綜合監(jiān)控信息共享平臺在軌道交通某號線中的應(yīng)用

楊鵬飛

摘要：近年來，地面交通擁堵問題越來越嚴重，許多大城市為了緩解交通開始修建軌道交通。而軌道交通是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程包括許多系統(tǒng)，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)把各個分系統(tǒng)通過接口集成一個統(tǒng)一的監(jiān)控平臺來指揮列車運行。文章以軌道交通某號線為例來介紹綜合監(jiān)控平臺的運行體系及具體的實現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：軌道交通；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；信息共享平臺；運行體系；地鐵信息 文獻標識碼：A

中圖分類號：U231 文章編號：1009-2374（2017）07-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.072

軌道交通的綜合監(jiān)控信息共享平臺采用通用性好的網(wǎng)絡(luò)交換機、以集成的方式和各接入系統(tǒng)（列車自動控制系統(tǒng)、自動檢票系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、防災(zāi)報警系統(tǒng)等）實現(xiàn)信息共享和自動化控制，能快速地應(yīng)對軌道交通的突發(fā)性事件，提高了處理救援、防災(zāi)等事故的能力，從而提高了地鐵的運營效率。

1 監(jiān)控信息共享平臺的運行體系

以北京軌道交通某號線為例來介紹監(jiān)控信息共享平臺的具體運行體系，見圖1。該號線全長33.03km，共有30個車站。運行體系主要包括三大部分：行車體系，綜合監(jiān)控系統(tǒng)及信息管理系統(tǒng)，運營調(diào)度、運營維護人員維護及動靜態(tài)信息應(yīng)用。行車體系根據(jù)監(jiān)控信息共享平臺反饋的運行信息進行運行，而監(jiān)控信息共享平臺又根據(jù)行車體系反饋的運行信息進行分析計算，從而調(diào)整行車體系的運行，運營調(diào)度、維修人員根據(jù)監(jiān)控信息共享平臺反饋的數(shù)據(jù)來調(diào)度和維修地鐵，為乘客的安全乘坐提供保障。乘客根據(jù)監(jiān)控信息共享平臺的客戶端應(yīng)用實現(xiàn)地鐵信息的智能化獲取和應(yīng)用。

該運行體系采用統(tǒng)一的綜合監(jiān)控信息共享平臺和運行平臺，實現(xiàn)了各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、共享和分析，增強了系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，提高了地鐵運行體系的自動化程度。該運行系統(tǒng)采用分布式的結(jié)構(gòu)，任何位置都能實現(xiàn)所集成專業(yè)的調(diào)度及跨專業(yè)的聯(lián)合調(diào)度。

2 綜合監(jiān)控信息共享平臺的集成

綜合監(jiān)控信息共享平臺的集成見圖2所示，此平臺除了常規(guī)的通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)，還包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、屏蔽門系統(tǒng)（PSD）、自動售票系統(tǒng)（AFC）、UPS間斷電源、PA廣播系統(tǒng)、PIS乘客資訊系統(tǒng)、SIG信號系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)通過接口連接轉(zhuǎn)換傳輸信息和共享信息，實現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)，從而實現(xiàn)軌道交通線路的安全和高效率的運營。接口轉(zhuǎn)換主要通過設(shè)置在車站、平臺的各個子系統(tǒng)間的接口通過通信協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

2.1 機電系統(tǒng)

機電設(shè)備是綜合監(jiān)控信息共享平臺的基礎(chǔ)，能實現(xiàn)平臺的基本功能，機電設(shè)備系統(tǒng)中的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、屏蔽門系統(tǒng)（PSD）、門禁系統(tǒng)（ACS）等都應(yīng)該納入到綜合監(jiān)控信息共享平臺中，為平臺采集最基礎(chǔ)的地鐵運行數(shù)據(jù)。

