天津地铁2、3号线大小交路功能系统改造方案

摘要：随着城市轨道交通客流、线路的变化，为适应客流变化需对早期线交路方式进行升级改造。本文以天津地铁2、3号线为例，主要从信号系统改造的概况、技术方案和实施策略等方面进行探讨。

关键词：轨道交通;ATS;大小交路

中图分类号：U231.7    文献标识码：A    文章编号：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

为实现天津地铁2、3号线大小交路套跑情况下站台PIS（乘客信息系统）、PA（广播系统）动态目的地显示及播报功能，需对两条线的ATS（列车自动运行监控系统）、PIS、PA间的接口协议及配套设备进行改造。

1 天津地铁2、3号线概况

天津地铁2、3号线ATS、PIS与PA系统在大小交路套跑行车组织情况下，无PIS系统动态显示及PA系统动态播报目的地信息。为提升客运服务质量，满足列车大小交路运行、段场连接车站清客回段时的客运组织要求，需对2、3号线所涉及的ATS、PIS、PA系统进行升级改造。

1.1 既有ATS系统描述

2、3号线采用庞巴迪CITYFLO 650 ATS系统，使用PLC（可编程逻辑控制器）为外部子系统提供数据。系统所用外部接口协议未包含列车旅程目的地信息，无法满足大小交路套跑行车组织情况下PIS、PA动态目的地信息提供需求，且现有接口硬件设备不具备协议扩展条件。

1.2 PIS-ATS系统接口描述

PIS-ATS接口是PIS和ATS之间的信息通道，ATS向PIS系统发送首末班车信息、列车到站信息、列车紧急信息，PIS向ATS发送PIS心跳信息或请求PIS首末班车信息。中心ATS通过MODBUS TCP OPC服务器，与PIS设备进行通信。这些设备中有一个PLC网关，用于中心ATS与外部子系统之间的信息交换。中心ATS与外部子系统负责读写各自的保持寄存器。系统接口协议是基于RJ45连接的MODBUS TCP/IP协议。ATS通讯设备配置为从机，PIS通讯设备配置为主机。

1.3 PA-ATS系统接口描述

PA-ATS接口是PA和ATS之间的信息通道，ATS向PA发送首末班车信息、列车到站信息、列车紧急信息，PA向ATS发送广播系统心跳信息。系统接口协议是基于RS-422连接的MODBUS协议。ATS通讯设备配置为从机，PA通讯设备配置为主机，其接口原理同PIS-ATS接口一致，接口位置在车站。

2 技术改造方案

2.1 PIS专业的接口改造

为确保对既有线路的运营影响最小化，在ATS与外部接口之间增设网关服务器设备，该设备负责收集ATS系统PLC中的相关列车到站信息，并转发给PIS。改造后，PIS不再直接从原PLC获取数据，改为从网关服务器中获取数据，网关服务器从PLC中收集相关信息，并完成车站与到站列车的对应处理，最终写入网关服务器的对应保持寄存器中供PIS读取。PIS配套对其软件进行修改，以解析ATS发来的终点站信息，并在显示屏上生成对应的动态目的地显示[1]。

2.2 广播专业的接口改造

目前ATS系统与PA的接口通过设置于各个车站的ATS-RTU（远程控制终端）提供，对现有的PA软件进行升级，将现有的ATS与PA在各个车站的接口升级为中心统一接口，由网关服务器集中向PA提供。网关服务器從PLC中收集相关信息，并完成车站与到站列车的对应处理，最终写入网关服务器的对应保持寄存器中供PA读取。PA需对其中心及本地的软件进行修改，以从中心统一获取ATS提供的广播触发及终点站信息，并下发对应车站的本地设备，触发对应的广播信息。

2.3 改造后的ATS与PIS/PA物理接口

网关服务器采用交叉连接的方式与现有的接口交换机相连。每条线各设置2台网关服务器，互为冗余，物理连接图如图1所示。网关服务器采用冗余配置，满足无缝切换。每台网关服务器同时与两台接口交换机连接，任何一台网关服务器为主机时，两台交换机上的PIS/PA均可访问到网关服务器主机地址。

3 实施策略

根据上述技术方案，以保障正常运营为前提，本项目实施分为4个阶段：网关服务器搭建与现场调试、模拟测试、接入测试及正式升级接入[2]。

3.1 网关服务器搭建与现场调试

本阶段主要在2、3号线中心信号机房内完成网关服务器设备安装及上电测试，并在网关服务器上完成相关的软件参数配置。建立新设备至既有ATS机柜内部网络通道，完成网络配置。

3.2 网关服务器模拟测试

网关设备安装配置完成后，将通过模拟环境测试网关服务器与外部接口系统接口协议及数据的正确性，在本阶段，将采用模拟器来模拟产生真实的列车数据，并通过正式网关服务器软件完成数据的采集、组合并转发。

3.3 网关服务器接入测试

上述步骤完成后，将进行真实系统环境接入网关服务器测试，并在接入后，验证系统接口功能联动的正确性。测试将分为两个步骤完成：

（1）网关服务器接入。在外部接口交换机上开放备用端口，将网关服务器接入，之后测试网关服务器与PLC设备之间的通信，并验证网关服务器是否可正确地从中心PLC获取数据。本阶段将首先利用夜间完成网关服务器接入，在确保不会对既有系统产生任何影响后，将网关服务器持续接入到外部接口交换机上，以便观察在真实列车数据下，其运行的稳定性。本阶段利用2个夜间天窗点完成网关服务器接入，之后利用1周时间进行在线观察。（2）接口功能联调。在上一阶段完成后，将利用夜间天窗时间，完成PIS/PA系统软件升级，并实际跑车对接口功能进行验证。

3.4 正式升级接入

在上述测试均完成后，利用夜间天窗时间将各个系统正式升级/接入，并开展实际跑车测试验证，正式实现功能需求。

4 结语

本改造工程以不影响既有线路正常运营为根本原则，充分考虑运营安全，并结合线路改造实际情况，确定改造技术方案，为改造工程的顺利开展和实施提供了重要技术支撑和保障。本项目已于2019年11月正式验收合格并投入运营。

参考文献

[1] 孙希艳.简谈地铁运营线信号系统改造相关技术和控制措施[J].铁路通信信号工程技术，2015（4）：70-73.

[2] 于雪松.天津地铁1号线信号系统改造工程技术方案[J].数字通信世界，2018（4）：20+111.

收稿日期：2020-05-08

作者简介：吴荣斌（1985—），男，陕西渭南人，研究生，工程师，研究方向：轨道交通信号、通信。