EBIScreen2000列车自动监控系统与外部子系统接口分析

摘要：以天津地铁2、3号线为例，详细介绍庞巴迪公司的EBIScreen2000列车自动监控系统与其他外部子系统的接口，同时简要的分析外部子系统接口功能在应用中的具体使用情况。

關键词：列车自动监控系统；外部接口；MOUDBUS

中图分类号：U231文献标识码：A

庞巴迪（Bombardier）是一家总部位于加拿大的国际性交通运输设备制造公司。主要产品有支线飞机、公务喷气飞机、铁路及高速铁路机车、城市轨道交通设备等[1]。庞巴迪的EBIScreen2000是一个为实现高效与经济的交通管理系统，它是庞巴迪 INTERFLO铁路信号解决方案与庞巴迪CITYFLO城市轨道交通解决方案的一部分。

系统介绍

1.1 EBIScreen2000列车自动监控系统（ATS）

EBIScreen2000的主要功能是在系统正常和非正常情况下，为运营人员提供运营相关的信息，并处理他们与标准操作相关的指令。其集成的监督和控制功能是基于EBIScreen系统与联锁、列车自动防护（RATP）、列车自动运行（RATO）和其他各种辅助系统的数据交换。图1显示了ATS系统的基本框架。

图1 ATS系统的基本框架

天津地铁2、3号线的ATS子系统主要分为控制中心ATS子系统设备和车站ATS子系统设备。其中控制中心ATS子系统设备包括中央控制室设备和控制中心设备室设备以及其他辅助设备，车站ATS子系统设备包括区域控制站ATS设备、设备集中站ATS设备和非设备集中站。所有设备连接到信号专用的DTS网。

1.2ATS系统与其他系统的接口

控制中心的应用服务器用于内部和外部的其他子系统与ATS信息交换。其主要与ATO、联锁和其他外部子系统(如车辆段/停车场ATS系统、乘客信息系统、时钟系统、无线调度系统、自动化集成系统等)接口，用以传递进路信息、列车识别号(车次号、车体号等)、到站/离站信息、隧道阻塞信息、列车运行方向等[2]。

1.2.1与信号子系统的接口

ATS系统通过UDP/IP协议实现与计算机联锁、CITYFLO 650区域ATO控制单元的接口功能。

ATS系统从计算机联锁获取现场状态信息并在ATS工作站上显示：进路状态、轨旁目标状态（道岔、轨道区段等）、列车的运行模式。而ATS则向联锁系统发送指令，如：设置列车进路、取消进路、控制轨旁目标（如道岔）、激活/取消自动触发进路、改变本地和远程操作员之间的权限、时间同步等控制命令。需要说明的是中央级和本地级的应用服务器分别与计算机联锁直接进行接口，本地级的ATS应用服务器并不影响中央ATS与计算机联锁之间的通信。

对于ATS从RATO获得的信息包括，例如：列车动态信息（例如速度、精确位置、移动授权）、车站站台信息（例如扣车、跳停、停站定位调整）、临时限速、各种报警；ATS向区域ATO发送指令，例如：控制站停和停车的指示、对速度、加速度、减速度以及惰行的策略值进行控制、控制车站站台（扣车、跳停、停站定位调整）、建立和取消临时限速、时间同步。

1.2.2与外部子系统接口

其他外部子系统 (如车辆段/停车场ATS系统、乘客信息系统（PIS）、时钟系统（CLOCK）、无线调度系统、综合监控系统（ISCS）、站台广播（PA）、发车表示器（DTI）等) 通过MODBUS TCP与ATS系统进行数据交换。ATS系统为外部系统提供的典型信息是：时间和日期、列车物理ID、列车位置、转辙机状态、站停时间、DTI倒计时。ATS从外部子系统接收的典型信息有：子系统状态、主时钟与系统时间同步的接口。

外部子系统接口的构成

外部子系统连接到ATS系统可以监视和控制天津2、3号线的许多辅助功能。这些功能独立于ATS的列车控制系统功能，但是外部通信子系统需要与ATS系统交换信息。

2.1外部子系统接口的硬件

外部子系统通过MODBUS TCP与ATS系统进行数据交换。ATS系统与外部子系统的接口的核心设备就是与ATS应用服务器连接的网关PLC和车站上的Moudbus RTU，所有用于外部子系统的信息都涵盖在该PLC的寄存器中。ATS以特定更新速率持续更新保持寄存器的信息。从而实现ATS系统与外部子系统的接口数据交换。

