龐巴迪RATPRATO系統(tǒng)在天津地鐵23號(hào)線的應(yīng)用

于雪松

摘要：天津地鐵2、3號(hào)線應(yīng)用的是龐巴迪公司基于CBTC的CITYFLO650列車自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)，RATP系統(tǒng)和RATO系統(tǒng)是其軌旁列車自動(dòng)控制系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。本文重點(diǎn)介紹RATP系統(tǒng)和RATO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)以及在天津地鐵2、3號(hào)線的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：信號(hào)、列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、RATP、RATO、天津地鐵

中圖分類號(hào)：U231+.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1RATP、RATO系統(tǒng)概述

近年來(lái)，全國(guó)各地城市軌道交通快速蓬勃發(fā)展，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)，逐步向高度集中自動(dòng)化發(fā)展。因此，傳統(tǒng)的列車控制信號(hào)系統(tǒng)已不能適應(yīng)高密度、高速度和高安全性的行車需求，基于CBTC的列車控制信號(hào)系統(tǒng)代表著城市軌道交通列車控制信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向和趨勢(shì)，已成為目前我國(guó)各地城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主流制式。

天津地鐵2、3號(hào)線引進(jìn)龐巴迪公司的CITY650信號(hào)系統(tǒng)，它是一套全自動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制、基于CBTC的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，其重要組成部分之一為軌旁列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱WATC系統(tǒng)）。軌旁列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RATP系統(tǒng)）和軌旁列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RATO系統(tǒng)）是WATC系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。RATP系統(tǒng)主要控制和列車運(yùn)行相關(guān)的安全功能，RATO系統(tǒng)主要執(zhí)行與列車相關(guān)的非安全功能。

2RATP、RATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按照設(shè)計(jì)要求，RATP、RATO系統(tǒng)要求在線路各個(gè)區(qū)域控制車站各設(shè)置一套完整的RATP機(jī)柜設(shè)備和RATO機(jī)柜設(shè)備。

2.1RATP機(jī)柜設(shè)備

每個(gè)RATP機(jī)柜由一個(gè)主用系統(tǒng)和一個(gè)備用系統(tǒng)（系統(tǒng)A和系統(tǒng)B）組成。RATP機(jī)柜設(shè)備包括：

（1）RATC機(jī)籠（2個(gè)）：機(jī)籠為電子機(jī)籠，包括機(jī)籠電源模塊、機(jī)籠背板、RATP CPU板、數(shù)字輸入板、電源接口板、同步/安全驅(qū)動(dòng)板，板卡內(nèi)置有ATP應(yīng)用軟件和電子地圖，以實(shí)現(xiàn)ATP各種功能；

（2）終端面板（2個(gè)）：包括接線端子、繼電器、以太網(wǎng)交換機(jī)，提供端子保護(hù)和監(jiān)控；

（3）本地選擇面板：包含系統(tǒng)狀態(tài)指示燈和一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，提供狀態(tài)監(jiān)控情況顯示和主備控制手動(dòng)切換；

（4）以太網(wǎng)浪涌保護(hù)器：提供電子安全保護(hù)；

（5）電源組件：包含直流電源模塊，主要用于提供直流24V電源；

（6）PLC組件：包括可編程邏輯控制器PLC、接線端子、繼電器，提供信息處理和驅(qū)動(dòng)；

（7）AC電源面板：主要提供交流220V電源。

2.2RATO機(jī)柜設(shè)備

每個(gè)RATO機(jī)柜含有兩個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)成獨(dú)立的主備系統(tǒng)，和RATP主備系統(tǒng)關(guān)聯(lián)運(yùn)行。RATO機(jī)柜設(shè)備包括：

（1）RATC機(jī)籠：機(jī)籠為電子機(jī)籠，包括機(jī)籠電源模塊、機(jī)籠背板、RATO CPU板，板卡內(nèi)置有ATO應(yīng)用軟件和電子地圖，以實(shí)現(xiàn)ATO各種功能；

