全自动运行线路备用控制中心的配置与管理

2021-04-27苏志恒

城市轨道交通研究 2021年4期

关键词：热备调度员全自动

苏志恒陈璇

(成都地铁运营有限公司，610081，成都 ∥ 第一作者，高级工程师)

地铁全自动运行线路的控制中心包括主用控制中心(OCC)和备用控制中心(BOCC)，集远程控制和全线集中监控功能于一体。其中，BOCC为OCC核心功能的冗余配置，极为重要。

本文对BOCC的功能定位及系统配置、OCC的系统冗余性及应急处置流程等进行分析探究。

1 BOCC的功能定位及系统配置

1.1 BOCC功能定位

全自动运行系统的自动化等级为GoA 4级。其BOCC在网络结构和系统级独立冗余方面有较高的需求。BOCC主要功能定位为：面对自然灾害、恐怖袭击或其他突发事件时，一旦发生OCC完全丧失功能或与外部通信完全中断等极端情况，BOCC将接替OCC的指挥调度权，继续组织全线的运营，尽量减小线路运行受到的影响。因此，BOCC应保持在线热备状态，并具备OCC的全部监控和服务功能。此外，OCC与BOCC宜设置于不同场段，以尽量减小大面积停电等区域性极端故障或灾害同时影响2个控制中心正常工作的概率。

1.2 BOCC系统配置

全自动运行线路OCC的系统完全参照既有线进行配置，具有较完善的功能和较高的安全可靠性。在具备OCC的全部监控和服务功能的运营需求前提下，BOCC后台系统配置应参考OCC按照1∶1冗余设计，BOCC前端功能终端需满足控制中心调度员对全自动运行线路的行车指挥、信号系统状态监测、车辆系统状态监测、电力环控系统状态监测等工作需求,面对交流乘客服务的总体需求，应至少设置1个行车调度岗位的配套设备、1个车辆调度岗位的配套设备、1个电力环控调度岗位的配套设备、1个乘客调度岗位的配套设备及1个值班主任岗位的配套设备。

2 OCC/BOCC系统的冗余性分析

2.1 接口冗余性

全自动运行线路OCC/BOCC核心系统在设备硬件冗余的基础上，需要充分考虑接口冗余性。以最为重要的ATS(列车自动监控)系统为核心，与全自动运行场景联动紧密相关的PA(公共广播)系统、PIS(乘客信息系统)、专用无线系统及ISCS(综合监控系统)等均采用交叉互联方式进行接口通信，以进一步强化接口数据稳定性及可靠性。接口类型采用100 M以太网标准RJ 45接口。接口协议采用基于Modbus_TCP/IP的开放协议。核心系统的交叉互联示意图见图 1。

图1 核心系统交叉互联示意图

2.2 冗余热备

OCC/BOCC的设备之间需要实现合理的冗余热备关系，且冗余切换能按照中央调度的意愿进行控制。冗余热备的功能设计应满足如下需求：

1) 专用通信、信号、综合监控、PSCADA(电力监控与数据采集)等系统的核心服务器及接口设备都能由OCC切换至BOCC，且切换完成后即可实现BOCC系统运行及外部数据通信稳定可靠。

2) 由于中央调度的运营组织工作在地铁线路调度指挥系统中占据绝对主导地位，故除非支持当前运营组织的系统已完全崩溃，否则任何系统切换不得影响OCC运营组织。因此，OCC/BOCC冗余切换不可设置为系统自动判断并执行，应由人工操作实施。

3) 全自动运行线路主要功能由信号系统保障，其他的故障只影响客服和机电、供电设备远程监控功能实现的要求，不会影响正线FAM(全自动驾驶模式)列车运行。因此，OCC/BOCC的冗余切换以中央ATS系统是否发生故障为执行判断依据。OCC/BOCC冗余切换后，中央ATS系统的服务器及接口设备连接均由OCC切换至BOCC。PA系统、PIS、专用无线系统、ISCS及PSCADA系统的OCC/BOCC功能服务器切换机制，可采用虚拟IP(互联网协议)技术来实现一主多备自动切换等冗余方式，但其外部接口设备必须与ATS接口所在控制中心保持一致。

4) 当OCC单专业或多专业后台系统服务器瘫痪时， OCC仍可能具备指挥全线运营环境条件，故各系统应在将后台系统服务器切换至BOCC后，使前台功能终端仍能持续为OCC提供正常服务，以避免所有调度人员都转移至BOCC，造成资源浪费。

按上述要求，OCC/BOCC围绕ATS系统建立了相对完善、影响范围可控、时机人为可控的控制权整体切换机制。OCC/BOCC核心系统热备冗余切换示意图如图2所示。

3 BOCC的日常管理及应急处置

3.1 BOCC的日常管理及应急处置方案

3.1.1 方案一

控制中心调度员值守BOCC，负责BOCC大厅的日常管理及应急情况下的指挥工作。

该方案的主要优点为：控制中心调度员应急支援快；日常有人员在BOCC值守，当OCC瘫痪时可立即启用BOCC备用终端，迅速完成全线指挥权接管，不会造成列车降级或者停运。

该方案的主要缺点是：OCC与BOCC人员无法集中办公，人员管理困难； BOCC备用终端在控制大厅内且长期处于开机热备状态，其故障率提高，存在人员误操作的风险。

图2 OCC/BOCC核心系统热备冗余切换示意图

3.1.2 方案二

BOCC无人值守，由通信、信号及综合监控等相关专业的维保人员进行属地管理和巡视。当OCC瘫痪时，由专业维保人员将OCC控制权整体换至BOCC。

该方案的主要优点是：无需安排专人在BOCC进行值守，所有中央一级调度员在OCC集中管理，便于人员管理；BOCC终端日常可设置为冷备状态，能最大限度消除设备误操作隐患，有效降低设备故障率。

该方案的主要缺点是：OCC的控制中心调度员应急支援较慢。OCC和BOCC有一定距离，在紧急情况下，OCC的调度员不能确保第一时间赶到BOCC来启动备用终端，接管调度指挥权。

3.1.3 方案三

BOCC由场段运用调度员、场段调度员(如有)、信号楼值班员(如有)等场段行车指挥相关岗位人员值守办公，完成日常管理。当OCC瘫痪时，行车指挥人员临时接管全线运营指挥权，待控制中心调度员到达BOCC后即刻移交指挥权。

该方案的主要优点与方案1一致，且可将BOCC大厅与OCC合并设置，根据需要自由调整大厅的当前功能，实现空间资源合理利用。

该方案的缺点是：全自动运行线正线行车专业融合难度高，虽中央一级调度员的行车调度业务水平足以满足要求，但场调、运用调度等二级调度员在面对故障或者灾难时如不能及时得到其他人员的技术力量支援，难以履行一级调度员的工作职能； BOCC为OCC后备，亦为行车指挥关键场所，会有大量施工、检修等与行车无关的人员进出进行请销点、出退勤等作业，其人员管理控制难度大，人员误操作风险较大。

3.1.4 方案比选

方案选择应考虑以下因素：

1) BOCC作为行车指挥关键场所具有的特殊性。

2) 全自动运行线路中央一级调度人员、其他二级调度人员的配置和培养成本。

3) 导致OCC完全瘫痪需要BOCC投入使用接管全线运营指挥权的灾害的历年发生概率。

综合考虑上述因素，结合项目实际情况，成都地铁9号线采用方案2为BOCC的日常管理及应急处置方案。