浅析列车自动监控系统与列车自动防护系统接口设备故障

浅析列车自动监控系统与列车自动防护系统接口设备故障

摘要：近年来随着城市轨道交通的高速发展，基于无线通信的列车自动控制系

统在城市轨道交通中得到了普遍应用。而网关计算机作为列车自动监控子系统与

列车自动防护子系统的接口设备，对列车自动控制系统正常运行具有重要作用，

本文主要阐述了网关计算机的功能，并以典型网关计算机故障为例，详细分析了

故障原因、故障判定方法和处理措施。

关键词：网关计算机；表示信息；接口；ATS；ATP

1 网关计算机功能

网关计算机是列车自动监控子系统（ATS）与列车自动防护子系统（ATP）的

接口设备，主要用于ATS设备和ATP设备的数据通信，并进行隔离防护。网关计

算机内的APDS是ATS的接口模块，负责与ATS接口，而PDS是ATP的接口模块，负责与ATP接口。网关计算机设置在一级设备集中站，连接车站ATS分机和轨旁ATP设备。

车站ATS分机即车站ATS处理单元，是ATS系统重要处理设备，主要功能是：进行列车识别与追踪，下达列车调整命令，与联锁、ATO系统、ATP系统进行数

据传输，自动触发进路等功能。

轨旁ATP即地面ATP核心处理设备，其主要功能有：追踪列车运行，确定列

车位置；进行列车防护和进路防护，确定移动授权；与联锁形成接口，发送命令

到联锁，读入和监督联锁状态；控制站台屏蔽门等功能。

车站ATS分机一方面通过网关计算机接收来自轨旁ATP的站场表示、列车状态、列车位置报告、报警等信息，另一方面通过网关计算机发送信号设备控制命令、站台控制命令、临时限速命令、列车调整等信息给轨旁ATP系统执行。具体

接口方式如下图所示。

图1 ATS子系统与ATP子系统的接口方式

2 常见故障分析

当网关计算机A机和B机都故障时，将会导致该联锁区ATS与ATP 通道传输

信息中断，整个联锁区无表示信息也无法下达操作命令，且不再触发进路，导致

所有列车在移动授权终点停车。

而网关计算机具有双机热备功能，倘若一台网关计算机出现问题，如网关计

算机死机、网关计算机与ATS分机接口断开连接、网关计算机与轨旁ATP断开连

接等故障时，正常会切换至另外一台网关计算机，此时网关计算机仍然能正常工作。

然而还存在一种异常的情况，一台网关计算机出现通讯通道阻滞，而ATS与ATP接口程序又未完全断开，导致不能正常切换至另外一台网关计算机，此时也

将会造成该联锁区无表示信息也无法下达操作命令，且不能触发进路，导致所有

列车在移动授权终点停车。下面详细分析此类型故障。

3 典型故障分析

3.1故障现象

在ATS的终端界面上显示联锁区表示信息停滞，站场表示信息不再发生变化：即后续联锁区的所有站场表示信息均未更新，后续进入该联锁区的列车，在ATS

终端显示界面上列车的位置表示信息消失。且该联锁区不再触发进路，导致所有

列车在移动授权终点停车。

3.2故障分析

根据现场故障现象可知，首先故障影响是整个联锁区，其次列车是在移动授

权终点停车，未产生紧制，可判定是非安全相关设备故障，最后在ATS运行维护

终端监测到ATS分机与网关计算机B通道故障。综上可将故障可定位在轨旁ATP

和ATS的通信链路上，此链路主要包括三个部分：网关计算机；网关计算机与轨

旁ATP接口；网关计算机与ATS接口。

根据上述定位，可现场排查以下两个相关联的问题是否存在：

问题一是ATS保护机制问题。正常情况下，ATP发送给ATS的全局包通常在

1秒钟内完成，但是为防止网络受干扰，ATS增加了一个防护机制，将一包数据

的接收时间设置为10秒，如果超过10秒，则视为此全局包丢失，为了能快速恢

复通道，接收后续信息，会将计数器清零。

现场需查看ATS分机、APDS、PDS及轨旁ATP的日志，如发现APDS接收

PDS发送的全局包超过10秒，可确定网关计算机B内PDS与APDS通讯通道发生

了阻滞，此时ATS启动了保护机制。但是由于ATS与ATP接口程序未完全断开，

无法切换至备用通道。所以超时后全局包未完全丢失仍在持续发送，而此时的全

局包中设备表示帧的序列号均为“0”，ATS会优先处理这些数据包，而正常表示信

息数据包中的表示信息计数器与“0”相比优先级较低，不满足ATS的处理条件，故会将这些正常表示信息数据包丢弃不处理。从而会导致表示信息显示停滞。

问题二排查网关计算机是否存在蓝屏等现象，如是则可确定上述通道卡滞现

象是由网关计算机B硬件或操作系统问题导致。

3.3故障原因

此类型故障ATP与ATS遵循了故障导向安全原则，在通信故障情况下，按系

统安全设计理念作出了停车反应。

根据以上分析，导致此类型故障的原因，首先是网关计算机B发生内部通讯

链路故障，造成PDS与APDS通讯通道阻滞；其次是ATS系统在通道通讯阻滞情

况下，防护机制不完善，导致显示不更新。

3.4应急处理

3.4.1确定此类型故障方法

当运营时间发现某一联锁区所有列车的位置长时间不变化时，行车调度需进

行验证操作：在该联锁区选择当前运营交路不会转动的道岔执行单锁操作，若显

示道岔未处于单锁状态，则可初步判断发生该类型故障。也可采用其它如封锁信

号机、封锁区段等操作进一步验证。

然后，由维修人员登录行调判断有故障联锁区主用的ATS分机。如果发现持

续刷新缓存中连续表示计数器为“0”，则确认发生该类型故障。

3.4.2处理措施

首先，维修人员登录故障联锁区ATS分机，利用命令清除缓存中的表示计数器，使其不再为“0”，恢复通讯通道，接收后续信息。

若上述措施无法恢复故障，则同时重启故障联锁区的网关计算机A机和B机，再重新启动故障联锁区的ATS分机设备。

若上述措施还无法恢复故障，则同时重启故障联锁区的轨旁ATP和网关计算

机A机和B机，随后重启故障联锁区的ATS分机设备。

若执行上述处理措施后，站场信息能够正常更新，执行道岔单锁操作后，能

够显示道岔处于单锁状态，则判定故障恢复。