1、地铁既有线与延长线信号ATS子系统联接施工设计方案探讨摘要： 近年来，我国的交通事业得到了较大规模的建设，在对现有线网积极完善的同时也实现了既有线路的延伸，对我国市民的交通出行带来了更好的基础条件。在本文中，将以某实例的形式对地铁既有线与延长线信号ATS子系统联接施工设计方案进行一定的研究与探讨，希望能够为我国类似工程的建设提供一定的经验。 Abstract： In recent years， Chinas transportation industry has been developing fast. It also realizes the extension of the existi2、ng line while improves the existing line， bringing a better foundation for the public transportation. This paper discusses on the design scheme of existing subway and extension line signal ATS subsystem connection construction based on an example， in order to provide some experience for the construc3、tion of similar projects in China.关键词： 地铁既有线；延长线信号；ATS子系统；联接施工；设计方案Key words： existing subway；extension line signal；ATS subsystem；connection construction；design scheme中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）15-0120-030 引言目前城市发展十分迅速，现代城市轨道交通系统要求载客能力大，运输效率高，为了在保证安全的前提下实现信号系统的自动控制，最大限度缩短运行间隔，提高运行效率，各信号系4、统集成商先后开发了基于计算机应用的智能化信号自动控制系统列车自动监控系统（下文将简称ATS系统），以满足运营需求。ATS系统目前已成为城市轨道交通系统的运营核心，实现设备的集中控制，既有利于行车组织的全线统筹和整体调控，还能最大限度降低操作人员的工作强度，安全有效的提高列车控制系统的运行效率。本文将针对我国南部某城市3号线ATS系统的设计和应用方案进行具体分析，旨在形成可靠的技术资料供同类工程作参考。1 ATS系统概述1.1 ATS系统的概念ATS，即列车自动监控系统，是CTBC的重要组成部分，同时也是现今城市轨道交通建设的重要组成部分。ATS子系统是ATC系统的上层环节，负责管理、监督、控制5、协调列车运行。它能根据客流与实际运行情况，选定并管理执行运行图。自动或在人工参与下调整停站或区间运行时间。ATS是城市轨道交通自动化建设的核心，其将从联锁设备中对相关信息进行采集，并在对信息进行显示的同时供决策者进行决策，并能够在对决策者所发出的命令进行接收后执行，且其中的部分智能单元也能够在联系这部分信息的基础上实现及时响应，在保证危险能够得到及时通知、及时排除之后对列车的正点、安全运行作出保证。1.2 系统构成ATS子系统是一个分布式的计算机监控系统，主要分布于控制中心、正线设备集中站、正线非设备集中站和车辆段。系统关键设备及网络结构采用冗余的方式，保证系统具有高度的可靠性和可用性。系统6、结构见图1。1.3 系统功能ATS系统是基于现代数据通信和计算机网络的分布式实时计算机控制系统，通过与列车自动防护ATP 和列车自动运行ATO 系统的协调配合，完成对城市高密度轨道交通信号系统的自动化管理和全自动行车调度指挥控制。同时，ATS 系统可通过与电力遥控（SCADA）、防火报警（FAS）、环境操作（BAS）、自动售检票（AFC）等系统的接口，实现对这些系统的监控或信息交换。具体来说，其主要功能如下：1.3.1 集中控制功能一般情况下，将在ATS中对车站以及中央两级控制权限进行进行设置。当列车处于正常运营状态时，中心具有列车的运行控制权。而在必要情况下，通过权限转移方式的应用则能够将其7、转移到其余联锁车站当中，在完成控制权的转移之后，由车站控制设备对控制中心功能进行代替，对整个线路的运营调度进行负责。