南京地鐵通信無線集群系統(tǒng)位置更新異常研究

柳 杰

（南京地鐵運營有限責(zé)任公司通號分公司，江蘇南京 210008）

0 概述

無線通信系統(tǒng)中，位置更新是通信的一種技術(shù)術(shù)語，泛指移動終端從一個基站位置區(qū)移動到另一個基站位置區(qū)時，必須在新位置區(qū)進(jìn)行登記注冊，以便于交換機及時建立呼叫。位置更新主要用于終端的移動性管理。

城市軌道交通無線通信系統(tǒng)調(diào)度臺和車載臺的位置更新指的是：列車運行區(qū)域在正線、車輛段、停車場發(fā)生空間變化時，調(diào)度臺和車載臺信息相應(yīng)發(fā)生變化，以滿足相應(yīng)調(diào)度區(qū)域呼叫需求（即列車無線車載臺顯示的位置信息變化至相應(yīng)呼叫組中，同時該列車會刷新顯示到相應(yīng)的無線調(diào)度臺人機界面中）。在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中，車載臺和調(diào)度臺位置更新有 2 種方式：一種是自動轉(zhuǎn)組，一種為調(diào)度人工轉(zhuǎn)組。 本文將重點闡述自動轉(zhuǎn)組功能。

圖 1 控制中心行車調(diào)度

1 位置更新意義

1.1 唯一性

位置更新是實現(xiàn)調(diào)度對列車呼叫指揮的及時與唯一性的手段。城市軌道交通無線集群通信把列車車載電臺分為正線運營列車車載臺和車廠列車車載臺，并分屬于行車調(diào)度臺（OCC）和基地信號樓調(diào)度臺指揮（圖 1）。

任意列車車載電臺要么屬于控制中心行車調(diào)度臺，要么屬于基地信號樓調(diào)度臺，即：在正線運行的列車車載臺只能呼叫行車調(diào)度也只能被行車調(diào)度呼叫；在相應(yīng)車輛段或停車場的列車車載臺只能呼叫基地信號樓調(diào)度，也只能被基地信號樓調(diào)度呼叫。

1.2 調(diào)度指揮權(quán)移交

當(dāng)列車進(jìn)出正線或車輛段/停車場時，列車車載臺信息會在行車調(diào)度臺和相應(yīng)車場調(diào)度臺之間轉(zhuǎn)換，其目的是實現(xiàn)調(diào)度對列車指揮權(quán)的移交。所以，車載電臺的轉(zhuǎn)換必須與為行車指揮服務(wù)的信號列車自動監(jiān)督（ATS）系統(tǒng)保持一致（圖 2）。

列車在通過正線與車輛段/停車場的轉(zhuǎn)換軌時，信號 ATS 系統(tǒng)會向無線集群通信系統(tǒng)發(fā)送信息，從而實現(xiàn)自動觸發(fā)車載電臺的動態(tài)轉(zhuǎn)組。

2 問題及現(xiàn)場跟蹤

南京地鐵 2 號線開通運行 1 年后，無線系統(tǒng)自動位置更新功能突然出現(xiàn)異常。主要帶來 2 個問題：一是嚴(yán)重降低了調(diào)度應(yīng)急指揮效率；二是調(diào)度指揮權(quán)移交失敗，降低了調(diào)度指揮的可靠性并影響調(diào)度員次日使用信號樓調(diào)度臺指揮列車出庫。

由于自動位置更新功能涉及通信、信號、乘務(wù)、車輛等多個專業(yè)，且技術(shù)上受制于西門子接口及軟件開發(fā)問題，因此，一直未得到有效解決。為此，南京地鐵運營公司成立聯(lián)合攻關(guān)小組，專項處理位置更新異常問題。

無線信號系統(tǒng)出現(xiàn)問題時往往涉及很多原因，如操作方式、軟件、硬件、接口等。無線車載電臺數(shù)量較多，無規(guī)律可循，且因隨列車運行區(qū)域跨度大，回庫時間均在深夜等，導(dǎo)致現(xiàn)場跟蹤十分困難。為此，我們編排計劃，采取如下方式進(jìn)行了持續(xù)跟蹤分析。

（1）在每天回庫時間安排 OCC 值班人員對回庫位置更新情況進(jìn)行詳細(xì)跟蹤統(tǒng)計。

（2）安排專人在回庫站蹲點觀察，并跟車回庫，記錄實際回庫流程。

（3）及時進(jìn)行計算機輔助調(diào)度（CAD）報文分析和 ATS 錄像分析。

3 關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過近 8 個月的跟蹤分析，找到造成位置更新失敗的主要原因是由于非正?；貛旆绞綄?dǎo)致，該問題占自動位置更新失敗原因的 93%。通過自主分析無線位置更新流程，得出了位置更新主要有 3 個步驟：①調(diào)度臺移權(quán)；②位置更新報文處理分發(fā)；③車載電臺轉(zhuǎn)組。

當(dāng)列車從正線進(jìn)入車輛段或停車場轉(zhuǎn)換軌時，信號系統(tǒng)會觸發(fā) 1 條事件消息，即 E 報文（Event Message），并發(fā)送給通信無線調(diào)度服務(wù)器。

3.1 西門子接口報文（E 報文）

信號系統(tǒng)給定的車次號信息中含有列車運行目的地碼等重要信息。位置更新功能的實現(xiàn)也是通過讀取列車車次號信息中的目的地碼來區(qū)分正線、車輛段和停車場的（圖 3）。

以 1 條 E 報文信息“00 ∶ 00 ∶ 53：接收 ATS 信息：E9112518 ∶ 053 ∶ 054：TD1”為例，從該條 E 報文信息中，按照接口協(xié)議可以得到如下信息。