BAS系統(tǒng)和綜合監(jiān)控信息共享平臺在各個車站及車場都存在接口，各個車站的BAS系統(tǒng)之間沒有相互傳輸網(wǎng)絡(luò)。此平臺按照管路來監(jiān)控或調(diào)節(jié)各個機電設(shè)備，一個管路包含兩個以上的車站，因此管路的設(shè)備監(jiān)控就涉及到不同的車站，而這些設(shè)備的啟停是有先后順序的，此時BAS系統(tǒng)就不能實現(xiàn)不同車站間信息的轉(zhuǎn)發(fā)，就可以通過綜合監(jiān)控信息共享平臺來實現(xiàn)。在軌道交通實際運營過程中，綜合監(jiān)控信息共享平臺從各個車站的BAS系統(tǒng)中采集不同設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，按照傳輸?shù)男枰渲脗鬏敂?shù)據(jù)、傳輸機制、傳輸通道等，在平臺接收到傳輸數(shù)據(jù)后，還要對傳輸數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。當平臺處理完數(shù)據(jù)后，通過服務(wù)器、交換機、前置通信控制單元把傳輸數(shù)據(jù)寫入BAS系統(tǒng)在車站的接收數(shù)據(jù)寄存器區(qū)域中以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸。

門禁系統(tǒng)ACS由車站級和中央級組成，系統(tǒng)內(nèi)存在大量數(shù)據(jù)的交換，傳輸配置都十分困難。綜合監(jiān)控信息共享平臺把ACS系統(tǒng)分別接入到平臺不同的車站交換機，通過平臺的局域網(wǎng)組成自己的全線網(wǎng)絡(luò)。平臺交換機使用VLAN技術(shù)，按照端口劃分網(wǎng)絡(luò)成員來滿足門禁系統(tǒng)傳輸大量數(shù)據(jù)的需求，不用增加額外的硬件，不僅降低了成本，還提高了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性。

2.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)包括傳輸通道、無線通訊、廣播系統(tǒng)PA、乘客資訊系統(tǒng)PIS等子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)的管理方法、業(yè)務(wù)類型、數(shù)據(jù)傳輸方式都不相同，如果都納入到綜合監(jiān)控信息共享平臺中，就可以實現(xiàn)不同通信子系統(tǒng)間的互聯(lián)。

綜合監(jiān)控信息共享平臺可以根據(jù)設(shè)計來配置不同場景的聯(lián)動方案，包括正常運營條件下的早間開站、晚間開站、列車到站，工作高峰期的早間開站、晚間開站及緊急情況下的車站運營，涉及到所有的子系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共享和傳輸。當列車到站時，綜合監(jiān)控信息共享平臺采用自動觸發(fā)，首先根據(jù)ATS系統(tǒng)接收信息的分析判斷，然后把列車到站信息觸發(fā)廣播系統(tǒng)PA，在車站大廳廣播，車站內(nèi)的乘客和相關(guān)的工作人員都可以了解到列車到站的信息，從而采取相應(yīng)的措施，提高了軌道交通的運營效率。

2.3 信號系統(tǒng)

信號系統(tǒng)SIG包括連鎖系統(tǒng)、ATS、ATP等系統(tǒng)，信號系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等都直接關(guān)系到乘客、列車及財務(wù)的安全，為了保證人員及財產(chǎn)安全信號系統(tǒng)一般只作為接入系統(tǒng)，綜合監(jiān)控信息共享平臺與其共享行車、乘客、設(shè)備運行等數(shù)據(jù)。

以綜合監(jiān)控信息共享平臺給信號系統(tǒng)提供軌道供電信息為例來說明不同子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸過程。綜合監(jiān)控信息共享平臺能監(jiān)測到許多SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)與中心控制系統(tǒng)ATS相分離，但是平臺和ATS系統(tǒng)交換信息可以調(diào)度整個軌道交通系統(tǒng)的運行。平臺通過與PSCADA系統(tǒng)的信息接口來監(jiān)測軌道供電的開關(guān)，再通過平臺把軌道供電的數(shù)據(jù)傳輸給ATS系統(tǒng)，這時ATS系統(tǒng)通過對接收數(shù)據(jù)的分析可以整理出軌道供電的狀態(tài)及列車導(dǎo)向失去供電的電力區(qū)。平臺把采集到的軌旁開關(guān)的帶電信息狀態(tài)，根據(jù)供電區(qū)與開關(guān)的關(guān)系來配置公式從而計算出各個供電區(qū)的帶電信息，然后把這些值配置到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表中，通過服務(wù)器寫到SIG系統(tǒng)規(guī)定的寄存器中。

