全自動運行線路備用控制中心的配置與管理

蘇志恒 陳 璇

(成都地鐵運營有限公司，610081，成都 ∥ 第一作者，高級工程師)

地鐵全自動運行線路的控制中心包括主用控制中心(OCC)和備用控制中心(BOCC)，集遠程控制和全線集中監控功能于一體。其中，BOCC為OCC核心功能的冗余配置，極為重要。

本文對BOCC的功能定位及系統配置、OCC的系統冗余性及應急處置流程等進行分析探究。

1 BOCC的功能定位及系統配置

1.1 BOCC功能定位

全自動運行系統的自動化等級為GoA 4級。其BOCC在網絡結構和系統級獨立冗余方面有較高的需求。BOCC主要功能定位為：面對自然災害、恐怖襲擊或其他突發事件時，一旦發生OCC完全喪失功能或與外部通信完全中斷等極端情況，BOCC將接替OCC的指揮調度權，繼續組織全線的運營，盡量減小線路運行受到的影響。因此，BOCC應保持在線熱備狀態，并具備OCC的全部監控和服務功能。此外，OCC與BOCC宜設置于不同場段，以盡量減小大面積停電等區域性極端故障或災害同時影響2個控制中心正常工作的概率。

1.2 BOCC系統配置

全自動運行線路OCC的系統完全參照既有線進行配置，具有較完善的功能和較高的安全可靠性。在具備OCC的全部監控和服務功能的運營需求前提下，BOCC后臺系統配置應參考OCC按照1∶1冗余設計，BOCC前端功能終端需滿足控制中心調度員對全自動運行線路的行車指揮、信號系統狀態監測、車輛系統狀態監測、電力環控系統狀態監測等工作需求,面對交流乘客服務的總體需求，應至少設置1個行車調度崗位的配套設備、1個車輛調度崗位的配套設備、1個電力環控調度崗位的配套設備、1個乘客調度崗位的配套設備及1個值班主任崗位的配套設備。

2 OCC/BOCC系統的冗余性分析

2.1 接口冗余性

全自動運行線路OCC/BOCC核心系統在設備硬件冗余的基礎上，需要充分考慮接口冗余性。以最為重要的ATS(列車自動監控)系統為核心，與全自動運行場景聯動緊密相關的PA(公共廣播)系統、PIS(乘客信息系統)、專用無線系統及ISCS(綜合監控系統)等均采用交叉互聯方式進行接口通信，以進一步強化接口數據穩定性及可靠性。接口類型采用100 M以太網標準RJ 45接口。接口協議采用基于Modbus_TCP/IP的開放協議。核心系統的交叉互聯示意圖見圖 1。

圖1 核心系統交叉互聯示意圖

2.2 冗余熱備

OCC/BOCC的設備之間需要實現合理的冗余熱備關系，且冗余切換能按照中央調度的意愿進行控制。冗余熱備的功能設計應滿足如下需求：

1) 專用通信、信號、綜合監控、PSCADA(電力監控與數據采集)等系統的核心服務器及接口設備都能由OCC切換至BOCC，且切換完成后即可實現BOCC系統運行及外部數據通信穩定可靠。

2) 由于中央調度的運營組織工作在地鐵線路調度指揮系統中占據絕對主導地位，故除非支持當前運營組織的系統已完全崩潰，否則任何系統切換不得影響OCC運營組織。因此，OCC/BOCC冗余切換不可設置為系統自動判斷并執行，應由人工操作實施。

3) 全自動運行線路主要功能由信號系統保障，其他的故障只影響客服和機電、供電設備遠程監控功能實現的要求，不會影響正線FAM(全自動駕駛模式)列車運行。因此，OCC/BOCC的冗余切換以中央ATS系統是否發生故障為執行判斷依據。OCC/BOCC冗余切換后，中央ATS系統的服務器及接口設備連接均由OCC切換至BOCC。PA系統、PIS、專用無線系統、ISCS及PSCADA系統的OCC/BOCC功能服務器切換機制，可采用虛擬IP(互聯網協議)技術來實現一主多備自動切換等冗余方式，但其外部接口設備必須與ATS接口所在控制中心保持一致。

