中国通号FZL-300信号系统ATS分机设备原理及故障处理分析

卢美静 李向南

收稿日期：2023-07-10

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.011

摘  要：西安地铁14号线信号系统采用中国通号自研FZL-300型CBTC系统，其中ATS分机作为设备集中站的核心设备，负责控制中心与车站联锁系统之间的数据传输。掌握ATS分机工作原理，做好设备日常维护保养及故障处理，对地铁高效运营起着至关重要的作用。文章主要从ATS车站分机工作原理、功能概述、故障处理以及日常维护等方面进行阐述，对同类型线路设备维护、故障处理等具有一定参考意义。

关键词：CBTC系统；ATS分机；设备原理；故障处理；日常维护

中图分类号：TP391；U231  文献标识码：A  文章编号：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

城市軌道交通作为城市综合交通网络体系中重要的组成部分，具有安全、舒适、迅速、便利等众多优点，为广大人民群众的出行提供了便利，为城市的现代化管理和运营提供了支持[1]。列车运行控制系统是保障列车安全高速运行、提高运输效率核心的安全装备[2]。城市轨道交通行车密度高，站间间距短，对列车运行的安全性和自动化程度也提出了更高的要求[3]。

目前地铁线路采用的列车运行自动控制系统即信号系统种类较多，中国通号自主研发的FZL300型CBTC系统作为国产信号系统之一，具有强大的自动化功能，其所采用的国产列车自动监控系统（Automatic Train Supervision， ATS）已在地铁及国铁多个项目中成功运用[4]。ATS系统作为列车自动控制（Automatic Train Control， ATC）系统的一个子系统，是一套集现代数据通信、计算机、网络和信号技术为一体的、分布式的实时监督、控制系统，ATS子系统通过与ATC系统中的其他子系统的协调配备，共同完成对地铁运营列车和信号设备的管理和控制[5]。

1  FZL300型CBTC系统概述

FZL300型CBTC系统采用移动闭塞原理，是一个安全可靠、功能完备、技术先进的列车自动控制系统，主要包括列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护系统（ATP）、列车自动运行系统（ATO）、计算机联锁系统（CI）和数据通信系统（DCS）等[6]，具体如下：

1）ATS系统：显示、监督和控制全线信号设备及在线列车运行状态，并记录列车运行图执行情况，辅助行车调度人员完成列车运行的管理。

2）ATP系统：保证列车运行安全的重要设备，提供列车运行间隔控制及超速防护。

3）ATO系统：主要用于完成列车的自动牵引制动、精确停车、自动开关门、自动报站等自动运行功能。

4）CI系统：保证列车运行安全，实现正确的道岔、信号机、轨道电路间的联锁关系及进路控制的安全设备。

5）DCS系统：封闭的通信网络，为信号系统各个子系统之间提供稳定、可靠、安全的数据通道。有线通信采用IEEE802.3以太网协议，无线通信采用基于3GPP标准的LTE技术。

2  ATS子系统架构与功能

西安地铁14号线ATS子系统是一个分布式的计算机监控系统，由位于控制中心、正线各车站、车辆段和停车场等的ATS设备通过网络及传输设备构建而成。ATS子系统在联锁、ATP、ATO子系统的支持下完成对全线列车运行的自动管理和监控，实现行车信息显示功能、列车自动识别及自动追踪功能、列车运行调整功能、时刻表的编制与管理功能、运行图绘制功能等一系列功能[7]。

