2024年3月21日发(作者：)
2021
年
1
月
第
57
卷
第
1
期
铁道通信信号
January
2021
Railway
Signalling
&
Communication
Vol.
57
No.
1
诚轨•企铁
地铁车辆基地综合自动化系统与外部系统
接□总体方案研究
胡敏汪峥范琪谭冠华
摘
要
：
结合成都地铁
5
号线车辆基地综合自动化系统的功能设置
，
对其与外部系统接口需求进
行分析
，
总结形成了具有可实施性的车辆基地综合自动化系统与外部系统接口总体方案
，主要
包括接口总体框架
、
通信设计
、
界面划分
、
功能设计和方案应用等内容
。
关键词
：
地铁
；
车辆基地
；
综合自动化系统
；
外部系统接口
；
总体方案
中图分类号
：
U285.2;U285.
7
文献标识码
：
A
DOI
：
10.
13879/j.
issn.
1000-7458.
2021-01.
20021
Abstract
:
According
to
the
function
definition
of
the
integrated
automation
system
for
the
depot
of
Chengdu
Metro's
No.
5
Line
,
the
requirements
of
the
interfaces
with
other
external
systems
are
analyzed.
And
on
the
basis
of
this,
the
general
scheme
of
external
system
interfaces
of
the
Integrated
Automation
System
is
formulated
,
mainly
including
the
overall
framework,
communication
design
,
interface
demarcation,
design
of
interfacing
functions,
scheme
application
,
etc.
Key
words
:
Metro
；
Depot
；
Integrated
automation
system
；
External
system
interface
；
General
scheme
地铁车辆基地作为地铁全线运营的基本保障
，
成都地铁
5
号线车辆基地综合自动化系统
（
以下简
承担了地铁全线车辆停放
、
车辆检修
、
车辆运用
（
收车
、
发车
、
段内调车转线
）
以及全线设备设施
称
MDIAS
）
[141
o
成都地铁
5
号线也是成都首条采
用
MDIAS
的线路
。
由于
MDIAS
涉及车辆
、
信号
、
供电
、
通信等
检维修的生产任务
，
相对于地铁正线的高度自动化
水平
，
车辆基地内生产作业基本依靠电话
（
专用电
多个专业设备
，
接口较为复杂
、
实施难度较大
，
亟
需确定
MDIAS
外部系统的总体接口方案
，明确接
话或
800
MHz
语音
）
、
纸质工单流转
、
人工录入等
方式进行作业管理
，
信息化
、
自动化水平较低
。
为
口通信方式
、
接口界面划分
、
接口功能等设计内
容
，
以便后期进行接口实施和维护
。
本文重点研究
MDIAS
功能设置
，
结合成都地
了提高车辆基地的生产作业效率
、
以及运营管理的
信息化和自动化水平
，
成都地铁集团公司招标建设
胡敏
：
成都地铁运营有限公司高级工程师
610081
成都
汪峥
：
中铁二院工程集团有限责任公司
成都
范
铁
5
号线车辆基地的机电设备
、
信息化系统建设情
工程师
610036
况
，
总结并提出
MDIAS
与外部系统接口的总体设
计方案
，
为成都地铁后续线路以及其他城市地铁建
设车辆基地综合自动化系统提供一定的参考
。
琪
：
中铁二院工程集团有限责任公司
成都
工程师
610036
610036
谭冠华
：
中铁二院工程集团有限责任公司
成都
工程师
1
MDIAS
概述
成都地铁
5
号线建设车辆基地
3
座
（
含元华车
基金项目
：
四川省重点科研项目.城轨车辆段进路自动控制系统
关键技术研究
.
2019YFG0296.
收稿日期
：
2020-01-10
辆段
、
大丰停车场和回龙停车场
）
。
MDIAS
主要
是实现车辆基地内车辆检修
、
列车收
/
发
/
调车
、
司
—
68
Railway
Signalling
&
Communication
Vol.
