城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能之芻議

王孟強(qiáng)

(廈門(mén)軌道交通集團(tuán)有限公司,福建廈門(mén) 361008)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能之芻議

王孟強(qiáng)

(廈門(mén)軌道交通集團(tuán)有限公司,福建廈門(mén) 361008)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)為城市軌道交通提供了一個(gè)集中操作與管理的自動(dòng)化平臺(tái),也為地鐵中存在的眾多機(jī)電系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)融合,信息共享的平臺(tái)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能為這些地鐵機(jī)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合提供了有利條件,使得它們之間的關(guān)系更加緊密、清晰,大大提高運(yùn)維效率。

城市軌道 綜合監(jiān)控系統(tǒng) 聯(lián)動(dòng)

1 引言

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)自上世紀(jì)九十年代末在國(guó)內(nèi)開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展和進(jìn)步已日益走向成熟。地鐵利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車(chē)站和控制中心與相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)的集成和互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了眾多子專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)信息的共享，提高了數(shù)據(jù)的利用率，從而實(shí)現(xiàn)了在不同運(yùn)營(yíng)工況下系統(tǒng)間的有機(jī)聯(lián)動(dòng)，提高了城市軌道交通管理的自動(dòng)化和科學(xué)化水平。另一方面，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的上位工作站界面統(tǒng)一、操作零落簡(jiǎn)單，為今后優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理體制提供了條件，提高軌道交通運(yùn)營(yíng)效率和降低運(yùn)營(yíng)成本。

2 聯(lián)動(dòng)功能概述

在城市軌道交通運(yùn)營(yíng)中，為了保障軌道交通系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、確保乘客和工作人員的生命安全，設(shè)置了各種各樣的機(jī)電系統(tǒng)。雖然在功能劃分及職責(zé)范圍上各不相同，但是它們之間存在著緊密和必要的聯(lián)系，一個(gè)系統(tǒng)的變化往往需要其它一些系統(tǒng)做出相關(guān)的調(diào)整，尤其是在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)火災(zāi)、事故等意外工況時(shí)，需要各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，迅速的做出應(yīng)對(duì)措施。

在綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)之前，城軌中各個(gè)機(jī)電系統(tǒng)之間存在數(shù)量眾多的接口，以火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)舉例，它需要同環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)、門(mén)禁系統(tǒng)(ACS)、信號(hào)系統(tǒng)(SIG)、廣播系統(tǒng)(PA)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)、時(shí)鐘系統(tǒng)(CLK)等專(zhuān)業(yè)建立通信接口，以達(dá)到滿足運(yùn)營(yíng)需求、災(zāi)害響應(yīng)等功能。綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)后，為所有機(jī)電系統(tǒng)提供了信息共享的平臺(tái)，在不考慮備用和冗余接口的情況下，各子系統(tǒng)只需與綜合監(jiān)控系統(tǒng)建立一條通道，便可實(shí)現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的信息往來(lái)。圖1是地鐵機(jī)電系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口示意圖。

3 聯(lián)動(dòng)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地鐵機(jī)電系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能，按觸發(fā)形式上分為3類(lèi)：(1)全自動(dòng)：收到接口系統(tǒng)觸發(fā)點(diǎn)的報(bào)警/狀態(tài)，無(wú)需人工干涉，ISCS將處理并給接口系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)控制命令。這類(lèi)操作一般是對(duì)非緊急狀態(tài)的，日?，嵥椴僮鞯淖詣?dòng)反應(yīng)。(2)半自動(dòng)：這種聯(lián)動(dòng)功能由來(lái)自一個(gè)或多個(gè)接口系統(tǒng)的觸發(fā)點(diǎn)或時(shí)間驅(qū)動(dòng)事件觸發(fā)。當(dāng)半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)功能被觸發(fā)時(shí)，聯(lián)動(dòng)功能圖標(biāo)會(huì)在人機(jī)界面(HMI)的頁(yè)面上閃爍提醒操作員注意。通過(guò)HMI上聯(lián)動(dòng)功能的頁(yè)面，操作員可以發(fā)送一系列控制命令給半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)功能的接口系統(tǒng)。操作員在HMI聯(lián)動(dòng)功能頁(yè)面執(zhí)行命令之前或之后，當(dāng)觸發(fā)點(diǎn)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，相關(guān)聯(lián)動(dòng)將停止。(3)手動(dòng)：這種聯(lián)動(dòng)功能與報(bào)警/狀態(tài)沒(méi)有關(guān)聯(lián)。通過(guò)HMI聯(lián)動(dòng)功能頁(yè)面，操作員可以手動(dòng)發(fā)送一系列控制命令給手動(dòng)選擇聯(lián)動(dòng)功能的接口系統(tǒng)。

