城市軌道交通列車自動監控子系統的維護

陳 微 李永康 戴楊波

（廣州地鐵運營三中心通號維保三部信號五分部，510000，廣州∥第一作者，工程師）

地鐵的準點快速運行，都依靠各系統間穩定、實時的數據傳輸。其中ATS（列車自動監控）子系統設備在對列車安全運行進行有效監控方面起到了極其重要的作用。

1 ATS子系統現狀

1.1 ATS設備維護人員的配備

ATS子系統人員定額是根據“合理進行各層級人員配置，匹配好人員技能與檢修質量、檢修強度的關系”的原則來進行配置的。現以廣州地鐵3號線為例，其全長36.63km，共18個車站，考慮到每個車站都有1～3臺監控設備，故ATS子系統的日常檢修、維護人員是按照8～9人來進行配置的。這主要是考慮除工班長外，正常值班需要4人輪換，日常檢修人員需要2人，另有1～2名員工進行儲備，以備員工休假時人員的調整。故從總體上來說，人員配置方面已全面考慮到日常維護、故障處理、班組建設等工作，在協助正線、車載子系統進行故障處理時還存在一定的余量及空間。

1.2 ATS子系統的設備特性

ATS子系統的設備結構如圖1所示。

從圖1可以看出，ATS子系統在設備設施敷設及系統特性方面具有以下特點：ATS子系統設備是高度集中的，各車站、車輛段的監控信息都會通過通信廣域網接到中央設備室（一樓），并通過局域網把該信息反饋到行車指揮中心的HMI（人機接口界面）上，形成對全線設備設施及列車運行的監控網絡，以保障CO（行車指揮調度人員）能全面、實時地監控全線設備狀況。在故障情況下，能第一時間了解到初步的故障現象及影響面，本著“先通后復”的原則協助CO有效進行行車組織，并根據線上人員到位情況、故障分析判斷情況來合理地建議CO及時安排線上人員進行故障處理，以避免故障進一步擴大化。

2 優化ATS子系統在行車組織中的作用

從系統特性、地理位置、人員配置方面來看，ATS子系統具備實時了解故障信息、及時輔助CO進行行車組織、調度其他子系統人員到達故障地點的優勢，但也存在優化的空間。如故障發生時，維調報的故障現象往往不全面、不詳細，甚至會出現錯報的情況，而ATS值班人員只能根據維調報的情況通知正線值班人員進行故障處理。這種狀況導致正線信號人員不能及時掌握故障現象，或掌握不到真實的故障現象，從而使得故障處理延遲，甚至擴大，容易造成對正常營運的影響，使列車晚點；再者，信號值班房與信號設備房、行車指揮中心大約有100～300m的距離，在接到故障通報后需要1～2min的路途時間方能通過HMI了解到故障現象、報警信息等，導致故障處理出現延誤。因此，在接到故障后如何能更快地掌握準確的故障信息就尤為重要了。

圖1 ATS子系統設備結構圖

2.1 完善ATS維護終端的設置

在多次討論及論證下，通過國產化技術改造的方式在值班房增加了一臺HMI顯示終端，進而實現了ATS值班人員在值班房就能全面、實時監控全線設備狀況的功能。

為了實現中央設備室的工作站可以在中央設備室與值班室同時操作及監視，設計中采用了工業中已經廣泛應用的KVM（鼠標鍵盤擴展器）作為主要媒體。通過KVM，可以實現遠程的操作與監控，同時需要增加顯示器及鍵盤以滿足監控的目的；而為了實現顯示的雙頭輸出，則需要使用一個視頻共享器，這是能夠實現視頻多路輸出而不需要太多成本的方案。其設計簡圖見圖2所示。

圖2 設計簡圖

從中央設備室的HMI工作站直接通過電纜連至信號值班室，網絡連線需經過通信設備房。該房間內有無線用基站設備，輻射干擾大，對網絡連線帶來很大的困難，在嘗試使用非屏蔽網線連接后，發現干擾很大，遠程的圖像基本處于勉強可接收的情況，顏色、圖像出現了明星的失真。此后采用了屏蔽網線，以改進網線的抗干擾效果，經過試驗發現圖像失真的情況有所改善，但還沒有達到KVM正常使用的標準。通過多方查詢資料，購買了六類網線專用的RJ45水晶頭，并充分利用屏蔽網線的屏蔽效果，改良施工工藝，終于克服了無線設備干擾，使得圖像不再失真，完全滿足監控的需要，成功完成設備的安裝及調試。

