地鐵延長(zhǎng)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)與既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接聯(lián)調(diào)的方法

陳 楚 姚 霞

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司,710016,西安∥第一作者，工程師)

地鐵延長(zhǎng)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)與既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接聯(lián)調(diào)的方法

陳 楚 姚 霞

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司,710016,西安∥第一作者，工程師)

介紹了西安地鐵2號(hào)線延長(zhǎng)線自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)接入原有已運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，AFC系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)在綜合聯(lián)調(diào)中的對(duì)接聯(lián)調(diào)方法。通過(guò)搭建模擬測(cè)試環(huán)境、增加冗余服務(wù)器、調(diào)整聯(lián)調(diào)時(shí)間等方法解決2號(hào)線延長(zhǎng)線AFC系統(tǒng)接入已正常服務(wù)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)存在的AFC聯(lián)調(diào)時(shí)間緊張、延長(zhǎng)線與一期工程數(shù)據(jù)點(diǎn)表不一致等難題,在不影響現(xiàn)有系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)的情況下實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)線AFC與綜合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的互聯(lián)互通,為國(guó)內(nèi)在建的同類(lèi)型延長(zhǎng)線接入工程提出了建設(shè)性的思路。

地鐵延長(zhǎng)線; 自動(dòng)售檢票系統(tǒng); 綜合監(jiān)控系統(tǒng); 對(duì)接聯(lián)調(diào)

Author′s address The Operation Branch of Xi′an Metro Co.,Ltd.,710016 Xi′an,China

綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)作為地鐵各系統(tǒng)間信息共享平臺(tái),監(jiān)視并控制全線多個(gè)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)(如自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)視(ATS)系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)(ACS)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)(BAS)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)、電力監(jiān)視系統(tǒng)(PSCADA)等)的主要設(shè)備信息和重要報(bào)警信息(監(jiān)視功能),并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)(控制功能)。作為獨(dú)立系統(tǒng)的AFC系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)視全線各車(chē)站AFC系統(tǒng)的進(jìn)出站閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)充值驗(yàn)票機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息、更新顯示客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。如何將AFC與ISCS對(duì)接,實(shí)現(xiàn)AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和兩系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換,是新開(kāi)線路及既有線延長(zhǎng)線路需解決的一個(gè)問(wèn)題。本文介紹既有線延長(zhǎng)線的AFC系統(tǒng)與ISCS的對(duì)接方式及聯(lián)調(diào)方法,供同類(lèi)系統(tǒng)延長(zhǎng)線對(duì)接聯(lián)調(diào)參考。

1 AFC系統(tǒng)與ISCS接口

1.1 AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.1.1 單條線路網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

AFC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)、通信傳輸網(wǎng)、車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)三部分組成,中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)通過(guò)通信傳輸網(wǎng)連接到車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)涉及到的內(nèi)容包括線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、維修中心、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全部分和網(wǎng)絡(luò)管理部分。中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)與通信專(zhuān)業(yè)設(shè)備連接，進(jìn)行時(shí)鐘同步和信息傳輸;與ISCS相連,將AFC系統(tǒng)所有設(shè)備狀態(tài)傳給ISCS,包括客流和設(shè)備運(yùn)行情況,保證ISCS專(zhuān)業(yè)工作站與AFC工作站狀態(tài)信息保持一致。AFC系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)如圖1所示。具體AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

1.1.2 延長(zhǎng)線AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

延長(zhǎng)線是在已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后的既有線路基礎(chǔ)上,為了拓展線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)需要,沿用原線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),新增數(shù)個(gè)車(chē)站,保持統(tǒng)一軟硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及接口規(guī)范的延長(zhǎng)線路。

注:ACC為清分系統(tǒng)；LC為車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；TVM為自動(dòng)售票機(jī)；BOM為半自動(dòng)售票機(jī)；AG為自動(dòng)檢票機(jī)；EQM為自動(dòng)查詢(xún)機(jī)

圖1 AFC系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)圖

注:TCM為自動(dòng)查詢(xún)機(jī)；IBP為綜合后備盤(pán);小清分系統(tǒng)為西安地鐵1.2號(hào)線間的清分系統(tǒng)。3號(hào)線建成運(yùn)營(yíng)后將建立線網(wǎng)級(jí)清分系統(tǒng),小清分系統(tǒng)功能將納入其中

