庞巴迪RATPRATO系统在天津地铁23号线的应用

于雪松

摘要：天津地铁2、3号线应用的是庞巴迪公司基于CBTC的CITYFLO650列车自动控制信号系统，RATP系统和RATO系统是其轨旁列车自动控制系统必不可少的重要组成部分。本文重点介绍RATP系统和RATO系统的结构、功能、特点以及在天津地铁2、3号线的应用情况。

关键词：信号、列车自动控制系统、RATP、RATO、天津地铁

中图分类号：U231+.7文献标识码：A文章编号：

1RATP、RATO系统概述

近年来，全国各地城市轨道交通快速蓬勃发展，城市轨道交通信号系统设备也越来越先进，逐步向高度集中自动化发展。因此，传统的列车控制信号系统已不能适应高密度、高速度和高安全性的行车需求，基于CBTC的列车控制信号系统代表着城市轨道交通列车控制信号系统的发展方向和趋势，已成为目前我国各地城市轨道交通信号系统的主流制式。

天津地铁2、3号线引进庞巴迪公司的CITY650信号系统，它是一套全自动、计算机控制、基于CBTC的列车自动控制系统，其重要组成部分之一为轨旁列车自动控制系统（简称WATC系统）。轨旁列车自动防护系统（简称RATP系统）和轨旁列车自动驾驶系统（简称RATO系统）是WATC系统的关键部分。RATP系统主要控制和列车运行相关的安全功能，RATO系统主要执行与列车相关的非安全功能。

2RATP、RATO系统结构

按照设计要求，RATP、RATO系统要求在线路各个区域控制车站各设置一套完整的RATP机柜设备和RATO机柜设备。

2.1RATP机柜设备

每个RATP机柜由一个主用系统和一个备用系统（系统A和系统B）组成。RATP机柜设备包括：

（1）RATC机笼（2个）：机笼为电子机笼，包括机笼电源模块、机笼背板、RATP CPU板、数字输入板、电源接口板、同步/安全驱动板，板卡内置有ATP应用软件和电子地图，以实现ATP各种功能；

（2）终端面板（2个）：包括接线端子、继电器、以太网交换机，提供端子保护和监控；

（3）本地选择面板：包含系统状态指示灯和一个控制开关，提供状态监控情况显示和主备控制手动切换；

（4）以太网浪涌保护器：提供电子安全保护；

（5）电源组件：包含直流电源模块，主要用于提供直流24V电源；

（6）PLC组件：包括可编程逻辑控制器PLC、接线端子、继电器，提供信息处理和驱动；

（7）AC电源面板：主要提供交流220V电源。

2.2RATO机柜设备

每个RATO机柜含有两个计算机设备构成独立的主备系统，和RATP主备系统关联运行。RATO机柜设备包括：

（1）RATC机笼：机笼为电子机笼，包括机笼电源模块、机笼背板、RATO CPU板，板卡内置有ATO应用软件和电子地图，以实现ATO各种功能；

（2）网络交换机：提供网络通信和数据传输通道；

（2）AC电源面板：主要提供交流220V电源；

（3）以太网浪涌保护器：提供电子安全保护；

（4）ATO诊断机：包含主机和显示器，可装设相应监控软件，实时监控系统运行信息。

3RATP、RATO系统功能特点

3.1RATP系统

RATP系统执行系统至关重要的安全列车运行功能，也处理本地数字输入。其执行的安全功能主要为确定并发送冲突点信息、根据来自计算机联锁系统的轨旁设备状态生成列车移动授权、验证和实施控制中心ATS系统设置的限速、监测内部硬件故障等，具体包括：列车初始化、列车移除、列车追踪、列车移动授权、安全列车分离、混合运行模式、列车完整性防护、强制限速、屏蔽门控制、区域控制权交接、后备系统切换和远程重启、道岔控制、接近锁闭、信号控制、列车运行方向控制、站台紧急停车按钮监控、列车站停防护、有人和无人自动折返。所有安全功能都将在RATP系统里通过使用高速微处理器和常规化的软件控制和监督。