2.4 數(shù)據(jù)獲取及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

數(shù)據(jù)獲取主要通過驅(qū)動管理器獲取各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，然后根據(jù)數(shù)據(jù)源的特點向數(shù)據(jù)源提供相應(yīng)的連接信息接口。通過分析用戶輸入的連接信息進一步形成與數(shù)據(jù)源連接的字符串，利用驅(qū)動程序接口建立相應(yīng)的連接信息。如果服務(wù)器名或數(shù)據(jù)庫名是空，就應(yīng)該提示相應(yīng)的消息，當系統(tǒng)連接錯誤時，也要提示相應(yīng)的錯誤信息。在數(shù)據(jù)源支持用戶權(quán)限的條件下可以使用數(shù)據(jù)字典來獲取用戶能操作的表信息，利用數(shù)據(jù)接口獲取數(shù)據(jù)字典信息，把這些信息存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并建立與數(shù)據(jù)庫類型映射的矩陣表信息。

3 綜合監(jiān)控信息共享平臺的功能

綜合監(jiān)控信息共享平臺有眾多功能，包括電力監(jiān)控功能、火災(zāi)自動報警功能、網(wǎng)管功能、維修管理功能、培訓(xùn)系統(tǒng)功能、廣播功能、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控功能等，重點闡述下面的功能：

3.1 電力監(jiān)控系統(tǒng)功能（PSCADA）

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是采集軌道交通車站內(nèi)部的電壓、電流、電功率、開關(guān)狀態(tài)、電量等數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)通過傳輸管道發(fā)送給綜合監(jiān)控信息共享平臺，平臺把接收到的電力信息進行分析，然后發(fā)布相應(yīng)的控制命令，控制命令通過傳輸機制發(fā)送給電力監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)電力的監(jiān)控。

3.2 維修管理功能（DMS）

維修管理系統(tǒng)在車輛段、車站或停車場設(shè)置冗余三層光纖工業(yè)交換機，通過冗余的光纖以太網(wǎng)接口與停車場或車站的綜合監(jiān)控信息共享平臺的冗余三層光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機分別相連，以太網(wǎng)的交換機就通過以太網(wǎng)接口與維護服務(wù)器、維護工作站相連，從而把車輛段、車站或停車場需要維修管理的信息傳遞到維護工作站，維護人員根據(jù)傳遞的信息就可以進行實時的維護，保證了車輛、停車場運營的安全。

3.3 培訓(xùn)系統(tǒng)功能（TMS）

培訓(xùn)系統(tǒng)現(xiàn)在車輛段或車站的培訓(xùn)房內(nèi)設(shè)置三層工業(yè)級光纖以太網(wǎng)交換機，通過高速率的光纖以太網(wǎng)接口與車站內(nèi)的綜合監(jiān)控信息共享平臺的三層工業(yè)級光纖以太網(wǎng)交換機相連，培訓(xùn)房也設(shè)置三層工業(yè)級光纖以太網(wǎng)交換機與培訓(xùn)使用的服務(wù)器或培訓(xùn)工作站相連，實現(xiàn)整個培訓(xùn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。培訓(xùn)系統(tǒng)還應(yīng)配置高效的服務(wù)器，來完成數(shù)據(jù)處理及接收工作。服務(wù)器通過100Mb/s以太網(wǎng)接口與培訓(xùn)以太網(wǎng)交換機相連，培訓(xùn)系統(tǒng)的服務(wù)器接收仿真模擬器的數(shù)據(jù)。在培訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置教師操作工作站和學員操作站，方便培訓(xùn)工作的進行。

3.4 網(wǎng)管功能（NMS）

網(wǎng)管系統(tǒng)在綜合監(jiān)控信息共享平臺中占有重要地位，它存儲和維護整個平臺的數(shù)據(jù)，關(guān)系到整個平臺的正常運行。網(wǎng)管系統(tǒng)主要通過控制中心設(shè)備機房的網(wǎng)絡(luò)交換機，從綜合監(jiān)控信息共享平臺獲取數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)平臺的網(wǎng)絡(luò)管理功能、系統(tǒng)軟件測試功能、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫維護功能、系統(tǒng)組態(tài)維護功能及綜合監(jiān)控信息共享平臺的定期數(shù)據(jù)備份功能。

4 結(jié)語

本文先介紹了綜合監(jiān)控信息共享平臺在北京軌道交通某號線上的具體運行體系，然后分析了此集成平臺包括的不同系統(tǒng)（機電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）及各系統(tǒng)的工作機理，最后重點闡述了平臺的電力監(jiān)控系統(tǒng)功能、維修管理功能、培訓(xùn)系統(tǒng)功能、網(wǎng)管功能。

參考文獻

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[2] 王凱杰.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011，（1）.

（責任編輯：王 波）