4) 當OCC單專業或多專業后臺系統服務器癱瘓時， OCC仍可能具備指揮全線運營環境條件，故各系統應在將后臺系統服務器切換至BOCC后，使前臺功能終端仍能持續為OCC提供正常服務，以避免所有調度人員都轉移至BOCC，造成資源浪費。

按上述要求，OCC/BOCC圍繞ATS系統建立了相對完善、影響范圍可控、時機人為可控的控制權整體切換機制。OCC/BOCC核心系統熱備冗余切換示意圖如圖2所示。

3 BOCC的日常管理及應急處置

3.1 BOCC的日常管理及應急處置方案

3.1.1 方案一

控制中心調度員值守BOCC，負責BOCC大廳的日常管理及應急情況下的指揮工作。

該方案的主要優點為：控制中心調度員應急支援快；日常有人員在BOCC值守，當OCC癱瘓時可立即啟用BOCC備用終端，迅速完成全線指揮權接管，不會造成列車降級或者停運。

該方案的主要缺點是：OCC與BOCC人員無法集中辦公，人員管理困難； BOCC備用終端在控制大廳內且長期處于開機熱備狀態，其故障率提高，存在人員誤操作的風險。

圖2 OCC/BOCC核心系統熱備冗余切換示意圖

3.1.2 方案二

BOCC無人值守，由通信、信號及綜合監控等相關專業的維保人員進行屬地管理和巡視。當OCC癱瘓時，由專業維保人員將OCC控制權整體換至BOCC。

該方案的主要優點是：無需安排專人在BOCC進行值守，所有中央一級調度員在OCC集中管理，便于人員管理；BOCC終端日常可設置為冷備狀態，能最大限度消除設備誤操作隱患，有效降低設備故障率。

該方案的主要缺點是：OCC的控制中心調度員應急支援較慢。OCC和BOCC有一定距離，在緊急情況下，OCC的調度員不能確保第一時間趕到BOCC來啟動備用終端，接管調度指揮權。

3.1.3 方案三

BOCC由場段運用調度員、場段調度員(如有)、信號樓值班員(如有)等場段行車指揮相關崗位人員值守辦公，完成日常管理。當OCC癱瘓時，行車指揮人員臨時接管全線運營指揮權，待控制中心調度員到達BOCC后即刻移交指揮權。

該方案的主要優點與方案1一致，且可將BOCC大廳與OCC合并設置，根據需要自由調整大廳的當前功能，實現空間資源合理利用。

該方案的缺點是：全自動運行線正線行車專業融合難度高，雖中央一級調度員的行車調度業務水平足以滿足要求，但場調、運用調度等二級調度員在面對故障或者災難時如不能及時得到其他人員的技術力量支援，難以履行一級調度員的工作職能； BOCC為OCC后備，亦為行車指揮關鍵場所，會有大量施工、檢修等與行車無關的人員進出進行請銷點、出退勤等作業，其人員管理控制難度大，人員誤操作風險較大。

3.1.4 方案比選

方案選擇應考慮以下因素：

1) BOCC作為行車指揮關鍵場所具有的特殊性。

2) 全自動運行線路中央一級調度人員、其他二級調度人員的配置和培養成本。

3) 導致OCC完全癱瘓需要BOCC投入使用接管全線運營指揮權的災害的歷年發生概率。

綜合考慮上述因素，結合項目實際情況，成都地鐵9號線采用方案2為BOCC的日常管理及應急處置方案。

3.2 應急處置流程

全自動運行線路需要BOCC投入使用的場景主要有：

場景1——雖然核心系統功能設備發生嚴重故障或完全失電，且短時間無法恢復，但OCC仍具備組織運營的條件。此時，中央調度人員不需離開OCC，由OCC各系統設備遠程調用BOCC系統后臺服務器來實現服務功能。

場景2——發生地震等極端自然災害或恐怖襲擊等重大事件，并導致OCC整體喪失功能，OCC人員需撤離至BOCC，并接管全線調度指揮權。

基于上述場景，梳理BOCC的應急處置流程，如表1所示。

表1 BOCC應急處置流程

4 結語

全自動運行系統以其高效、穩定、可靠的特性，成為未來城市軌道交通發展的趨勢，受到越來越多的關注。本文研究了既有全自動運行線路BOCC的設置思路，分析了OCC/BOCC的冗余性，并闡述了BOCC的應急處置流程，為后續各條全自動運行線路BOCC建設提供理論參考。