龐巴迪RATPRATO系統在天津地鐵23號線的應用

于雪松

摘要：天津地鐵2、3號線應用的是龐巴迪公司基于CBTC的CITYFLO650列車自動控制信號系統，RATP系統和RATO系統是其軌旁列車自動控制系統必不可少的重要組成部分。本文重點介紹RATP系統和RATO系統的結構、功能、特點以及在天津地鐵2、3號線的應用情況。

關鍵詞：信號、列車自動控制系統、RATP、RATO、天津地鐵

中圖分類號：U231+.7文獻標識碼：A文章編號：

1RATP、RATO系統概述

近年來，全國各地城市軌道交通快速蓬勃發展，城市軌道交通信號系統設備也越來越先進，逐步向高度集中自動化發展。因此，傳統的列車控制信號系統已不能適應高密度、高速度和高安全性的行車需求，基于CBTC的列車控制信號系統代表著城市軌道交通列車控制信號系統的發展方向和趨勢，已成為目前我國各地城市軌道交通信號系統的主流制式。

天津地鐵2、3號線引進龐巴迪公司的CITY650信號系統，它是一套全自動、計算機控制、基于CBTC的列車自動控制系統，其重要組成部分之一為軌旁列車自動控制系統（簡稱WATC系統）。軌旁列車自動防護系統（簡稱RATP系統）和軌旁列車自動駕駛系統（簡稱RATO系統）是WATC系統的關鍵部分。RATP系統主要控制和列車運行相關的安全功能，RATO系統主要執行與列車相關的非安全功能。

2RATP、RATO系統結構

按照設計要求，RATP、RATO系統要求在線路各個區域控制車站各設置一套完整的RATP機柜設備和RATO機柜設備。

2.1RATP機柜設備

每個RATP機柜由一個主用系統和一個備用系統（系統A和系統B）組成。RATP機柜設備包括：

（1）RATC機籠（2個）：機籠為電子機籠，包括機籠電源模塊、機籠背板、RATP CPU板、數字輸入板、電源接口板、同步/安全驅動板，板卡內置有ATP應用軟件和電子地圖，以實現ATP各種功能；

（2）終端面板（2個）：包括接線端子、繼電器、以太網交換機，提供端子保護和監控；

（3）本地選擇面板：包含系統狀態指示燈和一個控制開關，提供狀態監控情況顯示和主備控制手動切換；

（4）以太網浪涌保護器：提供電子安全保護；

（5）電源組件：包含直流電源模塊，主要用于提供直流24V電源；

（6）PLC組件：包括可編程邏輯控制器PLC、接線端子、繼電器，提供信息處理和驅動；

（7）AC電源面板：主要提供交流220V電源。

2.2RATO機柜設備

每個RATO機柜含有兩個計算機設備構成獨立的主備系統，和RATP主備系統關聯運行。RATO機柜設備包括：

（1）RATC機籠：機籠為電子機籠，包括機籠電源模塊、機籠背板、RATO CPU板，板卡內置有ATO應用軟件和電子地圖，以實現ATO各種功能；

（2）網絡交換機：提供網絡通信和數據傳輸通道；

（2）AC電源面板：主要提供交流220V電源；

（3）以太網浪涌保護器：提供電子安全保護；

（4）ATO診斷機：包含主機和顯示器，可裝設相應監控軟件，實時監控系統運行信息。

3RATP、RATO系統功能特點

3.1RATP系統

RATP系統執行系統至關重要的安全列車運行功能，也處理本地數字輸入。其執行的安全功能主要為確定并發送沖突點信息、根據來自計算機聯鎖系統的軌旁設備狀態生成列車移動授權、驗證和實施控制中心ATS系統設置的限速、監測內部硬件故障等，具體包括：列車初始化、列車移除、列車追蹤、列車移動授權、安全列車分離、混合運行模式、列車完整性防護、強制限速、屏蔽門控制、區域控制權交接、后備系統切換和遠程重啟、道岔控制、接近鎖閉、信號控制、列車運行方向控制、站臺緊急停車按鈕監控、列車站停防護、有人和無人自動折返。所有安全功能都將在RATP系統里通過使用高速微處理器和常規化的軟件控制和監督。