1）主機采用ML110主機，是OCC中央設備室HMI工作站，用于運行SMC（系統管理中心）程序，通過SMC程序，可以監控到廣州地鐵3號線全線的信號設備狀態。

2）2個端口的視頻共享器采用VS102，能將所接收的視頻信號復制成2組250MHz的信號輸出。即將ML110主機的視頻輸出信號復制為2組，一組供中央設備室的本地顯示器使用，另一組供給KVM，是作為信號值班室遠程顯示終端的輸入信號，并可通過影像增益調節鈕來增強信號。

3）KVM 部件使用Avocent Longview1000U的產品。LongView1000系列擴展設備可將鍵盤、顯示器、鼠標、揚聲器、麥克風和串行端口延伸至距離計算機或KVM交換機達300m遠的地方。本次技術改造采用了互聯UTP纜線的發射器和接收器的設計，可方便地連接到PS／2、USB計算機；還配有一套獨特的自動調節功能，可自動提供視頻歪斜補償和標準UTP纜線信號衰減補償，而不會影響視頻效果。此功能可確保從遠至300m的地方，以1 280象素×1 024象素的分辨率提供清晰的視頻。它（甚或通過跳線面板）可以單獨或組合補償 UTP纜線5、5e和6類，通過KVM可以將中央設備室的視頻信號輸出到信號值班室的顯示終端上。該部件是實現遠程監控的關鍵部件。

4）顯示終端可根據顯示SMC軟件提供的信號，直觀反映出全線各個信號設備的狀態 。

5）使用2套鍵盤與鼠標，可以在中央設備室及信號值班室在不對工作站做任何改動的情況下，同時使用，極大地增加了日常監控中的使用及維護工作的靈活性，使得使用效率及維護效率大為提高。

2.2 強化ATS子系統值班人員的職責

為了保障故障處理的高效與準確性，在技術層面需加強故障信息的監控力度，在管理層面需進一步細化、明確ATS值班人員的職責。故障處理管理流程詳見圖3。

圖3 故障處理管理流程圖

1）每天早晚班的接班員工接班后，要及時與正線工班和車載工班值班人員聯系，將對班人員情況包括聯系方式在值班本上進行記錄，以便發生故障時能及時聯系有關人員。

2）每天定時到CO處了解設備運行情況。

3）實行信息匯報及互通機制，要求故障發生后，利用ATS人員在行車指揮中心值班時可監控全線設備的顯示終端優勢，將第一時間能掌握到的信息，及時、全面地反饋給部門調度及分部相關人員。

4）協助CO組織行車。

5）跟蹤故障處理情況，及時準確地將OCC監控到的故障變化信息向部門調度及有關人員通報。

6）及時跟進晚點故障事件，了解影響范圍，協調CO盡力對晚點進行有效控制，及時把握好晚點時間并將晚點信息反饋給部門調度和直接主管。

7）故障處理完成后，及時在HMI確認故障恢復情況并反饋給部門調度。

3 結語

隨著地鐵線路不斷建成并開通運營，廣州城市軌道交通將形成一個網絡，這也同時要求完善地鐵ATS子系統的故障預警信息。由于信號系統具備中央集權的特性，這使得信號系統的數據信息大部分存在ATS數據庫中。但由于數據量龐大、廠家在軟件方面采取保密措施等原因，導致維護人員并不能提前從大量的數據中分析出設備運行的規律性，做好未雨綢繆的預防修。如果能夠全面地剖析、挖掘該數據信息并合理利用，對故障分析和診斷就具有很重要的意義。因此如能開發出一套軟件來利用SMC的數據庫文件，解析、轉換并輸出SMC系統的故障信息及代碼，作出故障類型的統計與智能化分析，以有效分析故障原因及給出相應的預防措施，這就顯得尤為迫切了，也是未來需要重點攻克的一個難題。

地鐵線路逐漸網絡化、密集化，地鐵的客流將會急劇上升，這給信號系統提出了技術能力與管理能力方面的挑戰，如何在信號系統降級模式下保障運能將是急需解決的課題。

［1］宗清泉.地鐵車輛維修模式的探討［J］.城市軌道交通研究，2007（5）：10.

［2］王月暉.基于WinPcap的網絡數據捕獲和分析系統的研究與實現 ［D］.沈陽：沈陽工業大學碩士學位論文.2007.

［3］王長林，林穎.列車運行控制技術 ［M］.成都：西南交通大學出版社，2006.

［4］張銘，徐瑞華，楊珂.城市軌道交通網絡運營組織協調性研究［J］.城市軌道交通研究，2007（11）：12.