圖1 地鐵機(jī)電系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口關(guān)系示意圖

全自動(dòng)的聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景，以列車(chē)到站自動(dòng)廣播功能為代表。列車(chē)即將到站時(shí)，應(yīng)觸發(fā)相關(guān)站臺(tái)的廣播系統(tǒng)播放提示音，用以提醒乘客做好上車(chē)的準(zhǔn)備，以往此功能要求SIG與PA專(zhuān)業(yè)建立接口，引入綜合監(jiān)控系統(tǒng)后，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)獲取SIG的列車(chē)倒計(jì)時(shí)信息并判斷：當(dāng)OCC RTU接收到SIG專(zhuān)業(yè)上傳的列車(chē)進(jìn)站倒計(jì)時(shí)為1分鐘時(shí)，OCC RTU觸發(fā)車(chē)站RTU，通過(guò)綜合監(jiān)控與PA的接口對(duì)本站的PA控制器下發(fā)開(kāi)啟到站廣播的命令。數(shù)據(jù)流示意圖如圖2所示。

另一種全自動(dòng)聯(lián)動(dòng)是FAS與BAS之間的火災(zāi)聯(lián)動(dòng)，目前地鐵FAS，BAS系統(tǒng)越來(lái)越多的集成在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，F(xiàn)AS負(fù)責(zé)探測(cè)火災(zāi)發(fā)生的具體位置，并對(duì)應(yīng)相應(yīng)的防火分區(qū)，告知BAS觸發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)模式，進(jìn)行排煙的工作，如果FAS確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生1分鐘后，BAS仍沒(méi)有執(zhí)行正確的火災(zāi)模式，說(shuō)明FAS與BAS之間的接口失效，此時(shí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)通過(guò)其與BAS的接口再次下發(fā)相關(guān)的模式啟動(dòng)命令，達(dá)到二次保障的目的。

下面以突發(fā)大客流的聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景為例，介紹如何通過(guò)ISCS與AFC，CCTV，PIS等子專(zhuān)業(yè)的接口和數(shù)據(jù)互通，實(shí)現(xiàn)突發(fā)大客流事件的半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景。

圖2 列車(chē)到站自動(dòng)廣播數(shù)據(jù)流

圖3 BAS通過(guò)聯(lián)動(dòng)功能的節(jié)能控制示意圖

在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，如果出現(xiàn)突發(fā)的大客流情況時(shí)，值得調(diào)度人員的重視，并采取相關(guān)措施，綜合監(jiān)控系統(tǒng)接收到一段時(shí)間內(nèi)AFC的反?？土鞲叻逯?，會(huì)啟動(dòng)半自動(dòng)聯(lián)動(dòng)功能，幫助調(diào)度人員進(jìn)行處理?？土鞣闯８叻蹇啥x如下：

時(shí)間段1(例：07：45-08：00)入閘人是Y，時(shí)間段2(例：08：00-08：15)入閘人是Z，如果Z是150%超過(guò)Y啟動(dòng)自動(dòng)客流監(jiān)視功能或Y超動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)(TC2，CC)，若某15分鐘客流大于1500人，也將觸發(fā)此聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景。此場(chǎng)景觸發(fā)后，調(diào)度人員的綜合監(jiān)控HMI應(yīng)自動(dòng)顯示出現(xiàn)情況的車(chē)站站廳和站臺(tái)的CCTV攝像圖像，在OPS大屏幕上自動(dòng)顯示站廳和站臺(tái)的CCTV攝像圖像，并觸發(fā)車(chē)站的PA系統(tǒng)，對(duì)站內(nèi)乘客進(jìn)行提示和引導(dǎo)。

