城市轨道交通车载 ATC 控制系统冗余方式对比分析

个人的头脑实现冗余，双脚不能冗余。该方式实现相对简单、应用成熟、系统工作稳定，目前国内多家信号系统的ATC控制器冗余方式采用该切换方式。

（2）系统缺点。该切换方式只能实现核心处理单元冗余，输入输出单元单端控制，一旦输入、输出板卡故障，无法切换到另一端，列车将丧失冗余性，必须退出运营。

3.2 3号线系统冗余切换分析

3号线系统冗余切换方式是备用控制器通过监听主用控制器的在线工作状态是否激活来判断是否需要切换，一旦备用控制器收到主用控制器在线工作状态信号断开，备用控制器会在500 ms内完成切换。因为切换需要500 ms，车载ATC控制系统切换过程中主用车载ATC控制器会中断所有对车辆的输出，包括紧急制动控制命令，因此会导致车辆施加紧急制动。为实现主用和备用车载ATC控制器无缝切换，需要车辆紧急制动电路配合，在备用车载ATC控制器接管电路后，可以根据车载ATC控制系统的指令恢复因车载ATC控制器切换而中断的紧急制动（EB）电路。实际应用中通过旁路车辆EB电路中的零速触点和ATC EB触点实现不停车复位EB逻辑电路。

在车辆EB电路的零速自锁电路边上并联一组切换时的旁路触点，该触点由车载ATC控制系统切换后的备用车载ATC控制器触发，实现非零速下的EB电路复位，如图5所示。

（1）系统优点。此冗余切换方式实现首尾两端完全的冗余设计，2套车载ATC控制器完全独立，全系统备份，不会因为输入输出接口故障而丧失冗余，大大提高了系统的可用性。

（2）系統缺点。该冗余切换方式需要借助车辆电路来完全实现，接口相对比较复杂，而且与车辆设计惯例中紧急制动施加到底不可撤销的原则存在一定差异。

3.3 冗余切换方式的思考

通过2种冗余切换方式的比较分析，后者的可用性要高于前者，但后者要借助修改车辆电路来实现，信号系统和车辆系统分属2个厂家，实现过程协调难度大，一旦车辆厂家不同意修改电路，就无法实现车载控制器首尾完全冗余。

为实现首尾完全冗余二乘二取二配置，不借助车辆电路实现，后者可以考虑在主用车载ATC控制器故障后，中断对车辆除紧急制动以外的所有输出，备用车载ATC控制器检查车辆信号和信号系统都无紧急制动触发时，在500 ms内接管列车，恢复执行对车辆的所有输出，包括紧急制动命令输出。这样可以保证在主备切换时不触发车辆紧急制动电路，从而实现首尾完全冗余。

冗余切换流程（图6）如下：①主用车载ATC控制器检测到硬件或软件故障，转为移交状态，在移交状态下主用车载ATC控制器对车辆仅输出紧急制动相关指令，断开其他所有输出;②备用车载ATC控制器检测到主用车载ATC控制器的在线工作状态指令断开，准备进入激活状态;③备用车载ATC控制器转为激活状态后，接管备用控制列车，激活对车辆的所有输出，包括紧急制动相关的指令，此时主用和备用同时输出紧急制动相关指令;④主用车载ATC控制器检测到备用车载ATC控制器的在线工作状态指令时，进入到非激活状态，断开紧急制动相关指令，完成无扰切换;⑤备用车载ATC控制器完全进入控制状态。

4 结语

城市轨道交通信号系统车载ATC控制器冗余切换的可用性、稳定性直接影响列车的安全运行，研究车载ATC控制器的冗余方式有着重要的实际意义。通过对比2家信号系统的车载控制器冗余切换方式，总结各系统的优缺点，为其他设计人员提供参考和借鉴。

参考文献

[1] 邬利挺. 城市轨道交通主用与备用车载控制器冗余切换方案研究[J]. 城市轨道交通研究，2017（S1）：66-67，76.

[2] 王志东. 城市轨道交通主用与备用车载控制器冗余切换方案研究[J]. 城市轨道交通研究，2018（S1）：17-19.

[3] 卡斯柯信号有限公司. 宁波市轨道交通1号线二期工程信号系统ATC子系统技术规格书[G]. 上海：卡斯柯信号有限公司，2013.

[4] 卡斯柯信号有限公司. 宁波市轨道交通1号线二期工程信号系统合同技术规格书[G]. 上海：卡斯柯信号有限公司，2013.

[5] 卡斯柯信号有限公司. 宁波市轨道交通1号线一期工程信号系统信号-车辆接口描述[G]. 上海：卡斯柯信号有限公司，2013.

[6] 上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司. 3号线一期及宁奉城际铁路工程信号系统合同技术规格书[G].上海：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司，2016.

[7] 上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司. 宁波市轨道交通3号线一期及宁奉线城际信号-车辆接口规格书[G].上海：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司，2017.

[8] 龚海文. 城市轨道交通信号系统冗余技术分析[J].电子世界，2013（20）：25.

[9] 鲁秋子. 城市轨道交通延伸工程信号系统车地无线通信技术方案研究[J].现代城市轨道交通，2018（12）：80-83.

[10] 晏鑫. 城市轨道交通车载ATC系统与车辆接口研究[J]. 铁道运营技术，2015（4）：24-26，30.

[11] 杨帆，王仕忠，邱小燕，成都地铁7号线信号ATC系统选择分析[J]. 铁路通信信号工程技术，2014（6）：59-61.

[12] 杨阳，地铁信号系统车载故障的影响分析[J]. 工程建设与设计，2018（18）：100-101.

收稿日期 2019-04-12

责任编辑 胡姬

推荐访问:冗余 控制系统 方式 交通 城市轨道