（1）車體號 5354（053 為默認(rèn)）。

（2）車次號 9112518。按照圖 3 協(xié)議解析該車次號，“91”即為進(jìn)段列車，可以得出該車為回馬群車輛段列車，在線車載臺為 053。

（3）回庫軌道電路號（轉(zhuǎn)換軌）D1。

圖 2 車載電臺更新顯示

圖 3 位置更新轉(zhuǎn)組協(xié)議

3.2 調(diào)度臺移權(quán)及報文處理分發(fā)

以 2064301（033034）車回庫為例，對位置更新流程進(jìn)行具體介紹（圖 4）。

車次號為 2064301 的回庫列車，經(jīng)天路下行方向開出，目的地碼指向馬群站（“20”為馬群站，“6”為非載客列車）。

該車按照目的地碼要求進(jìn)入馬群站臺停站換端后，信號系統(tǒng)自動將該車車次號更新為 9164301（033034），目的地碼“91”指向“馬群車輛段”。

9164301（033034）車被允許進(jìn)入車輛段（D1 軌道電路），信號系統(tǒng)觸發(fā)E報文，報文內(nèi)容：E9164301：033：034：TD1。

信號系統(tǒng)中央通信服務(wù)器（COM）機觸發(fā)E報文信息并發(fā)送至前端處理機（FEP），經(jīng) FEP 按協(xié)議編碼處理后分發(fā)送至無線計算機輔助調(diào)度系統(tǒng)（無線CAD）服務(wù)器。

無線CAD服務(wù)器收到該報文后，更新本地列車列表，將該報文信息發(fā)送給行車調(diào)度（行調(diào)）和基地信號樓調(diào)度臺，并刷新調(diào)度臺列車欄信息后，將 2064301（033034）車從行調(diào)臺上刪除，并將該車顯示在基地信號樓調(diào)度臺列車欄中。至此，調(diào)度臺側(cè)管理權(quán)移交完畢。

圖 4 位置更新流程示意圖

圖 5 位置更新——車載臺轉(zhuǎn)組

3.3 車載電臺轉(zhuǎn)組

無線 CAD 服務(wù)器收到 E 報文信息后，轉(zhuǎn)組短消息經(jīng)空中接口發(fā)送至相應(yīng)列車車載臺（033 端）。車載臺收到轉(zhuǎn)組短消息解析（消息內(nèi)容：正線組轉(zhuǎn)至馬群車輛段組），并將位置信息變更為：馬群車輛段。至此，位置更新車載臺轉(zhuǎn)組部分結(jié)束。

經(jīng)過調(diào)度臺移權(quán)和車載臺轉(zhuǎn)組后，回庫車載臺就轉(zhuǎn)至相應(yīng)區(qū)域組內(nèi)。同時，車載臺歸屬至相應(yīng)區(qū)域信號樓調(diào)度進(jìn)行指揮呼叫管理（圖 5）。

3.4 錯誤回庫方式分析

上文描述了正確的回庫流程，但經(jīng)過統(tǒng)計跟蹤并結(jié)合 ATS 回庫錄像分析發(fā)現(xiàn)，實際回庫方式與分析的正確回庫方式存在較大差異（圖 6）。

從分析結(jié)果來看，車次號為 2064301（033034）的列車，并未按照信號系統(tǒng)默認(rèn)的目的地碼行至馬群站臺換端，而是在馬群站臺前提前換端回庫。這樣，由于該車未正確按照目的地碼行至馬群站臺換端，信號系統(tǒng)就無法識別換端口列車，也就無法按照協(xié)議要求自動給出正確的回庫車次號（9164301）。此時，該車會帶著原有車次號（或錯誤車次號）回庫。那么，在經(jīng)過 D1 轉(zhuǎn)換軌時觸發(fā)的E報文信息無線系統(tǒng)將無法識別，從而導(dǎo)致位置更新失敗。此時，該車無線車載臺位置信息將顯示異常，這也是通常導(dǎo)致列車回庫后仍顯示“正線”的錯誤位置信息的原因。同時，這也是造成正線所有列車均已回庫，卻在控制中心無線行調(diào)臺上仍能看到部分列車的根本原因。

找到問題后，我們及時與客運、控制中心等相關(guān)部門中心負(fù)責(zé)人進(jìn)行了溝通，要求相關(guān)人員按正常流程回庫。若提前回庫，行調(diào)可按照要求人工修改回庫車次號，以確保自動位置更新功能順利實現(xiàn)。

圖 6 實際回庫流程

4 結(jié)束語

通過對無線與信號系統(tǒng)接口、協(xié)議以及位置更新流程的分析研究，找出了非正?；貛旆绞綄ψ詣游恢酶碌挠绊憽Ｗ詣游恢酶聠栴}的研究解決，可有效確保調(diào)度指揮的唯一性和指揮權(quán)的順利移交，充分發(fā)揮無線集群系統(tǒng)位置更新功能，提高運營組織的效率，為高效、可靠的調(diào)度指揮提供技術(shù)基礎(chǔ)。同時，通過對自動位置更新流程的研究了解，為后續(xù)解決信號系統(tǒng)接口類問題奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

[1]何宗華，汪松滋，何其光. 城市軌道交通通信信號系統(tǒng)運行與維護(hù)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]上海鐵路通信工廠. 南京地鐵 2 號線無線集群系統(tǒng)二次開發(fā) CAD 服務(wù)器培訓(xùn)手冊[G]. 2010.

[3]上海鐵路通信工廠. 南京地鐵2號線無線集群系統(tǒng)ATS 接口協(xié)議[G]. 2010.

[4]南京地鐵信號系統(tǒng)西門子技術(shù)文檔[G]. 2010.

[5]Motorola（中國）有限公司. 南京地鐵 Motorola 技術(shù)文檔[G]. 2009.