1.3.2 集中显示功能在控制中心中，具有大型显示屏的设置，并通过图形方式的应用对整个线路的运行状态进行显示，包括列车的车次号以及运行位置等。1.3.3 时刻表编辑除了负责时刻表的编辑以及加载之外，其非常重要的一项功能就是对实际时刻表同计划时刻表间的偏差进行对比，并联系偏差情况调整列车运行。1.3.4 数据记录统计要对列车运行的相关数据进行大量的记录，如重大运行事件、系统故障情况以及列车运行图等。除了对记录的功能进行实现之外，该系统也能够实现记录时间的回放，并完成统计报表的提供。8、1.3.5 系统仿真功能对于系统仿真来说，即通过仿真手段的应用对列车的在线运行进行模拟，以此对系统演示、人员培训以及系统调试等功能进行实现。1.3.6 监测报警对于ATS系统来说，也能够对目标对象的状态进行实时的记录，并在完成其状态显示的同时具有诊断、故障定位以及预测功能。在列车实际运行过程中，如何对系统的应用稳定性进行保证可以说是一项重要的内容，对列车稳定运行具有十分积极的意义。 1.4 现状探讨随着我国经济水平的提升，我国的交通事业近年来获得了较为迅速的发展。在城市发展战略以及城市化进程不断加快的情况下，部分城市中较早开通的线路已经不能满足现如今我国城市的发展需要。随着城市规模的扩大，地铁9、作为城市交通系统中最主要的公共基础设施，在满足人们日常出行要求方面发挥着越来越重要的作用。ATS系统（自动列车监控系统）是地铁系统的关键结构，对列车的运行具有重要的指挥以及控制作用。对于延长线以及既有线来说，其要想对无缝贯通的运营目标、也就是互联互通进行实现，就需要铁路运行线能够同延长线一起形成一个完整、独立的运行系统，并保证地铁系统控制模式能够具有良好的平稳特征，不会因此对其正常的贯通运营产生影响。ATS系统的一项重要功能就是对列车时刻表进行制定，在完成时刻表的制定之后，则将根据该时刻表对列车进路进行办理。在对列车运行间隔进行调整的同时完成其停站时间的调整，以此保证列车能够严格按照规定时间运10、行。在列车运行的过程中，其在整个线路中的位置能够在本地ATS以及中心工作站中进行显示。同时，该系统也能够对列车运行的相关数据进行记录，如行调人员输入指令以及故障报警等。在完成延长线的建设工作之后，地铁的延长线同既有线在交路上则具有着一定的重叠现象，对于一组行调人员或者一个控制中心，将在同一时间可能需要对两条线的运营情况进行管理。在此过程中，这两条线路也将对同一个时刻表进行共用。在此情况下，实现延长线同既有线ATS数据网络的联接则具有了更高的重要性。2 ATS系统的实践应用2.1 项目概况在我国南部某城市，其于2006年对其城市的3号线进行了建设，并在当年6月份对其进行了交付使用。该线路的北延段11、则在2010年10月份正式开通运营。在该工程施工中，将涉及到其初期线路以及北延段贯通运营的既有线部分，即处于该城市体育场同东站的三站二区间。该城市3号线同其北延段的分界情况如图2所示。2.2 ATS系统应用方案构想从图2中我们可以了解到，该线路物理贯通分解处于该城市两个站点之间。从功能角度看来，要想对该系统的无缝贯通运营目标进行实现，使延长线能够同线路既有线具有相同的信号系统制式可以说是最佳的施工方案。在实际对初期延长线ATS数据传输网络进行设计时，也需要对线路有时发生的网络风暴问题进行充分的考虑，因为当该种情况发生之后，则很可能导致SRS发生死机问题，需要做好该问题的处理。对此，在实际对线路12、进行设计时，延长线ATS在数据传输时不仅不应当对既有线的相关设备工作以及数据传输网络运行产生影响，同时也要避免既有线因发生传输网络故障而对延长线ATS系统数据传输网络的工作产生影响。在通过上面的分析之后，我们可以了解到，要想对上述问题进行较好的解决，就需要延长线ATS能够对以下要求进行满足：第一，对本地SMC至既有线控制中心的骨干网进行联接，并保证其同既有线间具有良好的独立特征；第二，应用在北延段的传输系统应当能够同既有线保持独立，避免互相在应用中产生影响；第三，在对网络进行割接时，不能够对地铁既有线的正常运营产生影响，保证其能够对既有线提供完全的支持；第四，要同既有线的时钟系统保持同步，保证13、信号传输信息的吞吐量能够满足系统应用需求。在该城市中，其3号线ATS传输系统为基于SDH传输平台建设，在通过通信专业对光纤通道进行提供的同时实现信号的专业组网。