圖2 AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

西安地鐵2號(hào)線南段工程為2號(hào)線延伸線，包括三爻站、鳳棲原站、航天城站、韋曲南站等4個(gè)車(chē)站。其AFC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需延續(xù)2號(hào)線一期工程的系統(tǒng)架構(gòu)。南段工程每個(gè)車(chē)站形成各自的AFC局域網(wǎng),車(chē)站終端設(shè)備間通過(guò)二層交換機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接,車(chē)站售檢票設(shè)備交換機(jī)與車(chē)站級(jí)交換機(jī)(三層交換機(jī))采用環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)相連接,負(fù)責(zé)車(chē)站終端設(shè)備和車(chē)站計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。車(chē)站局域網(wǎng)通過(guò)通信傳輸主干網(wǎng)與2號(hào)線中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(CC)建立數(shù)據(jù)傳輸通道。延長(zhǎng)線新建的4個(gè)車(chē)站的上層中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與一期工程17個(gè)車(chē)站都使用原中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng),與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸也通過(guò)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中服務(wù)器相連,并通過(guò)同一小清分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)一卡通及1號(hào)線AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

既有2號(hào)線AFC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。2號(hào)線延長(zhǎng)線的接入就是在2號(hào)線車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分加入三爻站、鳳棲原站、航天城站、韋曲南站等4個(gè)車(chē)站。

1.2 AFC系統(tǒng)與ISCS的接口設(shè)計(jì)

AFC系統(tǒng)的2個(gè)核心交換機(jī)(核心交換機(jī)A、B)分別通過(guò)防火墻直接連接到ISCS的內(nèi)部交換機(jī)(見(jiàn)圖3),實(shí)現(xiàn)客流和狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸。

AFC內(nèi)部核心交換機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與通信服務(wù)器相連。通信服務(wù)器中裝有實(shí)現(xiàn)AFC系統(tǒng)與ISCS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通的執(zhí)行腳本,系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置自動(dòng)執(zhí)行腳本任務(wù),每日凌晨3:00自動(dòng)執(zhí)行腳本,生成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步日志并打包存放在指定目錄,通過(guò)該日志可查看AFC與ISCS數(shù)據(jù)傳輸是否正常進(jìn)行。另外,AFC系統(tǒng)維護(hù)人員每日巡檢時(shí)會(huì)登陸通信服務(wù)器對(duì)該腳本運(yùn)行情況進(jìn)行檢查,通過(guò)執(zhí)行相關(guān)命令來(lái)查詢(xún)AFC與ISCS數(shù)據(jù)傳輸是否實(shí)時(shí)進(jìn)行，若有異常,及時(shí)給予處理。

核心交換機(jī)A中劃分2個(gè)VLAN(虛擬局域網(wǎng)),分別給2個(gè)VLAN配置相應(yīng)的IP地址,并與綜合監(jiān)控進(jìn)行協(xié)商,將對(duì)應(yīng)接口的IP與VLAN接口IP劃分在同一網(wǎng)段內(nèi),保證網(wǎng)絡(luò)通信的基本條件。目前,AFC系統(tǒng)與ISCS連接預(yù)留2個(gè)接口,1個(gè)已接入正式系統(tǒng),另1個(gè)作為備用,若已用線路出現(xiàn)問(wèn)題,則啟用另一條線路。

2 AFC系統(tǒng)與ISCS對(duì)接

2.1 對(duì)接聯(lián)調(diào)目的

ISCS與AFC系統(tǒng)在監(jiān)控對(duì)象和功能上差異較大,ISCS監(jiān)控地鐵全線各子系統(tǒng)的主要設(shè)備工作狀態(tài)和重要告警信息,并進(jìn)行相關(guān)必要的聯(lián)動(dòng)控制;而AFC系統(tǒng)只需監(jiān)視自身設(shè)備,但必須顯示全部設(shè)備信息和全部告警。ISCS與單條線路的AFC系統(tǒng)的對(duì)接聯(lián)調(diào),是為了實(shí)現(xiàn)AFC系統(tǒng)向ISCS后臺(tái)發(fā)送的線路AFC系統(tǒng)設(shè)備最新數(shù)據(jù)與AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)表中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)一致，并實(shí)時(shí)顯示在ISCS的人機(jī)界面(IMS)上,供地鐵用戶(hù)監(jiān)控使用。

2.2 對(duì)接聯(lián)調(diào)方法

2.2.1 對(duì)接前的準(zhǔn)備工作

在前期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)要預(yù)留與綜合監(jiān)控專(zhuān)業(yè)的互通端口,新線開(kāi)通前,通過(guò)相關(guān)負(fù)責(zé)人與綜合監(jiān)控專(zhuān)業(yè)協(xié)商好地址劃分原則和策略,由專(zhuān)業(yè)工程師對(duì)交換機(jī)和服務(wù)器進(jìn)行配置。在交換機(jī)中劃分2個(gè)VLAN,分別給2個(gè)VLAN配置相應(yīng)的IP地址(該IP要與ISCS對(duì)應(yīng)接口IP在同一網(wǎng)段內(nèi)),保持網(wǎng)絡(luò)暢通后,要在通信服務(wù)器中配置同步腳本,保證AFC系統(tǒng)與ISCS數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)同步。

