龐巴迪EBIScreen系統(tǒng)在天津地鐵23號(hào)線的應(yīng)用

摘要：本文以天津地鐵2、3號(hào)線為例，介紹龐巴迪CITYFLO 650的EBIScreen系統(tǒng)的構(gòu)成、接口、功能以及其在實(shí)際使用中的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：天津地鐵2、3號(hào)線；EBIScreen；接口；功能；優(yōu)缺點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

天津地鐵2、3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)采用龐巴迪公司的CITYFLO 650系統(tǒng)，該系統(tǒng)是龐巴迪公司為未來或既有的公共交通以及地鐵領(lǐng)域而研發(fā)的CBTC（Communication Based Train Control，基于通信的列車控制）移動(dòng)閉塞交通控制解決方案。EBIScreen 2000系統(tǒng)（龐巴迪運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)）是其中的重要組成部分，它提供信號(hào)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制功能以及和其他系統(tǒng)的接口，負(fù)責(zé)管理在線列車，使列車運(yùn)行穩(wěn)定有序。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從設(shè)備的構(gòu)成上看，EBIScreen 2000列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、工作站和一些輔助設(shè)備(如外部接口交換機(jī)、通信PLC等)構(gòu)成。根據(jù)天津2、3號(hào)線ATS系統(tǒng)的位置和功能上來定義，可分為中心ATS和車站ATS[1]。

1.1中心ATS

根據(jù)設(shè)備的位置，中心ATS又分為中央控制室、控制中心設(shè)備室、運(yùn)行圖打印室、時(shí)刻表編輯室和培訓(xùn)室。

1.1.1中央控制室

包括調(diào)度主任工作站、兩個(gè)調(diào)度員工作站（一臺(tái)顯示站場(chǎng)圖、一臺(tái)顯示運(yùn)行圖）和冗余配置的大屏工作接口計(jì)算機(jī)。中央控制室為行車調(diào)度員管理和控制在線列車提供了方便。

1.1.2控制中心設(shè)備室

由一套熱備冗余的應(yīng)用服務(wù)器、一套熱備冗余的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信PLC、外部接口交換機(jī)、系統(tǒng)維護(hù)工作站和激光打印機(jī)構(gòu)成。

1.1.3運(yùn)行圖打印室

配置一臺(tái)A3彩色激光網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和一臺(tái)A3行式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，2、3號(hào)線共用一臺(tái)彩色網(wǎng)絡(luò)繪圖儀。激光打印機(jī)用于數(shù)據(jù)報(bào)表打印，行式打印機(jī)用于報(bào)警發(fā)生時(shí)的信息打印，繪圖儀用于打印系統(tǒng)運(yùn)行圖。

1.1.4時(shí)刻表編輯室

設(shè)置一臺(tái)時(shí)刻表編輯工作站，用于生成、編輯時(shí)刻表，完成的時(shí)刻表被發(fā)送到數(shù)據(jù)庫，用于正線運(yùn)行。

1.1.5培訓(xùn)室

擁有一臺(tái)培訓(xùn)工作站和打印機(jī)，用于故障模擬、操作員和時(shí)刻表編輯人員培訓(xùn)等。

1.2車站ATS。

根據(jù)功能上來劃分可分為區(qū)域站、設(shè)備集中站、非設(shè)備集中站和車輛段/停車場(chǎng)控制室和司機(jī)派班室設(shè)備

1.2.1區(qū)域站

天津地鐵2、3號(hào)線各設(shè)有有三個(gè)區(qū)域站，每個(gè)區(qū)域站設(shè)置一套冗余的本地應(yīng)用服務(wù)器、兩臺(tái)現(xiàn)地控制工作站、一臺(tái)維護(hù)工作站和ATS-RTU（Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程終端單元）。ATS-RTU用于實(shí)現(xiàn)與DTI（Departure Time Indicator，發(fā)車計(jì)時(shí)器?）、PIS（Passenger Information System，乘客信息系統(tǒng)）、CCTV（閉路電視）、PA（Pubic Address，公共廣播）等的接口，維護(hù)工作站用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視及報(bào)警等功能。

1.2.2設(shè)備集中站

設(shè)置兩臺(tái)現(xiàn)地控制工作站、一臺(tái)維護(hù)工作站和ATS-RTU。

1.2.3非設(shè)備集中站

設(shè)置一臺(tái)監(jiān)視工作站和ATS-RTU。

1.2.4車輛段/停車場(chǎng)控制室和司機(jī)派班室設(shè)備

在車輛段控制室設(shè)置一臺(tái)ATS工作站、一套冗余的ATS分機(jī)。在車輛段派班室及信號(hào)樓各設(shè)置1臺(tái)派班終端，通過終端顯示司機(jī)的派班及乘務(wù)信息等。