2.3 初步设计ATS 系统的体系结构设计应能够保证具有足够的安全性、稳定性，同时具有实时性和可操作性，为了满足这些要求，ATS系统采用分布式的网络系统，由运营控制中心子系统、车站子系统、车辆段子系统构成。为了保证ATS 系统的高可用性，关键设备均采用双机热备或集群方式的冗余配置。在完成上述存在限制因素以及问题存在原因的考虑之后，将基于IEEE 802.3X协议换装骨干网应用在该地铁线路的北延段数据网络建设当中，也称之为以太网。同时，要14、保证既有线同延长线骨干网间能够具有良好的隔离特征，并以独立的方式进行设计。通过对既有线运营实践经验的考虑，我们可以了解到，通过对北延段良好、完整独立骨干网的科学提供，也将因此获得一系列的好处，即无论从一致性、可靠性还是割接方案看来，通过对独立骨干网的建设，都能够对北延段到地铁既有线之间可能发生的数据风暴情况进行有效的降低。同时，由于该线路的北延段在同既有线进行接入之前，在各个外部子系统中都对具有独立特征的隔离网络进行了安装，则并不需要再对防火墙进行单独的安装。在北延段同3号线网络形成一体连接时，系统中所有北延段信号的ATS系统也将对其他的系统IP信息进行排除，并通过既有线防火墙通道实现保护。215、.4 方案实施在该城市中，其地铁3号线北延段ATS传输系统是由LSMC机架以及骨干网交换机所组成部分，其中，机架包含的内容则主要有交换机、显示器以及主机等。其中，在北延段信号设备是对一个SMC机架进行了放置，而在既有线控制设备室中则按照图3所示的接线图对另一个SMC机架进行了设置。在控制设备室的SMC机架上，通过2个三层交换机的设计对SMC同LSMC的交换信息进行传输，以此保证信号控制中心设备室同轨旁骨干环网能够具有更为畅通的通信特征。同时，在既有线控制室中，也具有SMC机架的安装，并在其中具有2个三层交换机的设置，以此对地铁既有线同延长线之间的通信进行提供。在线路处于贯通运营状态的情况下，该16、延长线将被接入到既有线当中，对于该种施工方案来说，其能够通过控制中心线新层的交换机同既有线中的SMC进行接入，在同其中存在2个三层交换机的接入中对沟通进行实现。在对该线路北延段进行调试的过程中，在延长段信号设备室中，通过数据硬盘以及时刻表调整服务器的应用完成延长段的ATS测试功能。当地铁线路正式投入运营时，北延段的ATS网络则会经OCC信号设备被整合到SMC网络中光缆连接当中，ATS负责统筹全局，前方列车晚点后，会及时“告知”后方列车，并通过自动调整列车速度等手段实现列车自动“靠拢”计划运行时刻表。该线路既有线的DL以及SRS则会出现被淘汰的情况。在此种情况下，为了对整个地铁网络的冗余以及安全17、性作出保证，在对以太网进行架设时，则需要按照“双网跳站”的方式进行连接，以此保证当线路处于运营当中、当其中的任何部位发生故障问题时，都不会对另外网络的运行情况产生影响，同时，3号线的北延段车站也将根据地形实际将其连接到2个千兆的一台环网当中，以此更好的对系统功能进行实现。2.5 应用效果该城市3号线的北延段车站安装ATS控制系统后，从表1所示的应用效率统计结果可以看出，3号线应用ATS系统后，列车信号数据传输速率明显提高，传输时间大大缩短，并且列车控制的帧错误率也明显下降。总体来看，列车自动控制效率大大改观。3 结论在上文中，我们以某实例的方式对地铁既有线与延长线信号ATS子系统联接施工设计方18、案进行了一定的研究，通过上述设计方案的应用，则能够在保证实际运行不会影响到既有线的情况下对既有线同线路延长线之间的无缝联接进行实现。在该线路北延段实际投入运行之后，在一定时期内呈现出了良好的稳定以及安全性，对本文中的设计方案进行了有效的验证，可以将其作为后续类似工程的施工参考。参考文献：1于露，胥昊.轨道交通分段工程信号系统衔接设计方案简析J.铁道通信信号，2015（09）：66-67.2霍利杰.关于临近铁路既有线的安全施工技术J.中外企业家，2014（27）：224-225.3刘文选.探究既有线铁路施工管理J.中华民居（下旬刊），2014（02）：105-106.4梁俊.临近既有线施工中人工挖孔桩防护应用J.江西建材，2014（04）：99-101.5郝海森.浅谈铁路既有线施工的作业程序和安全卡控J.科技资讯，2014（20）：88-89.6操臣，查晨昕.跨既有线施工安全保证措施J.技术与市场，2013（05）：66-67.