天津地鐵2、3號線大小交路功能系統改造方案

摘要：隨著城市軌道交通客流、線路的變化，為適應客流變化需對早期線交路方式進行升級改造。本文以天津地鐵2、3號線為例，主要從信號系統改造的概況、技術方案和實施策略等方面進行探討。

關鍵詞：軌道交通;ATS;大小交路

中圖分類號：U231.7 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

為實現天津地鐵2、3號線大小交路套跑情況下站臺PIS（乘客信息系統）、PA（廣播系統）動態目的地顯示及播報功能，需對兩條線的ATS（列車自動運行監控系統）、PIS、PA間的接口協議及配套設備進行改造。

1 天津地鐵2、3號線概況

天津地鐵2、3號線ATS、PIS與PA系統在大小交路套跑行車組織情況下，無PIS系統動態顯示及PA系統動態播報目的地信息。為提升客運服務質量，滿足列車大小交路運行、段場連接車站清客回段時的客運組織要求，需對2、3號線所涉及的ATS、PIS、PA系統進行升級改造。

1.1 既有ATS系統描述

2、3號線采用龐巴迪CITYFLO 650 ATS系統，使用PLC（可編程邏輯控制器）為外部子系統提供數據。系統所用外部接口協議未包含列車旅程目的地信息，無法滿足大小交路套跑行車組織情況下PIS、PA動態目的地信息提供需求，且現有接口硬件設備不具備協議擴展條件。

1.2 PIS-ATS系統接口描述

PIS-ATS接口是PIS和ATS之間的信息通道，ATS向PIS系統發送首末班車信息、列車到站信息、列車緊急信息，PIS向ATS發送PIS心跳信息或請求PIS首末班車信息。中心ATS通過MODBUS TCP OPC服務器，與PIS設備進行通信。這些設備中有一個PLC網關，用于中心ATS與外部子系統之間的信息交換。中心ATS與外部子系統負責讀寫各自的保持寄存器。系統接口協議是基于RJ45連接的MODBUS TCP/IP協議。ATS通訊設備配置為從機，PIS通訊設備配置為主機。

1.3 PA-ATS系統接口描述

PA-ATS接口是PA和ATS之間的信息通道，ATS向PA發送首末班車信息、列車到站信息、列車緊急信息，PA向ATS發送廣播系統心跳信息。系統接口協議是基于RS-422連接的MODBUS協議。ATS通訊設備配置為從機，PA通訊設備配置為主機，其接口原理同PIS-ATS接口一致，接口位置在車站。

2 技術改造方案

2.1 PIS專業的接口改造

為確保對既有線路的運營影響最小化，在ATS與外部接口之間增設網關服務器設備，該設備負責收集ATS系統PLC中的相關列車到站信息，并轉發給PIS。改造后，PIS不再直接從原PLC獲取數據，改為從網關服務器中獲取數據，網關服務器從PLC中收集相關信息，并完成車站與到站列車的對應處理，最終寫入網關服務器的對應保持寄存器中供PIS讀取。PIS配套對其軟件進行修改，以解析ATS發來的終點站信息，并在顯示屏上生成對應的動態目的地顯示[1]。

2.2 廣播專業的接口改造

目前ATS系統與PA的接口通過設置于各個車站的ATS-RTU（遠程控制終端）提供，對現有的PA軟件進行升級，將現有的ATS與PA在各個車站的接口升級為中心統一接口，由網關服務器集中向PA提供。網關服務器從PLC中收集相關信息，并完成車站與到站列車的對應處理，最終寫入網關服務器的對應保持寄存器中供PA讀取。PA需對其中心及本地的軟件進行修改，以從中心統一獲取ATS提供的廣播觸發及終點站信息，并下發對應車站的本地設備，觸發對應的廣播信息。

2.3 改造后的ATS與PIS/PA物理接口

網關服務器采用交叉連接的方式與現有的接口交換機相連。每條線各設置2臺網關服務器，互為冗余，物理連接圖如圖1所示。網關服務器采用冗余配置，滿足無縫切換。每臺網關服務器同時與兩臺接口交換機連接，任何一臺網關服務器為主機時，兩臺交換機上的PIS/PA均可訪問到網關服務器主機地址。

3 實施策略

根據上述技術方案，以保障正常運營為前提，本項目實施分為4個階段：網關服務器搭建與現場調試、模擬測試、接入測試及正式升級接入[2]。

3.1 網關服務器搭建與現場調試

本階段主要在2、3號線中心信號機房內完成網關服務器設備安裝及上電測試，并在網關服務器上完成相關的軟件參數配置。建立新設備至既有ATS機柜內部網絡通道，完成網絡配置。

3.2 網關服務器模擬測試

網關設備安裝配置完成后，將通過模擬環境測試網關服務器與外部接口系統接口協議及數據的正確性，在本階段，將采用模擬器來模擬產生真實的列車數據，并通過正式網關服務器軟件完成數據的采集、組合并轉發。

3.3 網關服務器接入測試

上述步驟完成后，將進行真實系統環境接入網關服務器測試，并在接入后，驗證系統接口功能聯動的正確性。測試將分為兩個步驟完成：

（1）網關服務器接入。在外部接口交換機上開放備用端口，將網關服務器接入，之后測試網關服務器與PLC設備之間的通信，并驗證網關服務器是否可正確地從中心PLC獲取數據。本階段將首先利用夜間完成網關服務器接入，在確保不會對既有系統產生任何影響后，將網關服務器持續接入到外部接口交換機上，以便觀察在真實列車數據下，其運行的穩定性。本階段利用2個夜間天窗點完成網關服務器接入，之后利用1周時間進行在線觀察。（2）接口功能聯調。在上一階段完成后，將利用夜間天窗時間，完成PIS/PA系統軟件升級，并實際跑車對接口功能進行驗證。

3.4 正式升級接入

在上述測試均完成后，利用夜間天窗時間將各個系統正式升級/接入，并開展實際跑車測試驗證，正式實現功能需求。

4 結語

本改造工程以不影響既有線路正常運營為根本原則，充分考慮運營安全，并結合線路改造實際情況，確定改造技術方案，為改造工程的順利開展和實施提供了重要技術支撐和保障。本項目已于2019年11月正式驗收合格并投入運營。

參考文獻

[1] 孫希艷.簡談地鐵運營線信號系統改造相關技術和控制措施[J].鐵路通信信號工程技術，2015（4）：70-73.

[2] 于雪松.天津地鐵1號線信號系統改造工程技術方案[J].數字通信世界，2018（4）：20+111.

收稿日期：2020-05-08

作者簡介：吳榮斌（1985—），男，陜西渭南人，研究生，工程師，研究方向：軌道交通信號、通信。