2．ATS接口

2.1 ATS與聯(lián)鎖的接口

EBIScreen通過UDP/IP協(xié)議與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)接口。ATS從現(xiàn)場(chǎng)獲取表示信息以顯示，例如： 進(jìn)路狀態(tài)、軌旁目標(biāo)狀態(tài)（道岔、軌道區(qū)段等）、運(yùn)行的聯(lián)鎖模式（ATS向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送指令，如：設(shè)置列車進(jìn)路、取消進(jìn)路、控制軌旁目標(biāo)（如道岔）、激活/取消自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路、改變本地和遠(yuǎn)程操作員之間的權(quán)限等）和時(shí)間同步[2]。

中央級(jí)和本地級(jí)的應(yīng)用服務(wù)器與聯(lián)鎖直接進(jìn)行接口，這表示本地級(jí)的ATS應(yīng)用服務(wù)器不影響中央ATS與聯(lián)鎖之間的通信。

2.2 ATS與RATO（Region Automatic Train Operation，區(qū)域列車自動(dòng)運(yùn)行）的接口

EBIScreen通過UDP/IP協(xié)議與RATO單元實(shí)現(xiàn)接口。來自區(qū)域ATO的指示包括，例如：列車動(dòng)態(tài)信息（例如速度、精確位置、移動(dòng)授權(quán)）、車站站臺(tái)信息（例如扣車、跳停、停站定位調(diào)整）、臨時(shí)限速和各種報(bào)警等。同時(shí)ATS也可以向RATO發(fā)送指令，例如：控制站停和停車的指示、對(duì)某些策略值進(jìn)行控制（速度、加速度、減速度和惰行）、控制車站站臺(tái)（扣車、跳停、停站定位調(diào)整） 、建立和取消臨時(shí)限速和時(shí)間同步。

2.3 ATS與外部子系統(tǒng)的接口

外部子系統(tǒng)通過MODBUS TCP與ATS進(jìn)行通信。ATS中心和外部子系之間的通信PLC接口將按IP尋址，這是一個(gè)基于客戶端/服務(wù)器通信協(xié)議及數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議。天津地鐵2、3號(hào)線中心ATS分別有一個(gè)專用的冗余PLC。

EBIScreen為外部系統(tǒng)提供的典型信息有：時(shí)間和日期、列車物理ID、列車位置、轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)、站停時(shí)間和DTI倒計(jì)時(shí)等。

EBIScreen從外部子系統(tǒng)接收的典型信息有：子系統(tǒng)狀態(tài)和主時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)間同步的接口等。

3．ATS的功能

EBIScreen負(fù)責(zé)管理在線列車，使列車運(yùn)行穩(wěn)定有序。ATS提供信號(hào)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制以及和其他系統(tǒng)的接口。

3.1權(quán)限系統(tǒng)管理

EBIScreen擁有一個(gè)權(quán)限管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)有的任務(wù)如下：核對(duì)某一權(quán)限區(qū)域只能為一個(gè)操作員所使用、在接收到操作員工作站請(qǐng)求的情況下，釋放權(quán)限范圍、處理權(quán)限范圍在不同操作員之間的轉(zhuǎn)移、執(zhí)行監(jiān)視，并在某一權(quán)限范圍未分配給操作員的情況下發(fā)出報(bào)警、允許本地控制的權(quán)限必須由控制中心發(fā)送給每個(gè)區(qū)域（除非控制中心離線）。

本地級(jí)或中央級(jí)的人工進(jìn)路控制優(yōu)先于自動(dòng)進(jìn)路控制。只要操作員具備相應(yīng)權(quán)限，在所有工作區(qū)內(nèi)均可控制每一個(gè)系統(tǒng)的對(duì)象。

3.2事件記錄

EBIScreen具有內(nèi)置的事件記錄工具，用于所有的內(nèi)部系統(tǒng)。事件記錄功能位于中央EBI Screen應(yīng)用服務(wù)器，并可通過連接到中心的調(diào)度員工作站訪問。車站層的工作站具有同樣的事件記錄功能，但僅限于所連接的系統(tǒng)。

3.3報(bào)警系統(tǒng)

