中國通號FZL-300信號系統ATS分機設備原理及故障處理分析

盧美靜 李向南

收稿日期：2023-07-10

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.011

摘? 要：西安地鐵14號線信號系統采用中國通號自研FZL-300型CBTC系統，其中ATS分機作為設備集中站的核心設備，負責控制中心與車站聯鎖系統之間的數據傳輸。掌握ATS分機工作原理，做好設備日常維護保養及故障處理，對地鐵高效運營起著至關重要的作用。文章主要從ATS車站分機工作原理、功能概述、故障處理以及日常維護等方面進行闡述，對同類型線路設備維護、故障處理等具有一定參考意義。

關鍵詞：CBTC系統；ATS分機；設備原理；故障處理；日常維護

中圖分類號：TP391；U231? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2024）06-0048-04

Principle and Fault Handling Analysis of ATS Extension Equipment in the

CRSC FZL-300 Signal System

LU Meijing， LI Xiangnan

（Shaanxi Intercity Railway Co.， Ltd.， Xi'an? 710018， China）

Abstract： The signal system of Xi'an Subway Line 14 adopts the FZL-300 CBTC system developed by CRSC， in which ATS extension is the core equipment of equipment centralized station， it is responsible for the data transmission between the control center and the station interlocking system. Mastering the working principle of the ATS extension and carrying out daily maintenance and fault handling of equipment， play a crucial role in the efficient operation of the subway. This paper mainly elaborates on the working principle， functional overview， fault handling and daily maintenance of ATS station extensions， which has certain reference significance for the maintenance and fault handling of similar line equipment.

Keywords： CBTC system; ATS extension; principle of equipment; fault handling; daily maintenance

0? 引? 言

城市軌道交通作為城市綜合交通網絡體系中重要的組成部分，具有安全、舒適、迅速、便利等眾多優點，為廣大人民群眾的出行提供了便利，為城市的現代化管理和運營提供了支持[1]。列車運行控制系統是保障列車安全高速運行、提高運輸效率核心的安全裝備[2]。城市軌道交通行車密度高，站間間距短，對列車運行的安全性和自動化程度也提出了更高的要求[3]。

目前地鐵線路采用的列車運行自動控制系統即信號系統種類較多，中國通號自主研發的FZL300型CBTC系統作為國產信號系統之一，具有強大的自動化功能，其所采用的國產列車自動監控系統（Automatic Train Supervision， ATS）已在地鐵及國鐵多個項目中成功運用[4]。ATS系統作為列車自動控制（Automatic Train Control， ATC）系統的一個子系統，是一套集現代數據通信、計算機、網絡和信號技術為一體的、分布式的實時監督、控制系統，ATS子系統通過與ATC系統中的其他子系統的協調配備，共同完成對地鐵運營列車和信號設備的管理和控制[5]。

1? FZL300型CBTC系統概述

FZL300型CBTC系統采用移動閉塞原理，是一個安全可靠、功能完備、技術先進的列車自動控制系統，主要包括列車自動監控系統（ATS）、列車自動防護系統（ATP）、列車自動運行系統（ATO）、計算機聯鎖系統（CI）和數據通信系統（DCS）等[6]，具體如下：

1）ATS系統：顯示、監督和控制全線信號設備及在線列車運行狀態，并記錄列車運行圖執行情況，輔助行車調度人員完成列車運行的管理。

2）ATP系統：保證列車運行安全的重要設備，提供列車運行間隔控制及超速防護。

3）ATO系統：主要用于完成列車的自動牽引制動、精確停車、自動開關門、自動報站等自動運行功能。

4）CI系統：保證列車運行安全，實現正確的道岔、信號機、軌道電路間的聯鎖關系及進路控制的安全設備。

5）DCS系統：封閉的通信網絡，為信號系統各個子系統之間提供穩定、可靠、安全的數據通道。有線通信采用IEEE802.3以太網協議，無線通信采用基于3GPP標準的LTE技術。

2? ATS子系統架構與功能

西安地鐵14號線ATS子系統是一個分布式的計算機監控系統，由位于控制中心、正線各車站、車輛段和停車場等的ATS設備通過網絡及傳輸設備構建而成。ATS子系統在聯鎖、ATP、ATO子系統的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監控，實現行車信息顯示功能、列車自動識別及自動追蹤功能、列車運行調整功能、時刻表的編制與管理功能、運行圖繪制功能等一系列功能[7]。