（2）網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：提供網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸通道；

（2）AC電源面板：主要提供交流220V電源；

（3）以太網(wǎng)浪涌保護(hù)器：提供電子安全保護(hù)；

（4）ATO診斷機(jī)：包含主機(jī)和顯示器，可裝設(shè)相應(yīng)監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行信息。

3RATP、RATO系統(tǒng)功能特點(diǎn)

3.1RATP系統(tǒng)

RATP系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)至關(guān)重要的安全列車運(yùn)行功能，也處理本地?cái)?shù)字輸入。其執(zhí)行的安全功能主要為確定并發(fā)送沖突點(diǎn)信息、根據(jù)來(lái)自計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軌旁設(shè)備狀態(tài)生成列車移動(dòng)授權(quán)、驗(yàn)證和實(shí)施控制中心ATS系統(tǒng)設(shè)置的限速、監(jiān)測(cè)內(nèi)部硬件故障等，具體包括：列車初始化、列車移除、列車追蹤、列車移動(dòng)授權(quán)、安全列車分離、混合運(yùn)行模式、列車完整性防護(hù)、強(qiáng)制限速、屏蔽門控制、區(qū)域控制權(quán)交接、后備系統(tǒng)切換和遠(yuǎn)程重啟、道岔控制、接近鎖閉、信號(hào)控制、列車運(yùn)行方向控制、站臺(tái)緊急停車按鈕監(jiān)控、列車站停防護(hù)、有人和無(wú)人自動(dòng)折返。所有安全功能都將在RATP系統(tǒng)里通過(guò)使用高速微處理器和常規(guī)化的軟件控制和監(jiān)督。

RATP機(jī)柜采用兩套獨(dú)立的ATP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，形成一套主控、一套備用的主備冗余結(jié)構(gòu)，以提高其安全可靠性。機(jī)柜里面本地選擇面板有個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，用來(lái)在系統(tǒng)A和系統(tǒng)B間手動(dòng)切換，以確定誰(shuí)在線主控；也可以通過(guò)軟件自動(dòng)選擇，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)在線主控時(shí)，另一個(gè)將處于熱備狀態(tài)。兩套R(shí)ATP系統(tǒng)完全相同，彼此獨(dú)立工作，但離線備用系統(tǒng)僅能實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生在線主控RATP系統(tǒng)故障時(shí)（假設(shè)此時(shí)離線備用系統(tǒng)完好），系統(tǒng)將自動(dòng)切換使得原來(lái)離線備用的系統(tǒng)成為在線主控狀態(tài)，接管該區(qū)域的控制權(quán)。

3.2RATO系統(tǒng)

RATO系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)至關(guān)重要的非安全列車運(yùn)行功能。其執(zhí)行的非安全功能主要為們控制、與其它子系統(tǒng)通信并收集用于顯示列車信息的數(shù)據(jù)、生成和顯示給中央監(jiān)控設(shè)備的報(bào)警、記錄事件日志、生成并可以打印報(bào)警報(bào)告，具體包括：列車位置更新、屏蔽門操作、站停時(shí)間控制、強(qiáng)制車站扣車、強(qiáng)制跳停命令、控制區(qū)域交接、車載ATC系統(tǒng)控制權(quán)的選擇、下一站功能、RATO速度限制、時(shí)鐘同步、數(shù)據(jù)記錄等。

RATO機(jī)柜也采用兩套獨(dú)立的ATO計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，形成一套主控、一套備用的主備冗余結(jié)構(gòu)，以提高其安全可靠性。RATO主備系統(tǒng)工作與RATP系統(tǒng)相同，當(dāng)在線主控系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切換至離線備用系統(tǒng)。