4 聯(lián)動(dòng)功能在節(jié)能減排方面的展望

上一章節(jié)所提的ISCS聯(lián)動(dòng)功能，均是針對(duì)日常的運(yùn)營(yíng)工作，屬于傳統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)模式，在設(shè)計(jì)時(shí)，還能發(fā)掘ISCS更大的潛力，比如在節(jié)能減排方面，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能(如圖3）也可發(fā)揮很大的作用。我們知道，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)由BAS集中控制，一直以來(lái)都是節(jié)能控制所重點(diǎn)討論和研究的對(duì)象，從目前已開(kāi)通的城市地鐵線路的運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，節(jié)能效果往往不夠理想，一般來(lái)說(shuō)，新風(fēng)負(fù)荷和人員負(fù)荷的變化是影響空調(diào)大系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)的主要因素，合理的新風(fēng)量對(duì)于大系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行意義重大，因此AFC實(shí)時(shí)客流、PSD屏蔽門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，都應(yīng)作為BAS控制算法中的輸入信息，用來(lái)實(shí)現(xiàn)新風(fēng)量根據(jù)車(chē)站需求調(diào)整，降低新風(fēng)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)新風(fēng)機(jī)自身的節(jié)能運(yùn)行。

在沒(méi)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)之前，這一想法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)的接口可獲知當(dāng)前時(shí)段的進(jìn)閘人數(shù)和出閘人數(shù)等信息，可以輕易的了解目前客流的實(shí)際狀態(tài)，比如是否存在客流激增和突然減少的情況，根據(jù)這些信息及事先估算的不同類(lèi)型的乘客在站臺(tái)逗留以及在站廳逗留的平均時(shí)間可計(jì)算出當(dāng)前人員負(fù)荷。綜合監(jiān)控系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)也存在接口，可以用來(lái)收集屏蔽門(mén)的信息，因此，通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，便可計(jì)算出干擾對(duì)負(fù)荷的影響，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給BAS系統(tǒng)，參與冷量的調(diào)節(jié)。

一般BAS調(diào)節(jié)冷量的控制算法均基于溫差的閉環(huán)控制策略，通過(guò)反饋的溫度與給定溫度的差值調(diào)節(jié)冷量，但由于溫度的大滯后性，控制效果和節(jié)能效果并不理想，上面介紹的聯(lián)動(dòng)功能基于前饋控制的思想，通過(guò)對(duì)擾動(dòng)量的實(shí)時(shí)采集和整理、掌握規(guī)律、預(yù)測(cè)趨勢(shì)，提前采取措施，迅速做出響應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

聯(lián)動(dòng)功能是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵功能之一，此功能旨在提高城市軌道交通運(yùn)營(yíng)效率，提升自動(dòng)化水平，以及提高應(yīng)急措施的響應(yīng)速度。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是眾所機(jī)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多子系統(tǒng)的信息共享，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，將地鐵機(jī)電系統(tǒng)之間緊密聯(lián)系起來(lái)，使運(yùn)營(yíng)管理理念和運(yùn)營(yíng)模式發(fā)生了根本的改變。

[1]魏曉東.城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)與技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[2]曲立東.城市軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[3]王建文.論城市軌道交通新一代綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J].城市軌道交通研究,2014,6.

[4]GB50157-2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社．

[5]GB50636-2010城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2010:7-16．

[6]北京和利時(shí)系統(tǒng)工程有限公司.廣州地鐵五號(hào)線MCS用戶需求書(shū).[C].北京:北京和利時(shí)系統(tǒng)工程有限公司,2010.