网关PLC通过DTS系统核心网络的防火墙和接口冗余交换机为PIS、ISCS等系统提供RJ45的接口实现与这些子系统的通信；分布在各个车站的Moudbus RTU直接为DTI、PA等系统提供RS485接口。如图2所示。网关PLC直接通过自身的RJ45口连接到控制中心的核心DTS网络，各个车站的ATS-RTU自身也都被分配了一个串行网络接口用于连接到信号系统的DTS专用网络中。

图 2 与外部子系统连接的网络结构

网关 PLC是采用“莫迪康”处理器，每套完整的PLC设备：包括背板、CPU、通信模块、存储器和电源模块。网关PLC采用冗余配置，当主用故障时，可以自动的切换到备用PLC。通信时网关 PLC的IP地址是一样的，不管哪个是当前主用PLC。每个外部子系统与网关 PLC的通信只使用一个IP地址。当前控制每个区域的应用服务器会更新网关PLC。在正常情况下，这个应用服务器应该是控制中心的ATS应用服务器。如果一个区域的本地应用服务器由于操作员请求或OCC故障接管了该区域的控制，本地应用服务器会将所辖区域的数据与网关 PLC进行交换。

图 3: 莫迪康PLC与外部子系统的DB-9接口示意

在各站的RTU单元模块是一个包含有I/O、CPU和通信模块的设备。RTU使用RS-422的DB-9接口连接到外部设备。

2.2外部子系统接口的软件

网关PLC寄存器中ATS系统提供的数据是由应用服务器提供的，体现在在ATS系统中接口应用程序是两个独立的子进程:外部数据接口进程（EDI）和插件外部接口数据进程（PIEDI），这两个进程的准确运行可保证ATS系统向外部子系统提供正确的信息。

应用服务器上安装的ICONICS OPC软件可监控与应用服务器连接的网关PLC的寄存器中的数据信息，这些信息是通过该软件查看时已被分类后的数据，可直接使用。各个车站的Moudbus RTU只能通过安装在控制中心或者其他地方的网络监测工作站上的ProWORX 32软件进行实时数据的查看，该数据需要知道具体的寄存器的位置以及寄存器中每一位数据所代表的含义。

网关PLC和车站Moudbus RTU的配置程序有设备供应商提供，通过专用测试笔记本连接到DTS网络中使用ProWORX 32软件进行配置。

接口系统的应用情况

目前在应用中可为2、3号线控制中心提供正确的ATS段、场显示，对于PIS、PA、DTI系统提供的数据还不是很稳定，偶尔会出现数据更新中断的情况，由于应用服务器上子进程的不稳定ISCS和无线调度系统并未接入信号系统。

在出现数据停止更新情况下，中心可在主控的ATS服务器上对子进程进行重启，恢复数据更新。此操作并不影响ATS系统的其他功能，独立性较强。但其故障时影响较为直观。对于PIS，一旦数据停止更新，全线PIS屏上的列车到站时间将出错影响乘客的观察，易造成投诉事件。

结束语

EBI Screen 2000系统相较于天津地铁1号线的ATS系统，其将各个功能分成不同的独立的子进程的思路很好，故障时可直接在主控服务器上操作而不影响其他功能的正常使用，这点值得国内研究人员借鉴。对于EBI Screen 2000系统中子进程的稳定性较差，在系统升级事人需要对全线ATS应用服务器进行升级。

参考文献

[1] 吕永宏.李凤堂 庞巴迪EBI950计算机联锁系统 [J]. 铁路通信信号2006,42（12）

[2]董俊 庞巴迪EBI Screen 2000列车自动监控系统 [J].铁道通信信号 2012,48(7)

[3] 吴秋颜.庞巴迪信号系统在天津地铁2、3号线的应用[J],民营科技,2012(8)

[作者简介]韩佳鑫(1986—)男,天津市地下铁道运营有限公司,设备中心,技术管理,。