57
No.l
2021
机派班计划的自动编制
，
以及计划的执行
、
跟踪及
结果反馈等功能
，
总体可划分为以下
3
部分
。
1
）
计划编制部分
。
MDIAS
结合地铁正线的
运营时刻表
（
也称运行图
）
及车辆故障情况自动编
制车辆检修计划
，
检修计划中应能提供满足正线运
营要求的列车数量
；
结合运行图
、
车辆检修计划自
动编制生成列车收车和发车计划
，
同时可与车辆基
地内的施工计划进行冲突检查
，
避免列车开进施工
区域
，
造成人身安全事故
；
结合运行图自动生成司
机的派班计划
。
2
）
计划执行部分
。
MDIAS
结合自身制定的
收
/
发
/
调车计划
，
自动触发收
/
发
/
调车进路的办
理
，
自动将计划转化成进路办理的指令
，
且在进路
办理之前
，
能够自动与车辆基地内正在执行的施工
任务进行冲突检查
，
避免列车开进施工区域
；
能够
标记车辆基地内股道接触网断送电信息
，
避免电客
车开进无电区
；
实现车辆基地内信号设备的实时控
制与状态显示
。
3
）
计划跟踪及反馈部分。
MDIAS
具备车辆基
地内车辆位置
、
车号信息的实时跟踪功能
，
要求获取
列车发车至正线后的列车交路实时信息
，
在列车交路
发生变化时
，
能够及时调整列车的收车计划
。
2
成都地铁
5
号线车辆基地建设情况
1
）
信号设备室设有车辆段计算机联锁系统
，
通过联锁控显机
（
分为
A
、
B
机
，
一主一备
）
实现
车辆基地内信号设备的控制与状态显示
、
信号进路
的开放
，
且基本都是由车辆基地信号值班员手动完
成操作
。
2
）
信号设备室设有信号
ATS
分机
（
分为
A
、
B
机
，
一主一备
）
，
可提供与外部系统的接口
，
实
现车辆基地内车辆的跟踪
、
车号的显示功能等
。
3
）
采用
PSCADA
系统对全线的接触网供电状
态进行监测
。
4
）
全线设置施工调度管理系统
，
对地铁正线
、
车辆基地内的施工计划申报、
审批
，
施工的请点
、
销点进行全面的信息化管理
，
该系统部署运行在成
都地铁办公网络上
（
简称
OA
网络
）
。
5
）
采用资产管理系统
（
简称
PMS
）
实现
车辆故障的提报
、
跟踪处理及结果反馈
，
存储
车辆检修计划信息
，
该系统也部署运行在成都
地铁办公网络上
［
5,
o
3
MDIAS
接口需求分析
结合
MIDAS
系统功能设置以及成都地铁
5
号
线车辆基地机电设备和信息化系统建设情况，
梳理
MDAIS
系统接口需求如表
1
所示
。
表
1
MDIAS
与外部系统接口需求
序号
外部接口系统
接口需求
备注
从计算机联锁系统接口获取
车辆基地计算
车辆基地站场信号表示信
1
息;向计算机联锁系统下达
要求双机
机联锁系统
信号设备控制命令信息
、
进
冗余设置
路办理指令信息
从
ATS
系统接口获取场段
2
信号
ATS
车辆实时跟踪信息
、
列车
系统
正线计划运行图信息以及
要求双机
实时的正线列车运行交路
冗余设置
信息
从
PSCADA
系统接口获取
3
PSCADA
系统
车辆基地接触网供电状态
信息⑹
施工调度
从施工调度系统接口获取
4
管理系统
发布的施工计划信息
、
施
工请点信息及销点信息
从
PMS
系统获取车辆故障
5
PMS
系统
处理信息
，
并把车辆检修计
划发送给
PMS
4
MDIAS
与外部系统接口总体方案
4.1
总体框架
4.1.1
硬件接口通信方案设计
MDIAS
是涉及行车调度的系统
，
在
3
个场段
建立了
MDIAS
专网
，
MDIAS
的中心设备
、
接口
设备
、
终端设备都挂载在
MDIAS
专网上
；
同时为
了保障系统网络的可靠性和稳定性
，
MDIAS
采用
双网络冗余结构设计
。
对
MDIAS
的外部接口进行重要性等级排序
，
如表
2
所示
。
各接口设计如下
。
1
）
与施工调度管理系统
、
PMS
系统的接口
。
表
2
MDIAS
与外部系统接口重要性等级
序号
对外接口系统
重要性等级
可靠性和
稳定性要求
1
车辆基地计算机联锁系统
