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摘要:ATS系统即列车自动监控系统，是信号系统ATC(列车自动控制)系统中不可或缺的一部分，文章通过对深圳地铁罗宝线ATS系统一期与二期不同设备结构及性能进行对比分析，提出了一些切实可行的改进措施。
关键词:深圳地铁；罗宝线；ATS系统；设备结构及性能；故障率；安全性能
中图分类号:U239 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)24-0060-02
ATS系统即列车自动监控系统，是信号系统ATC(列车自动控制)系统中不可或缺的一部分，它是一个担负0CC控制中心人机接口功能、列车自动跟踪功能、自动列车进路设定功能(ARS)、时刻表功能(TTS)、时刻表比较功能(TTC)、自动列车调整功能(ATR)、列车运行图显示功能(TGI)、列车报告功能等等与行车、运营服务水平息息相关的信号控制子系统。罗宝线ATS系统采用的是西门子公司信号控制设备，由VICOS OC 501、VICOS OC 101及PLC系统。其中，罗宝线信号ATS系统一期与二期共用了VICOS 0c501系统的核心设备，VICOS OC 101系统采用了相同的LOW工作站，而PLC系统则不完全不相同。一期ATS系统采用的主要是OCC PCU+站级RTU设备组合进行中央与站级设备的通信，而二期则采用的是CFEP+LFEP设备组合的进行中央与站级设备通信。本文主要讨论的则为这两种不同设备组合之间的结构和性能的对比分析。
罗宝线一期ATS系统主要由VICOS OC 501、VICOS0c 101及PLC系统组成。其中VICOS OC 501系统主要包括管理服务器ADM、通信服务器COM、报表服务器REP、投影服务器MOO、时刻表编辑器FALK0以及人机操作界面MMl32作站；VICOS OC 101服务器主要包括C-LOW、LOW及S&D工作站；PLC系统主要包括采用SIMATIC系统机柜的PCU、RTU、SIC；其中二期ATS系统则采用控创Pc机的CFEP、LFEP以及SIC服务器替代了一期的PLC系统。主要配置情况如下图:
如上图所示，二期深大(SHD)至机场东站(JCD)站级与中央相连接的设备为FEP，而一期世界之窗站(SJZ)却采用的是RTU。OCC控制中心则是通过PCU及CFEP与站级设备相连接的，其中PCU用于与一期罗湖至世界之窗五个联锁区的RTU相连接，而CFEP则用于与二期深大至机场东六个联锁区的FEP相连接。
二、ATS系统一期与二期设备结构及性能对比分析
(一)设备结构
1.一期设备结构。一期ATS系统设备的PLC系统主要采用的是德国西门子原装生产SIMATIC系列机柜，主要包括PCU(过程耦合单元)、RTU(远程终端单元)及sIc(车站接口柜)，其中PCU负责将ATS系统中央命令传递车站，同时接收车站传递至OCC的信息，另外PCU还提供了与车辆段联锁、SCADA(电力监控系统)、EMCS(环控系统)以及TEL(无线系统)的接口功能；RTU主要负责中央与站级设备信息的传递，并提供ATS系统后备功能；SIC主要负责将RTU传递的信息及时传递给站台的DTI(停站时间指示器)、LCP(本地控制盘)及PA(自动广播系统)。这些设备由各类模块及板卡组成，具体配置情况如下:
PCU主要硬件配置是:sIMATIc S5-155H(高性能)，包括CPU948R，CPUl430TF(LAN)，CP544(ptp)，IM324R，IM314R，IM304R，D1430、DQ451板以及SIMATIC系列机笼、供电单元模块等，采用的为STEP 5编程语言。
(2)RTU主要硬件配置是:sIMATIC S5-155H(高性能)，包括CPU948R，主板CPU544(ptp)，CP5431 FMS(总线)和IM3O8C(总线DP)，IM324R，IM314R，IM304R，D1430、DQ451板以及SIMATIC系列机笼、供电单元模块等，采用的为STEP 5编程语言。
