EBIScreen2000列車自動監控系統與外部子系統接口分析

摘要：以天津地鐵2、3號線為例，詳細介紹龐巴迪公司的EBIScreen2000列車自動監控系統與其他外部子系統的接口，同時簡要的分析外部子系統接口功能在應用中的具體使用情況。

關鍵詞：列車自動監控系統；外部接口；MOUDBUS

中圖分類號：U231文獻標識碼：A

龐巴迪（Bombardier）是一家總部位于加拿大的國際性交通運輸設備制造公司。主要產品有支線飛機、公務噴氣飛機、鐵路及高速鐵路機車、城市軌道交通設備等[1]。龐巴迪的EBIScreen2000是一個為實現高效與經濟的交通管理系統，它是龐巴迪 INTERFLO鐵路信號解決方案與龐巴迪CITYFLO城市軌道交通解決方案的一部分。

系統介紹

1.1 EBIScreen2000列車自動監控系統（ATS）

EBIScreen2000的主要功能是在系統正常和非正常情況下，為運營人員提供運營相關的信息，并處理他們與標準操作相關的指令。其集成的監督和控制功能是基于EBIScreen系統與聯鎖、列車自動防護（RATP）、列車自動運行（RATO）和其他各種輔助系統的數據交換。圖1顯示了ATS系統的基本框架。

圖1 ATS系統的基本框架

天津地鐵2、3號線的ATS子系統主要分為控制中心ATS子系統設備和車站ATS子系統設備。其中控制中心ATS子系統設備包括中央控制室設備和控制中心設備室設備以及其他輔助設備，車站ATS子系統設備包括區域控制站ATS設備、設備集中站ATS設備和非設備集中站。所有設備連接到信號專用的DTS網。

1.2ATS系統與其他系統的接口

控制中心的應用服務器用于內部和外部的其他子系統與ATS信息交換。其主要與ATO、聯鎖和其他外部子系統(如車輛段/停車場ATS系統、乘客信息系統、時鐘系統、無線調度系統、自動化集成系統等)接口，用以傳遞進路信息、列車識別號(車次號、車體號等)、到站/離站信息、隧道阻塞信息、列車運行方向等[2]。

1.2.1與信號子系統的接口

ATS系統通過UDP/IP協議實現與計算機聯鎖、CITYFLO 650區域ATO控制單元的接口功能。

ATS系統從計算機聯鎖獲取現場狀態信息并在ATS工作站上顯示：進路狀態、軌旁目標狀態（道岔、軌道區段等）、列車的運行模式。而ATS則向聯鎖系統發送指令，如：設置列車進路、取消進路、控制軌旁目標（如道岔）、激活/取消自動觸發進路、改變本地和遠程操作員之間的權限、時間同步等控制命令。需要說明的是中央級和本地級的應用服務器分別與計算機聯鎖直接進行接口，本地級的ATS應用服務器并不影響中央ATS與計算機聯鎖之間的通信。

對于ATS從RATO獲得的信息包括，例如：列車動態信息（例如速度、精確位置、移動授權）、車站站臺信息（例如扣車、跳停、停站定位調整）、臨時限速、各種報警；ATS向區域ATO發送指令，例如：控制站停和停車的指示、對速度、加速度、減速度以及惰行的策略值進行控制、控制車站站臺（扣車、跳停、停站定位調整）、建立和取消臨時限速、時間同步。

1.2.2與外部子系統接口

其他外部子系統 (如車輛段/停車場ATS系統、乘客信息系統（PIS）、時鐘系統（CLOCK）、無線調度系統、綜合監控系統（ISCS）、站臺廣播（PA）、發車表示器（DTI）等) 通過MODBUS TCP與ATS系統進行數據交換。ATS系統為外部系統提供的典型信息是：時間和日期、列車物理ID、列車位置、轉轍機狀態、站停時間、DTI倒計時。ATS從外部子系統接收的典型信息有：子系統狀態、主時鐘與系統時間同步的接口。

外部子系統接口的構成

外部子系統連接到ATS系統可以監視和控制天津2、3號線的許多輔助功能。這些功能獨立于ATS的列車控制系統功能，但是外部通信子系統需要與ATS系統交換信息。

2.1外部子系統接口的硬件

外部子系統通過MODBUS TCP與ATS系統進行數據交換。ATS系統與外部子系統的接口的核心設備就是與ATS應用服務器連接的網關PLC和車站上的Moudbus RTU，所有用于外部子系統的信息都涵蓋在該PLC的寄存器中。ATS以特定更新速率持續更新保持寄存器的信息。從而實現ATS系統與外部子系統的接口數據交換。

