基于運(yùn)營(yíng)管理的沈陽(yáng)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建思考

李愛華

（沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

0 引 言

目前，國(guó)內(nèi)已建成和在建的北京、上海、廣州、深圳、杭州、重慶和西安等地鐵中的大部分線路設(shè)計(jì)都采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)[1]。但是，東北地區(qū)已開通運(yùn)營(yíng)的沈陽(yáng)地鐵1號(hào)和2號(hào)線、哈爾濱地鐵1號(hào)線、大連地鐵1號(hào)和2號(hào)線、長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線，仍在使用電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、通信系統(tǒng)、列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）和防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）等分立系統(tǒng)。因此，本文重點(diǎn)針對(duì)地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)是否需要在新建地鐵線路設(shè)置綜合監(jiān)控系統(tǒng)的問題展開討論。

1 國(guó)內(nèi)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況

國(guó)內(nèi)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致分為四個(gè)階段。第一階段（1999年前），當(dāng)時(shí)沒有“綜合監(jiān)控系統(tǒng)”這一概念，采用的是BAS、FAS及PSCADA分立系統(tǒng)。第二階段（1999-2005年），以深圳地鐵一期工程為代表的地鐵線路，在行業(yè)內(nèi)確立了BAS和PSCADA綜合監(jiān)控系統(tǒng)的地位，由此出現(xiàn)了“軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)”這一專有名詞。這個(gè)階段只有深圳和北京等少數(shù)地鐵公司采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。第三階段（2006-2010年），綜合監(jiān)控系統(tǒng)得到了蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)大部分地鐵線路采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，如廣州地鐵、深圳地鐵、北京地鐵、上海地鐵、成都地鐵及重慶地鐵等，且集成范圍越來越廣，集成內(nèi)涵越來越深。第四階段（2011-至今），《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50636-2010）和《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB/T 50732-2011）于2011年10月1日發(fā)布施行，以國(guó)家規(guī)范的形式確立了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的地位[2]。下面主要對(duì)上海地鐵和廣州地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

上海地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)可分兩個(gè)階段。第一階段，上海地鐵15條開通線路僅7號(hào)線和10號(hào)線設(shè)計(jì)了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。其中，7號(hào)線為同濟(jì)大學(xué)、上海申通集團(tuán)及相關(guān)單位設(shè)計(jì)院共同推進(jìn)的上?？平膛d市項(xiàng)目，是上海地鐵運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，其按運(yùn)營(yíng)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。上海地鐵10號(hào)線是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)營(yíng)管理架構(gòu)，其管理架構(gòu)與其他線路不同，是對(duì)運(yùn)營(yíng)管理模式的創(chuàng)新。10號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)是為配合無人駕駛線路管理要求而設(shè)計(jì)的。第二階段，為滿足2020年路網(wǎng)發(fā)展需要，上海地鐵正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化頂層設(shè)計(jì)，建設(shè)“3C”大廈與數(shù)據(jù)控制中心，按照車站級(jí)、線路級(jí)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)要求設(shè)計(jì)，在8號(hào)線三期、9號(hào)線東延線及14號(hào)線等后續(xù)所有線路建設(shè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

廣州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展分五個(gè)階段。第一階段，2003年3號(hào)線首次實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，主要面向運(yùn)營(yíng)調(diào)度和車站值班人員。第二階段，2005年5號(hào)線首次實(shí)施深度集成PSCADA和BAS的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，增加了適應(yīng)維修功能的集中告警子系統(tǒng)。第三階段，2008年亞運(yùn)會(huì)APM等三條線路全面實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其中APM線按車站無人值守與列車無人駕駛要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，監(jiān)控和聯(lián)動(dòng)功能包括遠(yuǎn)程開關(guān)車站、車站全覆蓋視頻監(jiān)控及大量遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備視頻等。第四階段，2011年6號(hào)線設(shè)計(jì)增加能耗采集和分析功能，考慮了線網(wǎng)指揮中心對(duì)線路數(shù)據(jù)的要求。第五階段，2013年廣州線網(wǎng)指揮中心應(yīng)急指揮平臺(tái)啟動(dòng)實(shí)施，對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接入提出了新要求[3]。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)分立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立而成的，為地鐵運(yùn)營(yíng)管理提供了一個(gè)統(tǒng)一且高效的調(diào)度指揮平臺(tái)。優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面：（1）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的資源共享、互聯(lián)互通以及設(shè)備系統(tǒng)的集中管理和維護(hù)；（2）為緊急情況下事件的處理提供了及時(shí)的信息；（3）在同一平臺(tái)為不同人員提供相應(yīng)的信息。

2.2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)管理方面也存在一些不足，如管理架構(gòu)與技術(shù)架構(gòu)不匹配，運(yùn)營(yíng)和建設(shè)單位的需求矛盾，投入使用的綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)不適合運(yùn)營(yíng)組織架構(gòu)，出現(xiàn)管理架構(gòu)與技術(shù)架構(gòu)不匹配的問題等。特別是運(yùn)營(yíng)成熟的地鐵公司，存在管理模式僵化的問題，且短期內(nèi)難以改變。各分立系統(tǒng)維護(hù)人員無法減少，還需單獨(dú)增加綜合監(jiān)控的維護(hù)維修人員，管理界面需重新劃分。雖然系統(tǒng)已集成，但管理沒有隨之整合，仍按照分立系統(tǒng)模式進(jìn)行管理，出現(xiàn)了生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系不協(xié)調(diào)和不匹配的情況，無法充分體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展給管理帶來的便利。