(3)SIC主要硬件配置是:SIMATIC ET200L、SITOP电源模块、光连接模块(OLM)。
PCU、RTU机柜配置较为复杂，且目前该设备处于停产状态，各板卡模块采购成本飙升，维护成品较高，且存在缺少备品或数据芯片损坏无法维修等诸多问题。
2.二期设备结构。二期则采用的深圳控创有限公司生产的Pc机，主要包括CFEP、LFEP、SIC服务器，分别替换了一期所采用的PCU、RTU的功能。具体配置情况如下:
FEP又称前端处理器，CFEP为中央前端处理器，LFEP为本地前端处理器，主要提供子系统的接口功能如PTI、LCP、DTI以及ISCS(综合监控系统)、车辆段联锁等外围子系统接口，这些接口分别布置在车站或OCC。其采用的硬件具有以下特征:
工业Intel Pentium 4，3GHz；40GB硬盘，256 MBRAM:内置DVD ROM:1个17英寸LCD彩色显示器；鼠标，键盘；冗余以太网接口，与子系统连接所需要的接口。
FEP上安装如下软件:
Microsoft Windows XP:FEP应用程序。
其具备构造简单，维护简便，维护成本较低等诸多优点。
(二)性能
1.故障率。自2011年6月15日深圳地铁二期工程开通以来，ATS系统所采用的不同设备的性能立即凸显出来，据地铁内部数据统计，2011年6月15日至7月30日期问，ATS系统共发生故障95件，其中一期设备故障9件占故障总数的9.5％，二期设备故障86件占故障总数的90.5％。从数据就可以明显看出二期工程所采用设备的性能状态不如一期稳定。目前一期故障主要为错误车次号问题，而二期设备故障则主要为FEP故障。
2.安全性能。一期采用的SIMATIC系统机柜不易受病毒袭击，一般不会出现由于病毒袭击导致设备故障及瘫痪，但二期所采用的FEP确是采用WINDOW xP操作系统，极易受到病毒的侵害。
3.管理性能。对于使用客户而言，二期FEP所采用的Windows xP系统更易于掌握及管理，能较彻底地进行系统的重装及故障修复，但一期PCU/RTu所采用的PLC编程工控机相对较难掌握系统数据的传递流程，出现故障判断较为复杂。且对于PCU/RTu所使用的固化数据芯片，客户不易刻录及管理，一旦出故障则难以修复。
三、改进措施
随着sIMATIC系列工控机板卡及模块的停产，PCU、RTU悄悄地推出了历史舞台，FEP作为计算机时代的产物，虽然目前在深圳地铁罗宝线项目运行情况并不乐观，但它毕竟即将成为主流产品，替代RTU，因此，若想提高ATS系统的稳定及可靠性，必须从以下几个方面进行改进:
(一)系统优化
对FEP Windows系统进行优化，提高FEP服务器的处理能力，扩展FEP服务器内存，确保FEP能实时快速处理联锁传递过来的信息，并及时将ATS系统中央设备传递的信息及时传递给站级相应设备。
(二)安全管理
对FEP进行病毒防治及密码管理，定期对FEP服务器进行病毒查杀及密码更新检查，确保FEP不受病毒及外界不良操作影响导致FEP故障及瘫痪。
(三)软件更新
对FEP内部软件进行更新，解决软件本身存在的缺陷，完善FEP服务器功能，确保FEP具备所有功能，能较好地完成信号系统相关的上传下达工作。
(四)定期维修
建议对FEP进行定期重启维护，定期删除系统不必要的文件，整理磁盘碎片，确保FEP在运营期间达到最好的工作状态，减少故障发生率。
四、结语
尽管ATS系统二期所使用的FEP设备目前仍存在较高的故障率，除了通过上述改进措施外，还有很多可研究的降低故障率的方法，还需在今后的工作中不断积累和验证，相信在不久的将来采用Windows系统的FEP将顺利渡过设备的磨合期，能真正安全可靠地运行，为地铁的安全高效的运营保驾护航。
参考文献
[1]孙章.城市轨道交通概论[M].中国铁道出版社，2000.
[2]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].中国铁道出版社.2003.
[3]吴汶麟.轨道交通运行控制与管理[M].同济大学出版社，2004.
[4]郭小碚，董焰.轨道交通建设与发展[M].中国铁道出版社，2005.