2.1  中心设备

控制中心作为整个ATS子系统的核心，按照设备位置摆放以及作用的不同，大致分为以下3类：

1）中央控制室。中央控制室的主要设备有调度员/调度长工作站和图显示工作站，前者显示行车细景信息及列车计划和实际运行图；后者显示列车计划和实际运行图。

2）运行图编辑室。运行图编辑室的主要设备有时刻表/运行图编辑工作站，进行时刻表编制工作。

3）信号设备室。信号设备室的主要设备有：

数据库服务器：用来存储列车运行的相关数据。

应用服务器：ATS子系统的数据处理中枢，负责处理操作请求并下发执行命令。此外，还为外部系统（如PIS、综合监控等）提供相应信息。

ATS接口服务器：ATS子系统与外部系统的通信枢纽，负责为外部系统（如通信、PIS、综合监控等）提供接入ATS的串行接口或以太网接口，交换相应信息。

ATS维护工作站：用于显示全线站场图、系统设备状态、故障报警、重要事件等，并进行数据存储管理、ATS系统管理和网络管理。

2.2  车站设备

车站按是否具有站控功能可分为设备集中站和非集中站：

1）设备集中站。包括ATS车站服务器（ATS车站分机）和现地控制工作站。ATS车站服务器（ATS车站分机）接收中心应用服务器发送的自动排列进路、信号设备控制等命令，采集现场所有信号设备状态信息并上传至中心应用服务器[8]。现地控制工作站用于显示本联锁区和相邻车站站场信号设备状态、列车运行狀态、报警及操作记录等信息，且提供本联锁区信号设备及列车运行相关的人工操作。

2）非设备集中站。即ATS监视工作站，用于显示站场信号设备状态、列车运行状态、报警等信息。

2.3  车辆段以及停车场设备

车辆段/停车场ATS服务器（ATS分机）功能同ATS车站分机。ATS派班工作站进行车组号管理、出入库计划编制与管理、列车出入库预告等。

3  ATS车站分机系统原理及功能概述

ATS子系统数据通信原理如图1所示，其分为两级管理：中心级（中控）和车站级（站控）。正常运营时，ATS系统采用中心级管理，行车控制权由中央管理，当中心ATS故障或者中心与车站通信故障时，中心行调将故障区域的控制权下放至设备集中站[9]。ATS车站分机是设备集中站的核心设备，采用双机热备设计，备机实时从主机获得同步的各种数据，在主机故障情况下具备快速切换能力。

图1  ATS子系统数据通信原理

设备集中站ATS分机采用Linux操作系统，运行ATS分机服务器软件。该软件上与中心应用服务器连接，下与车站联锁等各类外部系统连接，并与相邻的集中站和车辆段分机连接。当中心服务器故障时，车站ATS分机可以依靠自身获得的现场数据及运行计划进行处理和列车追踪，并以此为基础完成一定时间内的本地自律控制功能[10]。具体功能如下：

1）与联锁控显机接口，联锁向ATS发送站场设备表示信息、进路信息及报警信息，ATS向联锁下发各种操作指令。

2）与中心服务器接口，当中心服务器工作正常时，接收并执行中心下发的运行图信息、停站时间、进路设置状态、扣车、人工进路命令等；当中心服务器工作异常时，根据自身获取的现场数据及保存的运行计划进行本地控制。

3）与发车计时器（TDT）接口，向TDT下发用于提示列车发车倒计时、正计时、扣车、跳停等报文信息。

4）与相邻集中站和车辆段ATS分机接口，同步本地列车追踪信息。

5）双机热备配置，备机实时从主机获得同步的各种数据。

4  ATS分机故障处理指南

4.1  ATS分机单机故障

故障现象：车站ATS工作站站场图界面左上角设备状态窗显示分机A/B灰显，鼠标指向设备状态窗时显示“分机X故障”，如图2所示。

图2  分机X故障显示

故障影响：ATS分机为双机热备设计，单机故障情况下自动热备切换，不影响正常功能使用。

故障处理：按照先硬件后软件的故障处理原则，现场查看ATS分机状态，检查硬盘指示灯、电源指示灯，重启ATS分机，若重启成功则恢复正常；若重启不成功，检查分机配置、网络连接情况，分析故障日志等。