4RATP、RATO系統(tǒng)應(yīng)用情況

4.1車地通信故障

天津地鐵2、3號(hào)線出現(xiàn)過(guò)車地通信故障，但都為單個(gè)列車通信丟失故障。當(dāng)RATP系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到其所控區(qū)域內(nèi)某一列車的信息時(shí)，它將發(fā)送一個(gè)制動(dòng)命令給該車，并發(fā)送一個(gè)通信故障給RATO系統(tǒng)，然后RATP系統(tǒng)將通過(guò)給該車發(fā)出的最后一個(gè)指令后的車的沖突點(diǎn)來(lái)保護(hù)列車，同時(shí)來(lái)防護(hù)其所控區(qū)域內(nèi)的其它所有列車。RATO系統(tǒng)將該列車丟失通信狀態(tài)告警傳送至控制中心，然后做后續(xù)處理。

4.2RATP系統(tǒng)或者RATO系統(tǒng)CPU板卡死機(jī)故障

天津地鐵2、3號(hào)線出現(xiàn)過(guò)單系RATP系統(tǒng)CPU板卡死機(jī)故障。故障發(fā)生后，系統(tǒng)將自動(dòng)切換至備用RATP系統(tǒng)，故障一系的故障狀態(tài)會(huì)在控制中心ATS上顯示出來(lái)，此時(shí)不會(huì)影響該區(qū)域內(nèi)列車運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)強(qiáng)制完好一系主控后，重啟故障一系即可修復(fù)故障，最后可將主備系切換開(kāi)關(guān)置為遠(yuǎn)程操作位。后續(xù)防范措施為定期重啟RATP系統(tǒng)。

天津地鐵2、3號(hào)線也出現(xiàn)過(guò)單系RATO系統(tǒng)CPU板卡死機(jī)故障，此故障較RATP系統(tǒng)要多一些。但故障發(fā)生后所轄區(qū)域內(nèi)因系統(tǒng)已切換至備用系統(tǒng)主控，因此列車并未受到影響，但其故障狀態(tài)會(huì)在控制中心ATS上顯示出來(lái)?，F(xiàn)場(chǎng)只需單獨(dú)重啟故障一系RATO系統(tǒng)CPU板卡即可修復(fù)故障。后續(xù)防范措施同RATP系統(tǒng)一樣。

4.3RATP系統(tǒng)或者RATO系統(tǒng)設(shè)備故障

天津地鐵2、3號(hào)線出現(xiàn)過(guò)機(jī)籠背板短路、板卡故障、電源組件故障等設(shè)備故障。出現(xiàn)故障后，做逐一排查最終確定故障設(shè)備，并用備件更換修復(fù)。由于設(shè)備為國(guó)外設(shè)備，因此故障后無(wú)法自主維修，只能聯(lián)系廠家做返修處理，尤其是核心板卡一旦故障無(wú)法自主維修。

5總結(jié)

龐巴迪公司的CITYFLO650信號(hào)系統(tǒng)是一套基于CBTC的、有著高集成度高自動(dòng)化的信號(hào)系統(tǒng)。其下設(shè)系統(tǒng)——RATP系統(tǒng)和RATO系統(tǒng)作為WATC系統(tǒng)的重要組成部分必不可少，并且作用重大?？傮w來(lái)看，RATP系統(tǒng)和RATO系統(tǒng)在天津地鐵2、3號(hào)線應(yīng)用較為穩(wěn)定，故障較少。但目前對(duì)于維護(hù)所面臨的最大困難就是設(shè)備硬件故障后無(wú)法自主維修，必須更換備件，且故障件交給廠家返修，對(duì)于廠家的依賴性較大。此外，如果后續(xù)出現(xiàn)系統(tǒng)軟件故障，維護(hù)難度將會(huì)更大，依照現(xiàn)有資料更是無(wú)法進(jìn)行自主維修解決。因此，目前維修除了做好日常檢修外，就是在每一次故障處理過(guò)程中多多積累經(jīng)驗(yàn)，逐步去深入理解RATP和RATO系統(tǒng)。

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