網關PLC通過DTS系統核心網絡的防火墻和接口冗余交換機為PIS、ISCS等系統提供RJ45的接口實現與這些子系統的通信；分布在各個車站的Moudbus RTU直接為DTI、PA等系統提供RS485接口。如圖2所示。網關PLC直接通過自身的RJ45口連接到控制中心的核心DTS網絡，各個車站的ATS-RTU自身也都被分配了一個串行網絡接口用于連接到信號系統的DTS專用網絡中。

圖 2 與外部子系統連接的網絡結構

網關 PLC是采用“莫迪康”處理器，每套完整的PLC設備：包括背板、CPU、通信模塊、存儲器和電源模塊。網關PLC采用冗余配置，當主用故障時，可以自動的切換到備用PLC。通信時網關 PLC的IP地址是一樣的，不管哪個是當前主用PLC。每個外部子系統與網關 PLC的通信只使用一個IP地址。當前控制每個區域的應用服務器會更新網關PLC。在正常情況下，這個應用服務器應該是控制中心的ATS應用服務器。如果一個區域的本地應用服務器由于操作員請求或OCC故障接管了該區域的控制，本地應用服務器會將所轄區域的數據與網關 PLC進行交換。

圖 3: 莫迪康PLC與外部子系統的DB-9接口示意

在各站的RTU單元模塊是一個包含有I/O、CPU和通信模塊的設備。RTU使用RS-422的DB-9接口連接到外部設備。

2.2外部子系統接口的軟件

網關PLC寄存器中ATS系統提供的數據是由應用服務器提供的，體現在在ATS系統中接口應用程序是兩個獨立的子進程:外部數據接口進程（EDI）和插件外部接口數據進程（PIEDI），這兩個進程的準確運行可保證ATS系統向外部子系統提供正確的信息。

應用服務器上安裝的ICONICS OPC軟件可監控與應用服務器連接的網關PLC的寄存器中的數據信息，這些信息是通過該軟件查看時已被分類后的數據，可直接使用。各個車站的Moudbus RTU只能通過安裝在控制中心或者其他地方的網絡監測工作站上的ProWORX 32軟件進行實時數據的查看，該數據需要知道具體的寄存器的位置以及寄存器中每一位數據所代表的含義。

網關PLC和車站Moudbus RTU的配置程序有設備供應商提供，通過專用測試筆記本連接到DTS網絡中使用ProWORX 32軟件進行配置。

接口系統的應用情況

目前在應用中可為2、3號線控制中心提供正確的ATS段、場顯示，對于PIS、PA、DTI系統提供的數據還不是很穩定，偶爾會出現數據更新中斷的情況，由于應用服務器上子進程的不穩定ISCS和無線調度系統并未接入信號系統。

在出現數據停止更新情況下，中心可在主控的ATS服務器上對子進程進行重啟，恢復數據更新。此操作并不影響ATS系統的其他功能，獨立性較強。但其故障時影響較為直觀。對于PIS，一旦數據停止更新，全線PIS屏上的列車到站時間將出錯影響乘客的觀察，易造成投訴事件。

結束語

EBI Screen 2000系統相較于天津地鐵1號線的ATS系統，其將各個功能分成不同的獨立的子進程的思路很好，故障時可直接在主控服務器上操作而不影響其他功能的正常使用，這點值得國內研究人員借鑒。對于EBI Screen 2000系統中子進程的穩定性較差，在系統升級事人需要對全線ATS應用服務器進行升級。

參考文獻

[1] 呂永宏.李鳳堂 龐巴迪EBI950計算機聯鎖系統 [J]. 鐵路通信信號2006,42（12）

[2]董俊 龐巴迪EBI Screen 2000列車自動監控系統 [J].鐵道通信信號 2012,48(7)

[3] 吳秋顏.龐巴迪信號系統在天津地鐵2、3號線的應用[J],民營科技,2012(8)

[作者簡介]韓佳鑫(1986—)男,天津市地下鐵道運營有限公司,設備中心,技術管理,。