[5]何宗华，汪松滋，何其光.通信信号系统运行与维护[M].中国建建工业出版社，2007.
关键词:深圳地铁；罗宝线；ATS系统；设备结构及性能；故障率；安全性能
中图分类号:U239 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)24-0060-02
ATS系统即列车自动监控系统，是信号系统ATC(列车自动控制)系统中不可或缺的一部分，它是一个担负0CC控制中心人机接口功能、列车自动跟踪功能、自动列车进路设定功能(ARS)、时刻表功能(TTS)、时刻表比较功能(TTC)、自动列车调整功能(ATR)、列车运行图显示功能(TGI)、列车报告功能等等与行车、运营服务水平息息相关的信号控制子系统。罗宝线ATS系统采用的是西门子公司信号控制设备，由VICOS OC 501、VICOS OC 101及PLC系统。其中，罗宝线信号ATS系统一期与二期共用了VICOS 0c501系统的核心设备，VICOS OC 101系统采用了相同的LOW工作站，而PLC系统则不完全不相同。一期ATS系统采用的主要是OCC PCU+站级RTU设备组合进行中央与站级设备的通信，而二期则采用的是CFEP+LFEP设备组合的进行中央与站级设备通信。本文主要讨论的则为这两种不同设备组合之间的结构和性能的对比分析。
罗宝线一期ATS系统主要由VICOS OC 501、VICOS0c 101及PLC系统组成。其中VICOS OC 501系统主要包括管理服务器ADM、通信服务器COM、报表服务器REP、投影服务器MOO、时刻表编辑器FALK0以及人机操作界面MMl32作站；VICOS OC 101服务器主要包括C-LOW、LOW及S&D工作站；PLC系统主要包括采用SIMATIC系统机柜的PCU、RTU、SIC；其中二期ATS系统则采用控创Pc机的CFEP、LFEP以及SIC服务器替代了一期的PLC系统。主要配置情况如下图:
如上图所示，二期深大(SHD)至机场东站(JCD)站级与中央相连接的设备为FEP，而一期世界之窗站(SJZ)却采用的是RTU。OCC控制中心则是通过PCU及CFEP与站级设备相连接的，其中PCU用于与一期罗湖至世界之窗五个联锁区的RTU相连接，而CFEP则用于与二期深大至机场东六个联锁区的FEP相连接。
二、ATS系统一期与二期设备结构及性能对比分析
(一)设备结构
1.一期设备结构。一期ATS系统设备的PLC系统主要采用的是德国西门子原装生产SIMATIC系列机柜，主要包括PCU(过程耦合单元)、RTU(远程终端单元)及sIc(车站接口柜)，其中PCU负责将ATS系统中央命令传递车站，同时接收车站传递至OCC的信息，另外PCU还提供了与车辆段联锁、SCADA(电力监控系统)、EMCS(环控系统)以及TEL(无线系统)的接口功能；RTU主要负责中央与站级设备信息的传递，并提供ATS系统后备功能；SIC主要负责将RTU传递的信息及时传递给站台的DTI(停站时间指示器)、LCP(本地控制盘)及PA(自动广播系统)。这些设备由各类模块及板卡组成，具体配置情况如下:
PCU主要硬件配置是:sIMATIc S5-155H(高性能)，包括CPU948R，CPUl430TF(LAN)，CP544(ptp)，IM324R，IM314R，IM304R，D1430、DQ451板以及SIMATIC系列机笼、供电单元模块等，采用的为STEP 5编程语言。
(2)RTU主要硬件配置是:sIMATIC S5-155H(高性能)，包括CPU948R，主板CPU544(ptp)，CP5431 FMS(总线)和IM3O8C(总线DP)，IM324R，IM314R，IM304R，D1430、DQ451板以及SIMATIC系列机笼、供电单元模块等，采用的为STEP 5编程语言。
(3)SIC主要硬件配置是:SIMATIC ET200L、SITOP电源模块、光连接模块(OLM)。