RATP机柜采用两套独立的ATP计算机系统，形成一套主控、一套备用的主备冗余结构，以提高其安全可靠性。机柜里面本地选择面板有个选择开关，用来在系统A和系统B间手动切换，以确定谁在线主控；也可以通过软件自动选择，当一个系统在线主控时，另一个将处于热备状态。两套RATP系统完全相同，彼此独立工作，但离线备用系统仅能实时计算数据，不能发送数据。当发生在线主控RATP系统故障时（假设此时离线备用系统完好），系统将自动切换使得原来离线备用的系统成为在线主控状态，接管该区域的控制权。

3.2RATO系统

RATO系统执行系统至关重要的非安全列车运行功能。其执行的非安全功能主要为们控制、与其它子系统通信并收集用于显示列车信息的数据、生成和显示给中央监控设备的报警、记录事件日志、生成并可以打印报警报告，具体包括：列车位置更新、屏蔽门操作、站停时间控制、强制车站扣车、强制跳停命令、控制区域交接、车载ATC系统控制权的选择、下一站功能、RATO速度限制、时钟同步、数据记录等。

RATO机柜也采用两套独立的ATO计算机系统，形成一套主控、一套备用的主备冗余结构，以提高其安全可靠性。RATO主备系统工作与RATP系统相同，当在线主控系统故障时，系统将会自动切换至离线备用系统。

4RATP、RATO系统应用情况

4.1车地通信故障

天津地铁2、3号线出现过车地通信故障，但都为单个列车通信丢失故障。当RATP系统在一段时间内没有收到其所控区域内某一列车的信息时，它将发送一个制动命令给该车，并发送一个通信故障给RATO系统，然后RATP系统将通过给该车发出的最后一个指令后的车的冲突点来保护列车，同时来防护其所控区域内的其它所有列车。RATO系统将该列车丢失通信状态告警传送至控制中心，然后做后续处理。

4.2RATP系统或者RATO系统CPU板卡死机故障

天津地铁2、3号线出现过单系RATP系统CPU板卡死机故障。故障发生后，系统将自动切换至备用RATP系统，故障一系的故障状态会在控制中心ATS上显示出来，此时不会影响该区域内列车运行。现场手动强制完好一系主控后，重启故障一系即可修复故障，最后可将主备系切换开关置为远程操作位。后续防范措施为定期重启RATP系统。

天津地铁2、3号线也出现过单系RATO系统CPU板卡死机故障，此故障较RATP系统要多一些。但故障发生后所辖区域内因系统已切换至备用系统主控，因此列车并未受到影响，但其故障状态会在控制中心ATS上显示出来。现场只需单独重启故障一系RATO系统CPU板卡即可修复故障。后续防范措施同RATP系统一样。

4.3RATP系统或者RATO系统设备故障

天津地铁2、3号线出现过机笼背板短路、板卡故障、电源组件故障等设备故障。出现故障后，做逐一排查最终确定故障设备，并用备件更换修复。由于设备为国外设备，因此故障后无法自主维修，只能联系厂家做返修处理，尤其是核心板卡一旦故障无法自主维修。

5总结

庞巴迪公司的CITYFLO650信号系统是一套基于CBTC的、有着高集成度高自动化的信号系统。其下设系统——RATP系统和RATO系统作为WATC系统的重要组成部分必不可少，并且作用重大。总体来看，RATP系统和RATO系统在天津地铁2、3号线应用较为稳定，故障较少。但目前对于维护所面临的最大困难就是设备硬件故障后无法自主维修，必须更换备件，且故障件交给厂家返修，对于厂家的依赖性较大。此外，如果后续出现系统软件故障，维护难度将会更大，依照现有资料更是无法进行自主维修解决。因此，目前维修除了做好日常检修外，就是在每一次故障处理过程中多多积累经验，逐步去深入理解RATP和RATO系统。

参考文献

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[2] 罗载荣.简谈庞巴迪CITYFLO650移动闭塞的车—地无线通信系统[J],铁路通信信号工程技术,2013,10(2).

[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).