2.1? 中心設備

控制中心作為整個ATS子系統的核心，按照設備位置擺放以及作用的不同，大致分為以下3類：

1）中央控制室。中央控制室的主要設備有調度員/調度長工作站和圖顯示工作站，前者顯示行車細景信息及列車計劃和實際運行圖；后者顯示列車計劃和實際運行圖。

2）運行圖編輯室。運行圖編輯室的主要設備有時刻表/運行圖編輯工作站，進行時刻表編制工作。

3）信號設備室。信號設備室的主要設備有：

數據庫服務器：用來存儲列車運行的相關數據。

應用服務器：ATS子系統的數據處理中樞，負責處理操作請求并下發執行命令。此外，還為外部系統（如PIS、綜合監控等）提供相應信息。

ATS接口服務器：ATS子系統與外部系統的通信樞紐，負責為外部系統（如通信、PIS、綜合監控等）提供接入ATS的串行接口或以太網接口，交換相應信息。

ATS維護工作站：用于顯示全線站場圖、系統設備狀態、故障報警、重要事件等，并進行數據存儲管理、ATS系統管理和網絡管理。

2.2? 車站設備

車站按是否具有站控功能可分為設備集中站和非集中站：

1）設備集中站。包括ATS車站服務器（ATS車站分機）和現地控制工作站。ATS車站服務器（ATS車站分機）接收中心應用服務器發送的自動排列進路、信號設備控制等命令，采集現場所有信號設備狀態信息并上傳至中心應用服務器[8]。現地控制工作站用于顯示本聯鎖區和相鄰車站站場信號設備狀態、列車運行狀態、報警及操作記錄等信息，且提供本聯鎖區信號設備及列車運行相關的人工操作。

2）非設備集中站。即ATS監視工作站，用于顯示站場信號設備狀態、列車運行狀態、報警等信息。

2.3? 車輛段以及停車場設備

車輛段/停車場ATS服務器（ATS分機）功能同ATS車站分機。ATS派班工作站進行車組號管理、出入庫計劃編制與管理、列車出入庫預告等。

3? ATS車站分機系統原理及功能概述

ATS子系統數據通信原理如圖1所示，其分為兩級管理：中心級（中控）和車站級（站控）。正常運營時，ATS系統采用中心級管理，行車控制權由中央管理，當中心ATS故障或者中心與車站通信故障時，中心行調將故障區域的控制權下放至設備集中站[9]。ATS車站分機是設備集中站的核心設備，采用雙機熱備設計，備機實時從主機獲得同步的各種數據，在主機故障情況下具備快速切換能力。

圖1? ATS子系統數據通信原理

設備集中站ATS分機采用Linux操作系統，運行ATS分機服務器軟件。該軟件上與中心應用服務器連接，下與車站聯鎖等各類外部系統連接，并與相鄰的集中站和車輛段分機連接。當中心服務器故障時，車站ATS分機可以依靠自身獲得的現場數據及運行計劃進行處理和列車追蹤，并以此為基礎完成一定時間內的本地自律控制功能[10]。具體功能如下：

1）與聯鎖控顯機接口，聯鎖向ATS發送站場設備表示信息、進路信息及報警信息，ATS向聯鎖下發各種操作指令。

2）與中心服務器接口，當中心服務器工作正常時，接收并執行中心下發的運行圖信息、停站時間、進路設置狀態、扣車、人工進路命令等；當中心服務器工作異常時，根據自身獲取的現場數據及保存的運行計劃進行本地控制。

3）與發車計時器（TDT）接口，向TDT下發用于提示列車發車倒計時、正計時、扣車、跳停等報文信息。

4）與相鄰集中站和車輛段ATS分機接口，同步本地列車追蹤信息。

5）雙機熱備配置，備機實時從主機獲得同步的各種數據。

4? ATS分機故障處理指南

4.1? ATS分機單機故障

故障現象：車站ATS工作站站場圖界面左上角設備狀態窗顯示分機A/B灰顯，鼠標指向設備狀態窗時顯示“分機X故障”，如圖2所示。

圖2? 分機X故障顯示

故障影響：ATS分機為雙機熱備設計，單機故障情況下自動熱備切換，不影響正常功能使用。

故障處理：按照先硬件后軟件的故障處理原則，現場查看ATS分機狀態，檢查硬盤指示燈、電源指示燈，重啟ATS分機，若重啟成功則恢復正常；若重啟不成功，檢查分機配置、網絡連接情況，分析故障日志等。