★★★
最高
2
信号
ATS
系统
★★
高
3
PSCADA
系统
★
较高
4
施工调度管理系统
★
校高
5
PMS
系统
★
较高
69
铁道通信信号
2021
年第
57
卷第
1
期
由于与
MDIAS
接口的施工调度管理系统
、
PMS
系
统都运行在地铁公司
OA
网络上
，
因此
MDIAS
网络
需与
OA
网络实现网络接口互通
，
以实现
MDIAS
与
接至车辆段运转楼信号设备室
ATS
分机
-A
、
FEP-B
连接至车辆段
ATS
分机
-B
。
FEP-A,
FEP-B
接收的数据均相同
，
采用互为主备的工作
模式
。
一般是
FEP-A
作为主用对外发送数据
，
当
施工调度管理系统
、
PMS
系统的数据交互
。
地铁公司
OA
网在地铁全线都是贯通的
，
因此
FEP-A
发生故障时
，
采用
FEP-B
对外发送
数据叫
只在元华车辆段设置
MDIAS
网络与
OA
网络的接
口连接
。
如图
1
所示
，
MDIAS
专网通过
MDIAS
防
3
）
与
PSCADA
系统接口
。
PSCADA
主机位
于每个场段的牵引混合所的
PSCADA
主机柜内
，
需通过光纤与
MDIAS
连接
。
选取每个场段的
火墙与
OA
网络进行连接
，
在防火墙中设置防护策
略
，
只允许施工调度管理系统与
MDIAS
的接口端
口数据及
PMS
系统与
MDIAS
的接口端口数据进
FEP-A,
作为与
PSCADA
连接的接口服务器
。
A
MDIAS
专网
，
接口数据直接由
MDIAS
中心服
务器进行处理
。
4
）
与车辆基地计算机联锁系统的接口
。
相比
与其他对外接口
，
MDIAS
与联锁系统的接口要求
最高
，
在每个场段均设置了与联锁系统接口的串口
2
）
与
ATS
接口
。
相比与施工调度管理系统和
PMS
系统的接口
，
MDIAS
与
ATS
接口的稳定性和
可靠性要求更高
，
在元华
、
大丰
、
回龙
3
个场段均
服务器
2
台
，
也称为程序进路控制器
（
简称
PRC
）
o
如图
1
所示
，
PRC
与联锁系统的接口方式为交
叉互联方式
，
通过
RS422
串口线连接
。
PRC-A
与
设置了
MDIAS
与
ATS
的接口服务器
（
简称
FEP
）
O
如图
1
所示
，
以元华场段举例
，
在车辆段运转
PRC-B
是一主一备
，
只是在通信链路上
，
PRC-A
与联锁控显机
-A
、
联锁控显机
-B
各有
1
条通道可
楼
MDIAS
机房设置了与
ATS
接口服务器
2
台
，
分
别为
FEP-A
和
FEP-B
。
FEP-A
通过以太网线连
以选择
，
增强了通信连接的可靠性与稳定性
。
⑻
大卜:
1"1
龙
md
[
a
郦务器
MDIAS
调度终蜩
）IAS
调度终蜩
PRC-A
FEP-A
FEP-B
PRC-B
FEPHB
以太#以比网钱
K
Mt
线从网线
RS422
串口线
PSCADA
主机
於机
-A
显机
-B
ATS
务範-A
ATS4
机
-B
回龙
显机
"
显机
-B
ATS
分机
-A
ATS
分机
-B
ATS
分机
-A
ATS分机
-B
元华
大丰
图
1
MDIAS
与外部系统接口连接示意图
4.1.2
关于
FEP
设置的特殊说明
在整个系统接口设计中
，
FEP
起到了承上启下
据转发至中心服务器处理
，
再通过
FEP
反馈至各个
调度终端进行显示
；③把中心接口发送的施工信
息
、
PMS
信息转发至各个调度终端进行显示
；
④把
的作用
，
除了完成与
ATS
、
PSCADA
的接口数据
交互外
，
还需负责完成以下任务
：
①把
PRC
从联锁
系统接口接收的数据直接转发至
MDIAS
各个调度
终端
；
②把
ATS
接口的数据
、
PSCADA
接口的数
70
中心制定的计划信息转发至
PRC,
由
PRC
把计划
转化成指令信息
，
在收到触发信息之后
，
把指令信
息下发至联锁系统.由联锁系统开放进路办理
。
Railway
Signalling
Communication
Vol.