2.2.2 對(duì)接前的測(cè)試工作

為了保證AFC系統(tǒng)與ISCS對(duì)接后客流和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)能正常上傳,且狀態(tài)顯示無(wú)誤,必須在對(duì)接前進(jìn)行完整的測(cè)試。

AFC系統(tǒng)與ISCS采用雙線(以下簡(jiǎn)為“網(wǎng)線A”和“網(wǎng)線B”)冗余設(shè)計(jì),以保證線路的安全可靠性。為了確保兩條線均有效,必須對(duì)其分別進(jìn)行測(cè)試。

將交換機(jī)中的網(wǎng)線B斷開(kāi),網(wǎng)線A與ISCS相連接,并通知AFC專(zhuān)業(yè)和綜合聯(lián)調(diào)相關(guān)負(fù)責(zé)人同時(shí)打開(kāi)監(jiān)控工作站,對(duì)車(chē)站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中,需按照點(diǎn)表計(jì)劃對(duì)正線設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置,再由AFC和綜合監(jiān)控專(zhuān)業(yè)人員核對(duì)設(shè)備狀態(tài)是否一致,通過(guò)反饋確定交換機(jī)網(wǎng)線是否暢通。同樣的測(cè)試方法,將網(wǎng)線A斷開(kāi),連接網(wǎng)線B后進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試完成后，將網(wǎng)線A和網(wǎng)線B均插到相應(yīng)的核心交換機(jī)中,即完成了AFC系統(tǒng)與ISCS的對(duì)接測(cè)試工作。

2.3 延長(zhǎng)線中對(duì)接難題

延長(zhǎng)線與新開(kāi)線路的基本調(diào)試方法相同。由于2號(hào)線一期工程已開(kāi)通運(yùn)營(yíng),為保證一期工程AFC系統(tǒng)的正常運(yùn)行,在進(jìn)行延長(zhǎng)線的數(shù)據(jù)信息接入及與ISCS互聯(lián)互通的調(diào)試過(guò)程中,應(yīng)盡可能采用與一期工程一致的軟件平臺(tái),減少對(duì)一期工程既有系統(tǒng)運(yùn)行的影響和干擾,實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)線的平滑接入。但是，因?yàn)锳FC系統(tǒng)工程調(diào)試期接近開(kāi)通期等因素,使其在與ISCS的綜合聯(lián)調(diào)配合上存在問(wèn)題。

圖3 既有2號(hào)線AFC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.3.1 AFC聯(lián)調(diào)時(shí)間緊張

AFC系統(tǒng)工期的特殊性,導(dǎo)致其在完成自身可靠性穩(wěn)定性單調(diào)后,已進(jìn)入延長(zhǎng)線籌備開(kāi)通期的尾期。此時(shí)距線路開(kāi)通僅有不足2個(gè)月的時(shí)間,聯(lián)調(diào)測(cè)試的其他系統(tǒng)已進(jìn)行完大多數(shù)測(cè)試,ISCS也不例外,不僅完成了延長(zhǎng)路段的單系統(tǒng)測(cè)試,并且完成了將延長(zhǎng)段子系統(tǒng)并入正式ISCS的測(cè)試。這意味著AFC系統(tǒng)要承擔(dān)與正式ISCS聯(lián)調(diào)的壓力。

2.3.2 測(cè)試結(jié)果復(fù)測(cè)難

由于ISCS為正式系統(tǒng),而2號(hào)線AFC系統(tǒng)僅能通過(guò)CC的一個(gè)接口與ISCS連接,故所有的測(cè)試工作將在非運(yùn)營(yíng)時(shí)段展開(kāi)。該時(shí)間段短,測(cè)試項(xiàng)目多,組織協(xié)調(diào)難度大,許多問(wèn)題的復(fù)測(cè)較難實(shí)現(xiàn),使得項(xiàng)目實(shí)施周期拖長(zhǎng)。

2.3.3 數(shù)據(jù)接口點(diǎn)表不一致

由于施工跨度時(shí)間長(zhǎng)以及工程招投標(biāo)和技術(shù)上的原因,延長(zhǎng)線和一期工程使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)表有可能不統(tǒng)一。

3 延長(zhǎng)線對(duì)接過(guò)程中的對(duì)策

3.1 搭建模擬平臺(tái)

將延長(zhǎng)段AFC系統(tǒng)作為獨(dú)立的系統(tǒng),增加2臺(tái)服務(wù)器分別代替其上層應(yīng)用系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)及小清分系統(tǒng)，搭建臨時(shí)模擬平臺(tái)。