PCU、RTU机柜配置较为复杂，且目前该设备处于停产状态，各板卡模块采购成本飙升，维护成品较高，且存在缺少备品或数据芯片损坏无法维修等诸多问题。
2.二期设备结构。二期则采用的深圳控创有限公司生产的Pc机，主要包括CFEP、LFEP、SIC服务器，分别替换了一期所采用的PCU、RTU的功能。具体配置情况如下:
FEP又称前端处理器，CFEP为中央前端处理器，LFEP为本地前端处理器，主要提供子系统的接口功能如PTI、LCP、DTI以及ISCS(综合监控系统)、车辆段联锁等外围子系统接口，这些接口分别布置在车站或OCC。其采用的硬件具有以下特征:
工业Intel Pentium 4，3GHz；40GB硬盘，256 MBRAM:内置DVD ROM:1个17英寸LCD彩色显示器；鼠标，键盘；冗余以太网接口，与子系统连接所需要的接口。
FEP上安装如下软件:
Microsoft Windows XP:FEP应用程序。
其具备构造简单，维护简便，维护成本较低等诸多优点。
(二)性能
1.故障率。自2011年6月15日深圳地铁二期工程开通以来，ATS系统所采用的不同设备的性能立即凸显出来，据地铁内部数据统计，2011年6月15日至7月30日期问，ATS系统共发生故障95件，其中一期设备故障9件占故障总数的9.5％，二期设备故障86件占故障总数的90.5％。从数据就可以明显看出二期工程所采用设备的性能状态不如一期稳定。目前一期故障主要为错误车次号问题，而二期设备故障则主要为FEP故障。
2.安全性能。一期采用的SIMATIC系统机柜不易受病毒袭击，一般不会出现由于病毒袭击导致设备故障及瘫痪，但二期所采用的FEP确是采用WINDOW xP操作系统，极易受到病毒的侵害。
3.管理性能。对于使用客户而言，二期FEP所采用的Windows xP系统更易于掌握及管理，能较彻底地进行系统的重装及故障修复，但一期PCU/RTu所采用的PLC编程工控机相对较难掌握系统数据的传递流程，出现故障判断较为复杂。且对于PCU/RTu所使用的固化数据芯片，客户不易刻录及管理，一旦出故障则难以修复。
三、改进措施
随着sIMATIC系列工控机板卡及模块的停产，PCU、RTU悄悄地推出了历史舞台，FEP作为计算机时代的产物，虽然目前在深圳地铁罗宝线项目运行情况并不乐观，但它毕竟即将成为主流产品，替代RTU，因此，若想提高ATS系统的稳定及可靠性，必须从以下几个方面进行改进:
(一)系统优化
对FEP Windows系统进行优化，提高FEP服务器的处理能力，扩展FEP服务器内存，确保FEP能实时快速处理联锁传递过来的信息，并及时将ATS系统中央设备传递的信息及时传递给站级相应设备。
(二)安全管理
对FEP进行病毒防治及密码管理，定期对FEP服务器进行病毒查杀及密码更新检查，确保FEP不受病毒及外界不良操作影响导致FEP故障及瘫痪。
(三)软件更新
对FEP内部软件进行更新，解决软件本身存在的缺陷，完善FEP服务器功能，确保FEP具备所有功能，能较好地完成信号系统相关的上传下达工作。
(四)定期维修
建议对FEP进行定期重启维护，定期删除系统不必要的文件，整理磁盘碎片，确保FEP在运营期间达到最好的工作状态，减少故障发生率。
四、结语
尽管ATS系统二期所使用的FEP设备目前仍存在较高的故障率，除了通过上述改进措施外，还有很多可研究的降低故障率的方法，还需在今后的工作中不断积累和验证，相信在不久的将来采用Windows系统的FEP将顺利渡过设备的磨合期，能真正安全可靠地运行，为地铁的安全高效的运营保驾护航。
参考文献
[1]孙章.城市轨道交通概论[M].中国铁道出版社，2000.
[2]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].中国铁道出版社.2003.
[3]吴汶麟.轨道交通运行控制与管理[M].同济大学出版社，2004.
[4]郭小碚，董焰.轨道交通建设与发展[M].中国铁道出版社，2005.
[5]何宗华，汪松滋，何其光.通信信号系统运行与维护[M].中国建建工业出版社，2007.