57
No.l
2021
4.2
接口分界面划分
在所有的接口设计中
，
接口分界面的划分非常
重要
，
直接关系到接口实施中接口双方的职责以及
外部系统接口方式及接口分界面划分见表
3
。
4.3
接口功能设计
结合前述
MDIAS
对外接口需求分析
，
总结
后期系统交付之后的接口维护界面⑼
。
MDIAS
与
MDIAS
对外接口功能如表
4
所示
110-121
□
表
3
MDIAS
与外部系统接口方式及接口分界面划分
序号
对外接口系统
车辆基地计算机联锁系统
接口方式
通过
RSS-422
串口线连接;采用
CTC
协议
采用以太网线连接;采用
TCP
协议
接口分界面划分
信号设备室联锁机柜
RS-422
接入串口处
1
2
3
4
信号
ATS
系统
信号设备室
ATS
接入交换机网络端口处
牵引混合所主控室
PSCADA
系统
施工调度管理系统
通过光纤连接;采用
MODBUS
TCP
协议
通过
OA
网实现接口数据传输;采用
webservice
协议
通过
OA
网实现接口数据传输;采用
http
协议
PSCADA
控制柜光纤接入端口处
各自系统的网络防火墙处
各自系统的网络防火墙处
5
PMS
系统
表
4
MDIAS
与外部系统接口数据信息何
接口交互数据信息
站场表示信息
（
含信号机
、
道岔
、
轨道区段
、
按钮
、
表
示灯
、
各类报警信息
、
是否同意洗车等
）
数据流向
接口数据的意义
联锁
-*MDIAS
MDIAS
需获取站场表示信息
，
并在各调度工作站上进行显示
MDIAS
终端需实现对信号设备的操控
通信双方应发送心跳信息以表明自身设备运行正常和网络畅通
MDIAS
向计算机联锁系统发送的控制命令
，
包括命令类
型
、
命令按钮序列以及按钮状态
心跳信息
MDIAS-
联锁
MDIAS"
联锁
MDIAS
j
联锁
控制状态信息
包括联锁系统控显机的主备运行状态和当前控制模式
、
程序
进路控制器主备运行状态和允许转回联锁控制模式状态
完成联锁控制模式与
MDIAS
控制模式的相互转换
MDIAS/
联锁控制模式转换时的数据
列车运行图
/
时刻表信息
回段列车的车组号信息
MDIAS*-*
联锁
ATS
—
MDIAS
MDIAS
获取运行图
，
用于编制收发车计划及派班计划
作为车辆段
/
停车场申请人段进路的触发条件
ATS-*MDIAS
ATS-*MDIAS
ATS-*MDIAS
ATS^MDIAS
车辆段
/
停车场内的列车位置信息和车组号信息
标准时钟
心跳信息
段内发车计划信息
MDIAS
需在站场终端上显示列车位置信息和车组号信息
同步
MDIAS
与
ATS
的计算机时钟
通信双方应发送心跳信息以表明自身设备运行正常和网络畅通
MDIAS
—
ATS
用于
ATS
出段列车的车次号与车组号的绑定
车辆段
/
停车场内各区段
、
各股道的接触网
供电状态信息⑺
施工计划信息
施工计划变更信息
施工任务状态信息
，
如开始
、
进行
、
终止
、
完成等
故障处理跟踪信息
PSCADA
—
DIAS
MDIAS
需获取场段供电状态信息进行显示
施工调度管理
系统
—
MDIAS
MDIAS
需获取施工计划信息进行收
、
发
、
调车计划编制的冲
突检査
施工调度管理
系统
—
MDIAS
施工调度管理
系统
-MDIAS
MDIAS
在进路触发之前需进行施工防护的冲突检査
PMS-*MDIAS
MDIAS
需基于故障处理跟踪信息
，
制定合理的车辆检修计划
按管理规定,
PMS
需存储检修计划信息
车辆检修计划
MDIAS-*
PMS
5
方案应用效果
成都地铁
5
号线已开通运营
，
本文所研究的
其接口通信设计和功能设计均能满足
MDIAS
的用
户使用要求
，
效果良好
。
随着城市轨道交通信息化
、
自动化技术的发
MDIAS
对外接口总体方案也已得到具体应用
。
从
展
，
越来越多的城市地铁开展了车辆基地综合自动
化系统的建设或研究
，
本文可为其建设实施
、
系统
2019
年
4
月完成接口调试至今
，
MDIAS
对外接口
一直运行稳定
。
经全线综合联调及用户使用验证
，
研究提供一定的参考
。
（