EBIScreen具有內(nèi)置的報(bào)警處理工具，適用于所有的內(nèi)部系統(tǒng)。 報(bào)警是假如系統(tǒng)出現(xiàn)異常，對(duì)該事件進(jìn)行著重警告。可設(shè)定報(bào)警的指示，例如操作員屏幕上出現(xiàn)警告，進(jìn)行聲音報(bào)警。

3.4列車表示系統(tǒng)

列車表示系統(tǒng)的目的在于識(shí)別區(qū)域內(nèi)的所有列車，并依據(jù)ATC（Automatic Train Control，列車自動(dòng)控制）和軌旁設(shè)備提供的列車檢測(cè)信息，保持最新的列車位置信息。 正常情況下，系統(tǒng)根據(jù)CBTC列車位置信息進(jìn)行列車跟蹤。但是，對(duì)非CBTC或其他無通信列車，通過軌道區(qū)段占用和來自聯(lián)鎖的其他相關(guān)軌道位置信息進(jìn)行列車跟蹤。即使某一設(shè)備狀態(tài)表示出現(xiàn)異常，列車跟蹤工作也照常運(yùn)行。即便某一軌道區(qū)段出現(xiàn)故障，或道岔處于錯(cuò)誤的位置，列車識(shí)別號(hào)仍能夠正確表示列車。通過停止信號(hào)的列車也會(huì)被跟蹤，當(dāng)出現(xiàn)此類或其他異常情況的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)通過報(bào)警通知操作員[3]。

3.5自動(dòng)進(jìn)路設(shè)置

在了解列車在系統(tǒng)中以何種方式運(yùn)行的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成進(jìn)路設(shè)置命令。 系統(tǒng)的自動(dòng)進(jìn)路設(shè)置包含以下功能組件：

3.5.1聯(lián)鎖自動(dòng)進(jìn)路

例如：通過進(jìn)路、折返進(jìn)路及追蹤進(jìn)路。這些自動(dòng)進(jìn)路操作可以由EBIScreen的命令激活和撤銷。

3.5.2EBIScreen自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路

執(zhí)行自動(dòng)進(jìn)路設(shè)置必需的命令序列，如出段的轉(zhuǎn)換進(jìn)路一般由自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路完成。

3.5.3基于時(shí)刻表的進(jìn)路設(shè)置

通過列車標(biāo)識(shí)和時(shí)刻表中定義的運(yùn)行計(jì)劃自動(dòng)進(jìn)行進(jìn)路設(shè)置。

3.6列車調(diào)整

列車調(diào)整的目的是控制系統(tǒng)使列車按照時(shí)刻表運(yùn)行，同時(shí)保持最小運(yùn)行間隔并防止列車擁堵。系統(tǒng)通過設(shè)定站停時(shí)間和列車運(yùn)行級(jí)別控制列車運(yùn)行。

當(dāng)列車到站時(shí)，RATO獲得該站的站停時(shí)間。有三種運(yùn)行級(jí)別（慢、普通、快）。對(duì)每種運(yùn)行級(jí)別下列參數(shù)都是可設(shè)定的（加速度率、減速度率、惰行級(jí)別）。列車離站時(shí)，這些參數(shù)發(fā)送給RATO。

系統(tǒng)有以下兩種調(diào)整方式：

一、時(shí)刻表調(diào)整的目標(biāo)是使時(shí)刻表偏離最小化。如果列車晚點(diǎn)，將縮短站停時(shí)間，選擇較快的運(yùn)行級(jí)別。如果列車早點(diǎn)，就延長(zhǎng)站停時(shí)間，選擇使運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的運(yùn)行級(jí)別。

二、間隔調(diào)整的目標(biāo)是避免列車擁堵。當(dāng)列車進(jìn)站時(shí)，當(dāng)前時(shí)間被存儲(chǔ)。列車的到站時(shí)間與前列車的到站時(shí)間相比較，以確定實(shí)際的運(yùn)行間隔。實(shí)際運(yùn)行間隔與目標(biāo)間隔進(jìn)行比較，根據(jù)列車早于還是晚于目標(biāo)時(shí)間，調(diào)整站停時(shí)間和列車運(yùn)行級(jí)別。

