地铁车辆基地综合自动化系统与外部系统接口总体方案研究

胡 敏 汪 峥 范 琪 谭冠华

地铁车辆基地作为地铁全线运营的基本保障，承担了地铁全线车辆停放、车辆检修、车辆运用（收车、发车、段内调车转线）以及全线设备设施检维修的生产任务，相对于地铁正线的高度自动化水平，车辆基地内生产作业基本依靠电话（专用电话或800 MHz 语音）、纸质工单流转、人工录入等方式进行作业管理，信息化、自动化水平较低。为了提高车辆基地的生产作业效率、以及运营管理的信息化和自动化水平，成都地铁集团公司招标建设成都地铁5 号线车辆基地综合自动化系统（以下简称MDIAS）［1-4］。成都地铁5 号线也是成都首条采用MDIAS 的线路。

由于MDIAS 涉及车辆、信号、供电、通信等多个专业设备，接口较为复杂、实施难度较大，亟需确定MDIAS 外部系统的总体接口方案，明确接口通信方式、接口界面划分、接口功能等设计内容，以便后期进行接口实施和维护。

本文重点研究MDIAS 功能设置，结合成都地铁5 号线车辆基地的机电设备、信息化系统建设情况，总结并提出MDIAS 与外部系统接口的总体设计方案，为成都地铁后续线路以及其他城市地铁建设车辆基地综合自动化系统提供一定的参考。

1 MDIAS 概述

成都地铁5 号线建设车辆基地3 座（含元华车辆段、大丰停车场和回龙停车场）。MDIAS 主要是实现车辆基地内车辆检修、列车收/发/调车、司机派班计划的自动编制，以及计划的执行、跟踪及结果反馈等功能，总体可划分为以下3 部分。

1） 计划编制部分。MDIAS 结合地铁正线的运营时刻表（也称运行图）及车辆故障情况自动编制车辆检修计划，检修计划中应能提供满足正线运营要求的列车数量；结合运行图、车辆检修计划自动编制生成列车收车和发车计划，同时可与车辆基地内的施工计划进行冲突检查，避免列车开进施工区域，造成人身安全事故；结合运行图自动生成司机的派班计划。

2） 计划执行部分。MDIAS 结合自身制定的收/发/调车计划，自动触发收/发/调车进路的办理，自动将计划转化成进路办理的指令，且在进路办理之前，能够自动与车辆基地内正在执行的施工任务进行冲突检查，避免列车开进施工区域；能够标记车辆基地内股道接触网断送电信息，避免电客车开进无电区；实现车辆基地内信号设备的实时控制与状态显示。

3）计划跟踪及反馈部分。MDIAS 具备车辆基地内车辆位置、车号信息的实时跟踪功能，要求获取列车发车至正线后的列车交路实时信息，在列车交路发生变化时，能够及时调整列车的收车计划。

2 成都地铁5 号线车辆基地建设情况

1） 信号设备室设有车辆段计算机联锁系统，通过联锁控显机（分为A、B 机，一主一备）实现车辆基地内信号设备的控制与状态显示、信号进路的开放，且基本都是由车辆基地信号值班员手动完成操作。

2）信号设备室设有信号ATS 分机（分为A、B 机，一主一备），可提供与外部系统的接口，实现车辆基地内车辆的跟踪、车号的显示功能等。

3）采用PSCADA 系统对全线的接触网供电状态进行监测。

4）全线设置施工调度管理系统，对地铁正线、车辆基地内的施工计划申报、审批，施工的请点、销点进行全面的信息化管理，该系统部署运行在成都地铁办公网络上（简称OA 网络）。

5） 采用资产管理系统（简称PMS） 实现车辆故障的提报、跟踪处理及结果反馈，存储车辆检修计划信息，该系统也部署运行在成都地铁办公网络上［5］。

3 MDIAS 接口需求分析

结合MIDAS 系统功能设置以及成都地铁5 号线车辆基地机电设备和信息化系统建设情况，梳理MDAIS 系统接口需求如表1 所示。

表1 MDIAS 与外部系统接口需求

4 MDIAS 与外部系统接口总体方案

4.1 总体框架

4.1.1 硬件接口通信方案设计

MDIAS 是涉及行车调度的系统，在3 个场段建立了MDIAS 专网，MDIAS 的中心设备、接口设备、终端设备都挂载在MDIAS 专网上；同时为了保障系统网络的可靠性和稳定性，MDIAS 采用双网络冗余结构设计。