下转第
80
页
）
71
铁道通信信号
2021
年第
57
卷第
1
期
信息记录在本地的对象字典中
，
主节点定期通过
台已在我国多个铁路车站中应用
，
在正式运行过程
SDO
对象获取每个
1()
执行单元的监控信息以及维
护信息(如系统运行时间
、
软件版本号等
)
，
并发
送给外部的维护台
。
中没有出现故障
，
这充分说明
CANopen
协议可以
应用于轨道交通的信号系统中
。
同时
，
采用
SDO
传输分为快速传输
、
段传输和块传输
3
种
。
为了加快传输速度
，
提高
CAN
总线的利用率
，
在安
全计算机平台中
，
针对不同类型的监控维护信息采
用不同的传输方法
。
对于数据长度小于等于
4
个字
CANopen
协议的安全计算机平台不仅可以解决系
统中各个模块之间的通信互联问题
，
提高整个系统
通信的可靠性和实时性
，
还可以提高整个系统的兼
容性，
为系统的进一步扩展提供了更加便捷的
方式
。
参考文献
节的监控维护信息
，
采用快速传输的方式进行传输
；
对于大于
4
个字节而小于
0xA8
个字节的监控维护信
息
，
采用段传输的方式进行传输
；
对于更大数据量
的监控维护信息
，
则采用块传输方式进行传输
。
1
]
International
Organization
for
Standardization,
ISO
・
I1898
Road
vehicles-Controller
area
networkfS].
Switzerland
,
2003.
4
安全计算机平台应用测试
为了验证
CANopen
协议在安全计算机平台通信
[2]
In
AutomationCAN
,
CiA-301
CANopen
application
layer
and
communication
profilefs].Nuremberg
,
2011
.
[3]
周立功
，
黄晓清
，
严寒亮译•现场总线
CANopen
设计与
应用
[M].
北京:北京航空航天大学出版社
,2011.
中的可用性
，
实验室搭建了最大配置的运行环境进
行测试
，
包含
2
个逻辑处理单元和
42
个
IO
执行单
元
。
其中
，
主逻辑处理单元作为
CANopen
网络的主
节点
，
每
50ms
发送一次同步帧
，
用于同步
PDO
传
输
；
每
Is
发送一次时间戳报文
，
为所有网络节点提
[4]
梅樱，
刘志刚
，
王磊
，
等
.CANopen
作为轨道交通车辆
总线的可行性研究
[J].
铁道学报
,2011(2):38-44.
[5]
喻文冲•基于
CANopen
总线的列车控制网络系统研究
及应用
[D].
北京:北京交通大学
,2008.
供统一的时间基准
；
IO
执行单元每
150ms
发送一次
心跳报文
，
每
500ms
发送一次检测维护消息的
SDO
报文
，
报文大小为
200
字节
。
系统持续运行
72h,
实
[6]
王峰超
，
刘泰
，
赵冬玉，
等•基于
CANopen
的列车通信
网络研究与应用
[J].
铁道机车车辆
,2015(5):78-82.
[7]
张厚林
.CANopen
通信协议设计与实现
[D].
武汉:华中
科技大学
，
2009.
验过程中没有出现延时
、
数据被破坏
、
丢包等错误
，
CAN
总线的平均利用率为
41.8%,
最大利用率为
64%,
性能上完全能够满足系统要求的
CAN
总线的
平均利用率不超过
70%
的要求
。
[8]
程宁子
，
李耀华，
张瑞华
，
等•基于
CANopen
协议的城
市轨道交通直线电机车辆通信网络研究与实现
[J].
城
市轨道交通研究
,2012(9):67.
[9]
李华嵩
，
李小兵
，
董全义•基于
CANOPE
N
的智能消防
水炮系统设计[几微计算机信息
,2007(5):32-34.
5
结束语
基于
CANopen
协议的轨道交通安全计算机平
(责任编辑
：
王菲)
北京
：
中国铁道科学研究院
,2012.
(上接第
71
页)
参考文献
[7]
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