广州地铁一号线ATS信号传输通道改造

广州地铁总公司 董武军

广州地铁一号线ATS信号传输通道改造

广州地铁总公司 董武军

通过建立一套独立于现有传输系统的通道作为ATS系统备用通道，实现在传输系统因各种原因完全瘫痪的情况下，仍然能够保证ATS信号的可靠传送，OCC仍可对联锁区实行监控，将传输系统故障对地铁行车的影响降到最低。

地铁；ATS；传输通道；改造

1.背景

信号ATS（自动列车监控）系统是信号系统的核心关键设备，ATS系统联锁站与OCC的传输通道承载着将联锁站行车信息传送给OCC的重任，现广州地铁一号线信号ATS系统联锁站与OCC的传输通道采用RS422协议，通过一号线传输系统OTN实现，在各联锁站与OCC之间分别设置一主一备各两个通道。当主用通道故障时，系统自动启用备用通道，切换过程不中断中心对该联锁区域的监控。目前通道的实现方式如图1所示。

现有系统设计的缺陷是主备两个通道同时依赖于OTN系统的稳定运行，一旦OTN系统出现问题，或者OTN系统由于供电中断，ATS系统联锁站到OCC的通讯将完全中断。

在一号线十几年的运营过程中曾多次发生过由于电源故障造成OTN传输系统瘫痪，而影响行车的事件。特别是2012年1月29日下班高峰时段，由于OCC通信机房的电源故障造成OTN传输系统瘫痪，从OCC到各联锁站的ATS通道中断，造成多次列车晚点和清客，对当天的地铁运营产生了极大的影响，引起媒体和市民的广泛关注，从而使我们下决心对ATS传输通道进行改造，以从根本上解决ATS传输通道的可靠性问题。

2.设计思路

为保障信号ATS系统传输通道的正常运行，需建立一套完全独立于现有传输系统的通道作为ATS系统备用通道，从根本上提高ATS传输通道的可靠性。

图1 ATS通道现状

图2 总体改造方案

首先，备用通道的实现方式：通过光端机将ATS数据进行电光转换后通过光纤通道连接OCC及联锁站设备，从提供主通道的OTN中独立出来。

光端机通信的实现方案有两种，节点式环网和点对点式。前者：各联锁站光端机通过光纤回路逐站相连，构建一个光纤环网——这种方式可节省光路资源，但可靠性较差——单点故障将扩散，影响其他联锁站通信；后者：每个联锁点与OCC之间各建立一条光纤回路，光路资源耗费大，但好处在于单点或多点的故障仅对本站有影响，不影响其他联锁区域。对于可靠性要求甚高的信号系统来说，点对点的通信方式为首选。

其次，设备的供电保证：在OCC和各联锁站各新增1台小功率UPS专门为光端机供电，小功率UPS从低压配电柜内专用UPS接入点上并联的备用空开处取电。此处有两路并联接触开关保障，与专用UPS取电方式一致，空开不同，避免因单路空开故障导致ATS两个通道都无法使用的极端情况。

具体实现方式请参见图2（彩色部分）。

3.设备选型

3.1 数据光端机

根据已知的应用经验，我们查找了三种品牌的串口数据光端机进行比较，也联系了厂家借用实物进行上线测试。这三样产品分别是：

(1)深圳三旺公司自产的Model277系列（SCADA系统RS422通道保护项目中应用）；

(2)台湾MOXA公司的TCF142系列（MOXA以太光端机在广佛线无线系统中应用）；

(3)澳大利亚OSD公司的OSD1250系列（其视频光端机在老二号线CCTV中曾应用）。

经上线测试，三个品牌产品对比数据如表1所示。

综上，虽然OSD1250光端机价格昂贵，但它具备以下几点重要的优势：

(1)能实现光纤环1+1冗余备份，在选择光路时，我们选择两条回路分处上下行两条光缆，即便某区间光缆故障导致一条回路中断，它可以在不中断业务的前提下，自动切换到另一回路。相当于为ATS数据传输提供了两条备用通道，更加可靠；

(2)其丰富且明确的指示灯状态显示，为日常维护提供了判断依据，提高检修效率。

(3)连接方式：OSD1250的串口数据线利用焊接型针脚的D型头接入光端机，比普通光端机的WAGO接头要稳固牢靠，降低接线不良的可能性；

(4)产品质量：OSD光端机无论是外壳制作工艺、各数据口和光口的制作工艺上的做工精良度都要优于普通品牌。

OSD1250型光端机具有两种规格：两纤型和四纤型，二者在功能上完全一致，区别在于，两纤型光端机使用了更高技术，使得同一个光口即可作为光源也可作为光接收器，使用一条光纤即可实现光收发，比四纤型光端机节省了2条光路资源。从节省备用光路资源的角度考虑，最终确定采用OSD1250两纤型光端机，由于采购原因，初期先使用深圳三旺公司自产的Model277系列。

3.2 小功率UPS选型

选型思路如下：

(1)品牌选择：一号线全线UPS将改造成索科曼UPS，考虑到将七台小UPS也接入到专用UPS的监控网络中，联锁站小UPS也将选择索科曼产品。

(2)工作方式选择：考虑到设备的重要性，我们需要保证光端机设备用电纯净、干扰小，要求UPS尽量多的滤除电网上的任何干扰，与电池零中断切换，保证UPS输出持续的高质量电源。在后备式、准在线式和在线式三种工作方式的UPS中，在线式UPS能更好保证上述功能的完全实现。

(3)容量选择：在索科曼公司生产的在线式小容量机型中，1KVA为其最小机型。标机配备3节7Ah、12V的蓄电池，能为光端机（＜10VA）提供大于4小时的后备供电时间。

综合以上考虑，UPS型号最终确定为索科曼单相在线双变换式UPS：ITYS 1KVA。

(4)确定电资源使用方案

OCC及各联锁站各引入一路二类或以上的220V电源（利用低压配电箱内第二路电源），增购8台小功率UPS作为新建ATS备用传输系统的电源。

4.通道转换操作

当需要使用光端机通道时：

(1)确认：联锁站与OCC两端的光端机未开机，且两端①处四线端子已用断路塞卡断，②处未卡断。

(2)联锁站与OCC同时将①处四线端子接通（无断路塞卡断），②处四线端子用断路塞卡断——隔绝OTN通道。

(3)将光端机上电，通过ATS设备确认通道是否恢复。

表1 上线测试情况对比

当需要恢复使用OTN通道时：

(1)确认：联锁站与OCC两端①处四线端子未卡断，②处已用断路塞卡断。

(2)将光端机关机，通过ATS设备确认通道是否恢复。

(3)联锁站与OCC拔开②处四线端子上的断路塞，使其接通；并用断路塞将①处四线端子卡断——隔绝光端机数据。

注：①处四线端子——光端机侧使用的端子排

②处四线端子——OTN侧使用的端子排

①处和②处端子排的外线侧已用4芯数据线跳通，共同与ATS设备端4芯数据线并接。

5.结束语

广州地铁一号线ATS传输通道的改造，完全由我们通信维护人员自行设计，自行安装调试。改造已于2012年4月完成，经过近一年的试运行，运行状态正常，效果良好，完全达到改造的预期目标，为ATS信号的传输提供了更为可靠的保障，使地铁运营安全得到进一步加强。

董武军（1968—），男，工程师，广州地铁运营总部通信一分部主任，主要从事广州地铁一号线、广佛线通信系统设备维护工作。