RATP機柜采用兩套獨立的ATP計算機系統，形成一套主控、一套備用的主備冗余結構，以提高其安全可靠性。機柜里面本地選擇面板有個選擇開關，用來在系統A和系統B間手動切換，以確定誰在線主控；也可以通過軟件自動選擇，當一個系統在線主控時，另一個將處于熱備狀態。兩套RATP系統完全相同，彼此獨立工作，但離線備用系統僅能實時計算數據，不能發送數據。當發生在線主控RATP系統故障時（假設此時離線備用系統完好），系統將自動切換使得原來離線備用的系統成為在線主控狀態，接管該區域的控制權。

3.2RATO系統

RATO系統執行系統至關重要的非安全列車運行功能。其執行的非安全功能主要為們控制、與其它子系統通信并收集用于顯示列車信息的數據、生成和顯示給中央監控設備的報警、記錄事件日志、生成并可以打印報警報告，具體包括：列車位置更新、屏蔽門操作、站停時間控制、強制車站扣車、強制跳停命令、控制區域交接、車載ATC系統控制權的選擇、下一站功能、RATO速度限制、時鐘同步、數據記錄等。

RATO機柜也采用兩套獨立的ATO計算機系統，形成一套主控、一套備用的主備冗余結構，以提高其安全可靠性。RATO主備系統工作與RATP系統相同，當在線主控系統故障時，系統將會自動切換至離線備用系統。

4RATP、RATO系統應用情況

4.1車地通信故障

天津地鐵2、3號線出現過車地通信故障，但都為單個列車通信丟失故障。當RATP系統在一段時間內沒有收到其所控區域內某一列車的信息時，它將發送一個制動命令給該車，并發送一個通信故障給RATO系統，然后RATP系統將通過給該車發出的最后一個指令后的車的沖突點來保護列車，同時來防護其所控區域內的其它所有列車。RATO系統將該列車丟失通信狀態告警傳送至控制中心，然后做后續處理。

4.2RATP系統或者RATO系統CPU板卡死機故障

天津地鐵2、3號線出現過單系RATP系統CPU板卡死機故障。故障發生后，系統將自動切換至備用RATP系統，故障一系的故障狀態會在控制中心ATS上顯示出來，此時不會影響該區域內列車運行。現場手動強制完好一系主控后，重啟故障一系即可修復故障，最后可將主備系切換開關置為遠程操作位。后續防范措施為定期重啟RATP系統。

天津地鐵2、3號線也出現過單系RATO系統CPU板卡死機故障，此故障較RATP系統要多一些。但故障發生后所轄區域內因系統已切換至備用系統主控，因此列車并未受到影響，但其故障狀態會在控制中心ATS上顯示出來。現場只需單獨重啟故障一系RATO系統CPU板卡即可修復故障。后續防范措施同RATP系統一樣。

4.3RATP系統或者RATO系統設備故障

天津地鐵2、3號線出現過機籠背板短路、板卡故障、電源組件故障等設備故障。出現故障后，做逐一排查最終確定故障設備，并用備件更換修復。由于設備為國外設備，因此故障后無法自主維修，只能聯系廠家做返修處理，尤其是核心板卡一旦故障無法自主維修。

5總結

龐巴迪公司的CITYFLO650信號系統是一套基于CBTC的、有著高集成度高自動化的信號系統。其下設系統——RATP系統和RATO系統作為WATC系統的重要組成部分必不可少，并且作用重大。總體來看，RATP系統和RATO系統在天津地鐵2、3號線應用較為穩定，故障較少。但目前對于維護所面臨的最大困難就是設備硬件故障后無法自主維修，必須更換備件，且故障件交給廠家返修，對于廠家的依賴性較大。此外，如果后續出現系統軟件故障，維護難度將會更大，依照現有資料更是無法進行自主維修解決。因此，目前維修除了做好日常檢修外，就是在每一次故障處理過程中多多積累經驗，逐步去深入理解RATP和RATO系統。

參考文獻

[1] 蔡愛華,季錦章.地鐵信號系統的現狀及發展趨勢[J],電子工程師,2000,26(5).

[2] 羅載榮.簡談龐巴迪CITYFLO650移動閉塞的車—地無線通信系統[J],鐵路通信信號工程技術,2013,10(2).

[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).