崗位合并和人才培養(yǎng)難度增大。從運(yùn)營(yíng)使用角度看，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是控制中心的行調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、維調(diào)、總調(diào)和車站控制室的行車值班員。隨著綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成度和自動(dòng)化程度的提高，地鐵工作人員的綜合能力也需要提升，培訓(xùn)后才能考慮相應(yīng)崗位的合并。

3 構(gòu)建綜合監(jiān)控系統(tǒng)的思考

沈陽(yáng)地鐵1號(hào)、2號(hào)線采用的PSCADA和BAS也是分立系統(tǒng)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為新技術(shù)，第一次應(yīng)用于沈陽(yáng)地鐵建設(shè)，對(duì)它的認(rèn)識(shí)尚處于探索階段，運(yùn)營(yíng)需求尚不明確。為此，借鑒上海地鐵、廣州地鐵的工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)使用和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合沈陽(yáng)地鐵網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展需求，對(duì)沈陽(yáng)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位和運(yùn)營(yíng)管理需求進(jìn)行了如下思考。

3.1 構(gòu)建綜合監(jiān)控系統(tǒng)的原則

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級(jí)管理與三級(jí)控制方式，即控制中心、車站兩級(jí)管理，控制中心、車站與就地三級(jí)控制。PSCADA與BAS系統(tǒng)采用集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，其車站級(jí)與中央級(jí)軟硬件功能由綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。各子系統(tǒng)具有獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，各子系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行。綜合監(jiān)控系統(tǒng)在考慮本線需求的同時(shí)，還需為其他線路的互聯(lián)預(yù)留容量。優(yōu)先選擇高可靠性設(shè)備，保證系統(tǒng)能全天候運(yùn)行。

3.2 系統(tǒng)基本功能

控制中心功能：（1）監(jiān)控全線各車站的電力、通風(fēng)、空調(diào)、火災(zāi)報(bào)警、閉路電視、廣播、排水、照明及自動(dòng)扶梯等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并提供事故報(bào)警；（2）與中央ATS（列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)）接口，接收列車在隧道內(nèi)的位置信息；（3）與中央時(shí)鐘接口，接收主時(shí)鐘信息；（4）與防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接口，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)啟動(dòng)災(zāi)害模式；（5）一級(jí)告警進(jìn)行系統(tǒng)推圖（防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)）。

車站控制室功能：（1）監(jiān)視電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并提供事故報(bào)警；（2）向控制中心傳送設(shè)備信息，并執(zhí)行其命令；（3）接收防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)信息，并按災(zāi)害模式運(yùn)行。

表1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成與互聯(lián)情況

3.3 系統(tǒng)的集成和互聯(lián)

沈陽(yáng)地鐵9號(hào)線、10號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、界面集成站臺(tái)門（PSD）、感溫光纖、吸氣式感煙探測(cè)系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、廣播系統(tǒng)（PA）、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）、互聯(lián)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、信號(hào)系統(tǒng)（ATS）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、時(shí)鐘系統(tǒng)（CLK）及門禁系統(tǒng)（ACS）的詳情，如表1所示。

3.4 建立多系統(tǒng)信息聯(lián)動(dòng)機(jī)制

從車站和控制中心調(diào)度角度出發(fā)，綜合不同系統(tǒng)間的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，以提高地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性，協(xié)調(diào)各部分提高應(yīng)急處理能力，減輕緊急情況下運(yùn)營(yíng)人員的工作壓力，避免發(fā)生操作錯(cuò)誤，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。結(jié)合沈陽(yáng)地鐵車站變電所采用的無人值守管理模式，為快速、準(zhǔn)確定位故障設(shè)備，實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)具體情況，遠(yuǎn)程分析故障原因，縮短故障搶修時(shí)間，在變電所增加球型攝像機(jī)，以便于對(duì)開關(guān)柜等重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與攝像機(jī)視頻畫面的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)車站內(nèi)某區(qū)域發(fā)生火災(zāi)報(bào)警時(shí)，報(bào)警點(diǎn)可與視頻畫面聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定位報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，保障人員安全，降低財(cái)產(chǎn)損失。重點(diǎn)換乘站引入實(shí)時(shí)客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過傳感器識(shí)別車站異?？土髑闆r，提高安全預(yù)警能力，具體如圖1所示。

圖1 消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能圖

3.5 集成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

沈陽(yáng)現(xiàn)有地鐵線路的設(shè)備系統(tǒng)使用的UPS（含蓄電池）具有品牌多、數(shù)量大及安裝位置分散的特點(diǎn)，由此造成UPS（含蓄電池）維護(hù)管理難度高、維護(hù)成本大。針對(duì)此類問題，為提高重要系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)能力，降低事故隱患，從設(shè)備維修角度對(duì)重要設(shè)備系統(tǒng)增加了電源遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，并將信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)等關(guān)鍵部件和機(jī)房環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能納入綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，以提高設(shè)備的維修預(yù)警能力，詳情如圖2所示。

3.6 建立應(yīng)急預(yù)案聯(lián)動(dòng)機(jī)制

從應(yīng)急管理角度，將網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行組態(tài)編程導(dǎo)入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)預(yù)案啟動(dòng)的自動(dòng)提示條件進(jìn)行設(shè)定，將相關(guān)信息及數(shù)據(jù)上傳到控制中心，并通過短信與APP傳送給地鐵公司領(lǐng)導(dǎo)，為高層決策提供第一手資料。

4 結(jié) 論

通過對(duì)各地地鐵的調(diào)研和學(xué)習(xí)，從宏觀和微觀角度認(rèn)識(shí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合沈陽(yáng)地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理需求，提出了基于PSCADA和BAS系統(tǒng)集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，提升了自動(dòng)化系統(tǒng)集成度，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)間的信息共享和協(xié)調(diào)互動(dòng)，滿足了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)和應(yīng)急管理需求。