4.2  ATS分机双机故障

故障现象：站级ATS工作站、中央ATS工作站及大屏显示某一联锁区或全部蓝显，联锁区内无列车相关信息。

故障影响：ATS功能不可用。

故障处理：此时，车站值班员在现地控制工作站上将控制权切换为紧急站控，通过现地控制工作站进行联锁级操作。ATS维护人员进行以下操作：

1）检查ATS分机与联锁控显连接是否正常。

2）检查ATS分机电源，查看电源指示灯是否正常。

3）检查网络通道，查看网线连接是否正常。

4）查看ATS分机程序运行状态，若程序未启动，通过ATS维护软件重启ATS分机程序。

5）通过ATS维护工作站远程Ping ATS分机，若能Ping通，远程重启ATS分机。若重启不成功，检查分机配置、网络连接情况，分析故障日志等。

4.3  ATS程序运行异常

故障现象：通过点击维护终端界面上的SecureCRT的工具，进入到分机系统，部分或所有程序后面出现[NO]字样，则表示该程序未启动或启动失败。

故障影响：ATS分机为双机热备设计，单机ATS程序故障情况下自动热备切换，不影响正常功能使用；若双机同时出现ats.sh脚本故障，ATS功能不可用。

故障处理：ATS维护人员通过点击维护终端界面上的SecureCRT的工具，进入到分机系统，尝试使用r参数，重启所有分机程序。重启后，如果对应的程序后面出现[OK]字样，则表示该程序重启成功，设备恢复正常。若进程重启不成功，可使用k参数再使用s参数，若进程状态恢复为[OK]，则表述恢复正常。若还未恢复正常，检查分机配置、网络连接情况，分析故障日志等。

5  ATS分机日常维护

5.1  ATS分机检修周期

ATS分机执行日检、月检和年检三种作业周期。

1）日检内容：设备外观检查、设备运行状态检查和工作状态检查。

2）月检内容：设备外部清洁、线缆接插部位检查、系统参数检查、主备机切换和操作系统重启。

3）年检内容：除含月检内容外，还包括设备内部板件清洁、系统备份、主备机切换测试和功能测试等。

5.2  查看分机主备机状态

通过点击维护终端界面上的SecureCRT的工具，根据提示输入用户名和密码，进入该分机系统。输入如下命令后回车：

/cluster/bin/fsmgrl

可以看到如图3所示的界面。

图3  分机主备机状态查看

输入如下命令进行操作：

l：查看主备机状态

s：主备机切换

5.3  查看分机程序运行状态

进入该分机系统，输入如下命令：/ats/script/ats.sh c，然后回车，可以看到如图4所示的界面。

图4  分机程序运行状态查看

最后一个字母“c”是程序的运行参数，表示检查所有分机程序，“c”还可以用以下参数代替：

s：启动所有分机程序；r：重启所有分机程序。

k：关闭所有分机程序。

检查程序后，如果相应的程序后面出现[OK]字样，则表示该程序运行良好，如果出现[NO]字样，则表示该程序未启动或启动失败。如果遇到启动失败可尝试使用r参数，重启所有分机程序。

6  结  论

车站ATS分机作为设备集中站的核心设备以及车站与中心连接的重要设备，主要实现现场联锁数据、轨旁数据采集及中心控制的指令转发。在日常维护中，维护人员熟悉掌握ATS分机工作原理、功能特性等至关重要。可为维护人员提供现场应急故障处置指导，缩短故障延时，降低运营晚点率，提高乘客服务满意度。

参考文献：

[1] 张犇.我国城市轨道交通发展趋势及金融需求分析 [J].工程经济，2021，31（10）：61-64.

[2] 秦樹增，魏峰.铁路新型列车运行控制系统技术创新及应用 [J].中国铁路，2023（6）：55-60.

[3] 王建坤，贾嘉琪.轨道交通列车运行控制系统的应用分析 [J].科技创新与应用，2022，12（6）：194-196.

[4] 王博.中国通号邓红元：提高中国城轨信号系统的国际影响力 [J].城市轨道交通，2021（4）：48-49.

[5] 邢红霞，李乐，王丽萍.城市轨道交通信号系统 [M].重庆：重庆大学出版社，2013：90-119.

[6] 邓红元.全自主知识产权FZL300型CBTC系统助力城轨发展 [J].现代城市轨道交通，2014（1）：18-21.

[7] 刘南川.浅析大连地铁2号线信号ATS子系统与故障案例 [J].科技创新导报，2019，16（32）：121-122.

[8] 白珂.地铁信号ATS子系统总体设计及车载应用 [D].兰州：兰州交通大学，2015.

[9] 吴宪.深圳地铁7号线ATS系统故障统计分析及硬件缺陷改造 [D].深圳：深圳大学，2015.

[10] 王通.成都地铁1号线南延线信号系统分析及设计 [D].成都：西南交通大学，2021.

作者简介：卢美静（1991—），女，汉族，陕西咸阳人，工程师，硕士研究生，研究方向：城市轨道信号；李向南（1988—），男，汉族，陕西宝鸡人，工程师，本科，研究方向：城市轨道信号。