3.2 調(diào)整聯(lián)調(diào)時(shí)間

為了保證既有2號(hào)線正常運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)不受影響,聯(lián)調(diào)工作須推延在收車(chē)后作業(yè),且每項(xiàng)調(diào)試工作前要申請(qǐng)單獨(dú)作業(yè)令以保證系統(tǒng)安全,作業(yè)必須在非運(yùn)營(yíng)期內(nèi)進(jìn)行,在運(yùn)營(yíng)開(kāi)始前結(jié)束。

3.3 數(shù)據(jù)銜接方案

為在延長(zhǎng)線納入時(shí)不影響一期AFC的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡,需在CC增加一臺(tái)冗余服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)CC服務(wù)器的改造。此套冗余服務(wù)器僅在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)期間做測(cè)試使用,系統(tǒng)正式運(yùn)行后將撤離。CC服務(wù)器的改造方案中,該實(shí)時(shí)服務(wù)器應(yīng)采用“類(lèi)似集群”的架構(gòu),即采用由多臺(tái)服務(wù)器共同協(xié)作運(yùn)行的服務(wù)群組。新增2臺(tái)互為冗余的實(shí)時(shí)服務(wù)器將延長(zhǎng)線各車(chē)站接入,并將延長(zhǎng)線所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于新增的磁盤(pán)陣列中。新增實(shí)時(shí)服務(wù)器和原2號(hào)線中央服務(wù)器在控制中心并列運(yùn)行。在對(duì)新增服務(wù)器和接入的延長(zhǎng)線數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試和聯(lián)調(diào)的初期,兩段線路通過(guò)中央交換機(jī)的軟件設(shè)置形成物理上的隔離(防火墻),延長(zhǎng)線系統(tǒng)的調(diào)試不會(huì)對(duì)原2號(hào)線服務(wù)器的數(shù)據(jù)流向產(chǎn)生任何影響,2號(hào)線的ISCS仍維持原系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 籌備應(yīng)急方案

將測(cè)試系統(tǒng)接入正式系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮系統(tǒng)存在風(fēng)險(xiǎn),做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作。例如，出現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備或多個(gè)車(chē)站終端設(shè)備無(wú)法正常服務(wù)或業(yè)務(wù)處理異常時(shí),應(yīng)立即斷開(kāi)與上層網(wǎng)絡(luò)連接,啟動(dòng)參數(shù)回退應(yīng)急預(yù)案；遇到交易無(wú)法上傳的異常情況時(shí),可采用離線拷貝方式,將設(shè)備或系統(tǒng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入,還原到上層系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本次延長(zhǎng)線接入中運(yùn)用模擬環(huán)境測(cè)試、夜間調(diào)試等非常規(guī)測(cè)試方式,解決西安地鐵2號(hào)線延長(zhǎng)線接入已運(yùn)營(yíng)的ISCS中的難題，最終實(shí)現(xiàn)了ISCS與AFC延長(zhǎng)線數(shù)據(jù)接口的聯(lián)通,并保持了延長(zhǎng)線與一期工程數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和人機(jī)界面的一致性。另外,為了不影響現(xiàn)有車(chē)站和CC運(yùn)營(yíng),利用夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)間接入,并采用成熟可靠的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)縫接入,從而確保在接入延長(zhǎng)線后全線ISCS整體性能不低于原有設(shè)計(jì)能力。今后新線的接入均可采用以上方法。希望本文能為同類(lèi)系統(tǒng)延長(zhǎng)線接入工程提供參考。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50157—2013[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程:GB 50490—2009[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 趙時(shí)旻.軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2007.

[4] 嚴(yán)嶸,張昆.徐勁松.軌道交通綜合監(jiān)控多線AFC接入?yún)f(xié)議[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2012,31(1):19.

Docking and Debugging between AFC and ISCS on Metro Extension Line

CHEN Chu, YAO Xia

The measures of docking and debugging between AFC system and ISCS during the commissioning phase on the extension line of Xi′an Metro Line 2 are introduced. Through the platform of simulation testing environment, adding redundant servers and other methods, problems existed in the docking and debugging between AFC system and ISCS which are in normal service on the extension line of Xi′an Lines 2 are solved. This method has realized the interconnection between AFC on the extension line and the ISCS data without affecting normal operation of the existing system, providing a construction idea for the docking and debugging project of the extension metro line built in China.

metro extended iine; automatic fare collection(AFC); integrated supervision control system (ISCS); docking and debugging

U 29-39; U 293.22

10.16037/j.1007-869x.2016.07.019

2015-02-02)