目前天津地鐵2、3號(hào)線采用第一種調(diào)整方式。

3.7看門狗功能

所有EBIScreen的服務(wù)器均具有看門狗功能，除了對(duì)其他服務(wù)器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)之外，還對(duì)服務(wù)器內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用程序進(jìn)行監(jiān)視。如果在線服務(wù)器的監(jiān)視器檢測(cè)到某一應(yīng)用程序沒有在發(fā)送實(shí)時(shí)信息，那么，它將把該服務(wù)器的狀態(tài)設(shè)定為離線，并通知備用服務(wù)器監(jiān)視器將備用服務(wù)器的狀態(tài)改變?yōu)樵诰€。此外，如果在線服務(wù)器和備用服務(wù)器之間的通訊鏈接中斷，備用服務(wù)器的狀態(tài)將改變?yōu)樵诰€狀態(tài)。

4、系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

第一，EBIScreen系統(tǒng)的服務(wù)器和工作站均為通用產(chǎn)品，有利于后期對(duì)備件進(jìn)行采購。服務(wù)器的操作系統(tǒng)為Windows 2003 sever，工作站的操作系統(tǒng)為Windows XP，提供了一個(gè)友好的操作界面，方便操作人員快速熟練使用相關(guān)軟件。

第二，如果電源被切斷，當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，ATS無需人工干預(yù)可以自動(dòng)重啟。

第三，中心和本地的ATS應(yīng)用服務(wù)器均采用熱備冗余的硬件結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可用性。同時(shí)，中心各個(gè)工作站之間、區(qū)域站與其所管轄的工作站之間它們的硬件和軟件配置無本質(zhì)上的差別，操作員可以在中心任意一臺(tái)工作站或區(qū)域站與其所管轄的工作站之間登錄自己的專用賬號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)在線列車的管理。

第四，通過特定的遠(yuǎn)程登錄軟件可以登錄到各個(gè)ATS工作站，同時(shí)，也可以遠(yuǎn)程切換、重啟聯(lián)鎖和ATP（Automatic Train Protection，自動(dòng)列車防護(hù)）系統(tǒng)，方便信號(hào)維護(hù)人員實(shí)施遠(yuǎn)程故障處理與系統(tǒng)維護(hù)。

4.2系統(tǒng)缺點(diǎn)

通過天津地鐵2、3號(hào)線一年多的運(yùn)營(yíng)效果來看，EBIScreen系統(tǒng)仍有許多不足之處。總結(jié)如下：

第一，ATS應(yīng)用服務(wù)器與PIS、PA相關(guān)進(jìn)程頻繁自動(dòng)終止，需人工重啟啟動(dòng)相關(guān)進(jìn)程，給乘客乘車造成諸多不便。

第二，目前相關(guān)報(bào)表功能仍然無法使用，不利于后期統(tǒng)計(jì)分析列車晚點(diǎn)等重要信息。

第三，中心ATS與RATO、聯(lián)鎖系統(tǒng)偶爾會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷，導(dǎo)致中心所有工作站站場(chǎng)圖上某一區(qū)域甚至全線會(huì)出現(xiàn)紅光帶或紫光帶現(xiàn)象，雖然持續(xù)時(shí)間較短，但仍然給行車造成一定的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響列車的折返。

第四，EBIScreen系統(tǒng)的聲音報(bào)警功能雖然全面，但卻不能針對(duì)性的聲音報(bào)警，例如：列車到站開門時(shí)也會(huì)報(bào)警，但這種報(bào)警卻不是行車調(diào)度員所需要的。

第五，由于本地時(shí)刻表無法自動(dòng)更新，出現(xiàn)本地車次號(hào)與中心車次號(hào)不一致的情況，給車站人員監(jiān)控列車運(yùn)行造成一定不便。

對(duì)于一些偶發(fā)性的故障，仍對(duì)行車調(diào)度員和信號(hào)維護(hù)人員造成一定的困擾，例如：中心主備ATS應(yīng)用服務(wù)器同時(shí)死機(jī)、自動(dòng)進(jìn)路無法觸發(fā)、服務(wù)器硬盤和內(nèi)存故障等等。以上系統(tǒng)缺點(diǎn)及故障仍需龐巴迪對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]董俊.龐巴迪EBIScreen 2000列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].鐵道通信信號(hào),2012,(48):7.

[2]劉思宇.龐巴迪計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用及接口描述[J].城市建設(shè)理論研究，2013（21）

[3]吳秋顏.龐巴迪信號(hào)系統(tǒng)在天津地鐵2、3號(hào)線的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技,2012(8).

[作者簡(jiǎn)介]史文彬（1986—），男，大連交通大學(xué)，碩士研究生，研究方向：交通信息工程及控制。