的时刻表文件内部号和版本号进行本地 ATS 系统的时刻表加载。

4.2 中央ATS系统启动加载同步

在中央 ATS 系统发生故障重新启动后，将请求本地ATS 系统加载时刻表，并通知调度人员进行人工确认是否需要加载。若调度员确认不需要加载此时刻表文件，则中央 ATS 系统调度员通过人工加载时刻表，加载成功后通知本地 ATS 系统，按照中央 ATS 系统加载的时刻表文件更新本地 ATS 系统加载的时刻表文件，确保中央/本地 ATS 系统加载相同的时刻表文件。

4.3 ATS系统人工加载同步

中央/本地 ATS 系统网络断开，并在一定时间内无法修复的情况下，由本地 ATS 系统与中央 ATS 系统的调度人员人工确认中央 ATS 系统加载的时刻表内部号和版本号。本地 ATS 系统调度人员通过人工加载时刻表的方法，加载与中央 ATS 系统一致的时刻表。

4.4 本地 ATS 系统启动加载同步

在本地 ATS 系统发生故障重新启动后，向中央 ATS系统请求中央 ATS 系统当前运行加载的时刻表文件，接收中央 ATS 系统发送的时刻表加载信息并进行判断。若一致，不进行重复加载；若不一致，按照中央 ATS 发送的时刻表文件进行本地时刻表加载。

5 结束语

本文分析了时刻表在城市轨道交通运营中的重要作用，设计了标识时刻表身份的唯一信息，提出了保证时刻表文件一致和加载一致的同步机制，并讨论了在中央/本地 ATS 系统网络断开的情况下，采取人工拷贝的方式来确保中央/本地 ATS 系统拥有相同的时刻表文件，从而保障 ATS 系统在每日运营期间，中央 ATS 系统与本地 ATS 系统运行的时刻表一致。

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责任编辑 李媛芳

Study on Synchronization Mechanism of ATS System in Transit

Jing Shunli

During the daily operation of metro, the central ATS system and local ATS system separately control the operation of the train according to their own timetable. When the central ATS system has failure, the local ATS system will complete the control of the train operation on the track, which requires the central ATS system and local ATS system running time table is exactly the same. This paper puts forward the basic characteristics and requirements of the consistency of time table, and on the basis of this system, it discusses the synchronization mechanism of ensuring the consistency of the time table information and the load.

urban rail transit, ATS system, schedule, synchronization mechanism

U231+.6

2016-04-28

景顺利（1982—），男，工程师