对MDIAS 的外部接口进行重要性等级排序，如表2 所示。各接口设计如下。

1）与施工调度管理系统、PMS 系统的接口。由于与MDIAS 接口的施工调度管理系统、PMS 系统都运行在地铁公司OA 网络上，因此MDIAS 网络需与OA 网络实现网络接口互通，以实现MDIAS 与施工调度管理系统、PMS系统的数据交互。

表2 MDIAS 与外部系统接口重要性等级

地铁公司OA 网在地铁全线都是贯通的，因此只在元华车辆段设置MDIAS 网络与OA 网络的接口连接。如图1 所示，MDIAS 专网通过MDIAS 防火墙与OA 网络进行连接，在防火墙中设置防护策略，只允许施工调度管理系统与MDIAS 的接口端口数据及PMS 系统与MDIAS 的接口端口数据进入MDIAS 专网，接口数据直接由MDIAS 中心服务器进行处理。

2）与ATS 接口。相比与施工调度管理系统和PMS 系统的接口，MDIAS 与ATS 接口的稳定性和可靠性要求更高，在元华、大丰、回龙3 个场段均设置了MDIAS 与ATS 的接口服务器（简称FEP）。

如图1 所示，以元华场段举例，在车辆段运转楼MDIAS 机房设置了与ATS 接口服务器2 台，分别为FEP-A 和FEP-B。FEP-A 通过以太网线连接至车辆段运转楼信号设备室ATS 分机-A、FEP-B 连 接 至 车 辆 段ATS 分 机-B。 FEP-A，FEP-B 接收的数据均相同，采用互为主备的工作模式。一般是FEP-A 作为主用对外发送数据，当FEP-A 发生故障时， 采用FEP-B 对外发送数据［7］。

3） 与PSCADA 系统 接口。PSCADA 主机位于每个场段的牵引混合所的PSCADA 主机柜内，需通过光纤与MDIAS 连接。选取每个场段的FEP-A，作为与PSCADA 连接的接口服务器。

4）与车辆基地计算机联锁系统的接口。相比与其他对外接口，MDIAS 与联锁系统的接口要求最高，在每个场段均设置了与联锁系统接口的串口服务器2 台，也称为程序进路控制器（简称PRC）。

如图1 所示，PRC 与联锁系统的接口方式为交叉互联方式，通过RS422 串口线连接。PRC-A 与PRC-B 是一主一备，只是在通信链路上，PRC-A与联锁控显机-A、联锁控显机-B 各有1 条通道可以选择，增强了通信连接的可靠性与稳定性。［8］

图1 MDIAS 与外部系统接口连接示意图

4.1.2 关于FEP 设置的特殊说明

在整个系统接口设计中，FEP 起到了承上启下的作用，除了完成与ATS、PSCADA 的接口数据交互外，还需负责完成以下任务：①把PRC 从联锁系统接口接收的数据直接转发至MDIAS 各个调度终端；②把ATS 接口的数据、PSCADA 接口的数据转发至中心服务器处理，再通过FEP 反馈至各个调度终端进行显示；③把中心接口发送的施工信息、PMS 信息转发至各个调度终端进行显示；④把中心制定的计划信息转发至PRC，由PRC 把计划转化成指令信息，在收到触发信息之后，把指令信息下发至联锁系统，由联锁系统开放进路办理。

4.2 接口分界面划分

在所有的接口设计中，接口分界面的划分非常重要，直接关系到接口实施中接口双方的职责以及后期系统交付之后的接口维护界面［9］。MDIAS 与外部系统接口方式及接口分界面划分见表3。

4.3 接口功能设计

结合前述MDIAS 对外接口需求分析，总结MDIAS 对外接口 功能如表4 所示［10-12］。

表3 MDIAS 与外部系统接口方式及接口分界面划分

表4 MDIAS 与外部系统接口数据信息［10］

5 方案应用效果

成都地铁5 号线已开通运营，本文所研究的MDIAS 对外接口总体方案也已得到具体应用。从2019 年4 月完成接口调试至今，MDIAS 对外接口一直运行稳定。经全线综合联调及用户使用验证，其接口通信设计和功能设计均能满足MDIAS 的用户使用要求，效果良好。

随着城市轨道交通信息化、自动化技术的发展，越来越多的城市地铁开展了车辆基地综合自动化系统的建设或研究，本文可为其建设实施、系统研究提供一定的参考。