4.2? ATS分機雙機故障

故障現象：站級ATS工作站、中央ATS工作站及大屏顯示某一聯鎖區或全部藍顯，聯鎖區內無列車相關信息。

故障影響：ATS功能不可用。

故障處理：此時，車站值班員在現地控制工作站上將控制權切換為緊急站控，通過現地控制工作站進行聯鎖級操作。ATS維護人員進行以下操作：

1）檢查ATS分機與聯鎖控顯連接是否正常。

2）檢查ATS分機電源，查看電源指示燈是否正常。

3）檢查網絡通道，查看網線連接是否正常。

4）查看ATS分機程序運行狀態，若程序未啟動，通過ATS維護軟件重啟ATS分機程序。

5）通過ATS維護工作站遠程Ping ATS分機，若能Ping通，遠程重啟ATS分機。若重啟不成功，檢查分機配置、網絡連接情況，分析故障日志等。

4.3? ATS程序運行異常

故障現象：通過點擊維護終端界面上的SecureCRT的工具，進入到分機系統，部分或所有程序后面出現[NO]字樣，則表示該程序未啟動或啟動失敗。

故障影響：ATS分機為雙機熱備設計，單機ATS程序故障情況下自動熱備切換，不影響正常功能使用；若雙機同時出現ats.sh腳本故障，ATS功能不可用。

故障處理：ATS維護人員通過點擊維護終端界面上的SecureCRT的工具，進入到分機系統，嘗試使用r參數，重啟所有分機程序。重啟后，如果對應的程序后面出現[OK]字樣，則表示該程序重啟成功，設備恢復正常。若進程重啟不成功，可使用k參數再使用s參數，若進程狀態恢復為[OK]，則表述恢復正常。若還未恢復正常，檢查分機配置、網絡連接情況，分析故障日志等。

5? ATS分機日常維護

5.1? ATS分機檢修周期

ATS分機執行日檢、月檢和年檢三種作業周期。

1）日檢內容：設備外觀檢查、設備運行狀態檢查和工作狀態檢查。

2）月檢內容：設備外部清潔、線纜接插部位檢查、系統參數檢查、主備機切換和操作系統重啟。

3）年檢內容：除含月檢內容外，還包括設備內部板件清潔、系統備份、主備機切換測試和功能測試等。

5.2? 查看分機主備機狀態

通過點擊維護終端界面上的SecureCRT的工具，根據提示輸入用戶名和密碼，進入該分機系統。輸入如下命令后回車：

/cluster/bin/fsmgrl

可以看到如圖3所示的界面。

圖3? 分機主備機狀態查看

輸入如下命令進行操作：

l：查看主備機狀態

s：主備機切換

5.3? 查看分機程序運行狀態

進入該分機系統，輸入如下命令：/ats/script/ats.sh c，然后回車，可以看到如圖4所示的界面。

圖4? 分機程序運行狀態查看

最后一個字母“c”是程序的運行參數，表示檢查所有分機程序，“c”還可以用以下參數代替：

s：啟動所有分機程序；r：重啟所有分機程序。

k：關閉所有分機程序。

檢查程序后，如果相應的程序后面出現[OK]字樣，則表示該程序運行良好，如果出現[NO]字樣，則表示該程序未啟動或啟動失敗。如果遇到啟動失敗可嘗試使用r參數，重啟所有分機程序。

6? 結? 論

車站ATS分機作為設備集中站的核心設備以及車站與中心連接的重要設備，主要實現現場聯鎖數據、軌旁數據采集及中心控制的指令轉發。在日常維護中，維護人員熟悉掌握ATS分機工作原理、功能特性等至關重要。可為維護人員提供現場應急故障處置指導，縮短故障延時，降低運營晚點率，提高乘客服務滿意度。

參考文獻：

[1] 張犇.我國城市軌道交通發展趨勢及金融需求分析 [J].工程經濟，2021，31（10）：61-64.

[2] 秦樹增，魏峰.鐵路新型列車運行控制系統技術創新及應用 [J].中國鐵路，2023（6）：55-60.

[3] 王建坤，賈嘉琪.軌道交通列車運行控制系統的應用分析 [J].科技創新與應用，2022，12（6）：194-196.

[4] 王博.中國通號鄧紅元：提高中國城軌信號系統的國際影響力 [J].城市軌道交通，2021（4）：48-49.

[5] 邢紅霞，李樂，王麗萍.城市軌道交通信號系統 [M].重慶：重慶大學出版社，2013：90-119.

[6] 鄧紅元.全自主知識產權FZL300型CBTC系統助力城軌發展 [J].現代城市軌道交通，2014（1）：18-21.

[7] 劉南川.淺析大連地鐵2號線信號ATS子系統與故障案例 [J].科技創新導報，2019，16（32）：121-122.

[8] 白珂.地鐵信號ATS子系統總體設計及車載應用 [D].蘭州：蘭州交通大學，2015.

[9] 吳憲.深圳地鐵7號線ATS系統故障統計分析及硬件缺陷改造 [D].深圳：深圳大學，2015.

[10] 王通.成都地鐵1號線南延線信號系統分析及設計 [D].成都：西南交通大學，2021.

作者簡介：盧美靜（1991—），女，漢族，陜西咸陽人，工程師，碩士研究生，研究方向：城市軌道信號；李向南（1988—），男，漢族，陜西寶雞人，工程師，本科，研究方向：城市軌道信號。