城市軌道交通指揮中心的設(shè)計(jì)

魏 聃

（中國鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京100081 ）

北京市軌道交通指揮中心，簡稱TCC（Traffic Control Center），是軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理平臺(tái)。近年來，北京市軌道交通的發(fā)展達(dá)到了空前繁榮的程度，既有線路每天承載著幾百萬名乘客，分擔(dān)地面交通的壓力。

在TCC建設(shè)之前，既有線路的運(yùn)營都是由各自線路的運(yùn)營控制中心（OCC）負(fù)責(zé)監(jiān)控和協(xié)調(diào)線路運(yùn)營，這樣就造成很多問題，如線路之間通信不便，只能依靠傳統(tǒng)的電話，沒有一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)把各線路信息整合共享，從而使得各線路運(yùn)營協(xié)調(diào)困難，發(fā)生應(yīng)急情況不便指揮?？焖侔l(fā)展的軌道交通迫切需要一個(gè)能擔(dān)當(dāng)軌道交通綜合協(xié)調(diào)角色的平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)可以提高軌道交通的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)能力，合理有效利用路網(wǎng)資源，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理，TCC應(yīng)運(yùn)而生。

TCC充當(dāng)北京市軌道交通路網(wǎng)的中央?yún)f(xié)調(diào)角色，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各條線路的控制中心及各運(yùn)營主體。它具有綜合監(jiān)視(ISS)、多軌道線路多交通系統(tǒng)運(yùn)營協(xié)調(diào)、應(yīng)急指揮、信息共享等功能。指揮中心只監(jiān)視各線路的控制中心及線路運(yùn)營，不控制線路設(shè)備。主要提供協(xié)調(diào)和協(xié)助的功能；在非正常情況下，尤其是發(fā)生影響兩條及以上線路的緊急災(zāi)害情況時(shí)，指揮中心將代表政府行使指揮權(quán)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

TCC設(shè)有主指揮中心和后備指揮中心，如果TCC主指揮中心發(fā)生癱瘓時(shí)，后備中心將有限度地繼續(xù)發(fā)揮指揮職能，同時(shí)為主指揮中心進(jìn)行異地備份。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

主中心的職責(zé)是監(jiān)視和協(xié)調(diào)各條線路的運(yùn)營狀況，后備中心的職責(zé)是同步主中心的數(shù)據(jù)。當(dāng)主中心正常工作時(shí)，后備中心可以提供遠(yuǎn)程監(jiān)視，數(shù)據(jù)庫通過Oracle Dataguard配置與主中心同步，此時(shí)，線路各方的數(shù)據(jù)由主中心的服務(wù)器通過前置處理器（FEP）收集；一旦主中心發(fā)生癱瘓，后備中心的服務(wù)器將通過FEP輪詢線路各方的數(shù)據(jù)，并有限度地接管主指揮中心的職責(zé)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2，TCC的網(wǎng)絡(luò)分為主中心和后備中心兩部分。后備中心與主中心一樣，采用兩臺(tái)核心交換機(jī)和兩臺(tái)主干交換機(jī)，核心交換機(jī)從線路控制中心（OCC）獲取數(shù)據(jù)信息。核心交換機(jī)與主干交換機(jī)之間采用防火墻隔離，起到對(duì)TCC內(nèi)部資源保護(hù)的作用。辦公區(qū)用戶通過交換機(jī)與主中心的主干交換機(jī)相連。

1.3 系統(tǒng)應(yīng)用場所

系統(tǒng)應(yīng)用場所見圖3。

（1）指揮大廳：大廳內(nèi)設(shè)置大屏幕顯示系統(tǒng)和調(diào)度臺(tái)。在大屏幕上，操作人員可以很直觀和方便地監(jiān)視各線路運(yùn)營情況，也可以及時(shí)收到線路方上傳的報(bào)警信息。指揮大廳是TCC調(diào)度員的工作場所。

（2）TCC機(jī)房：用于放置TCC的服務(wù)器、路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

（3）網(wǎng)管室：是系統(tǒng)的顯示終端，在這里，系統(tǒng)維護(hù)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行，并可以更改網(wǎng)絡(luò)配置。

（4）測試室：提供一個(gè)模擬的環(huán)境，TCC的每一次軟件更新和各線路接口接入之前，都要經(jīng)過測試室的測試，通過后才可以移植到TCC的生產(chǎn)系統(tǒng)。

（5）應(yīng)急指揮室：是一個(gè)視頻會(huì)議中心，當(dāng)發(fā)生緊急或重大事件時(shí)，各方面的領(lǐng)導(dǎo)將在這里進(jìn)行現(xiàn)場指揮及決策。

2 系統(tǒng)組成及功能

TCC由綜合監(jiān)視系統(tǒng)（ISS）、運(yùn)營信息報(bào)送系統(tǒng)(OIS)、閉路電視（CCTV）系統(tǒng)、輔助決策數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DSDS）、突發(fā)事件評(píng)估系統(tǒng)（IES）、線路設(shè)備考核系統(tǒng)（LEAS）、后備指揮中心（BKUP）組成，通過統(tǒng)一的人機(jī)界面進(jìn)行管理。

2.1 綜合監(jiān)視系統(tǒng)

綜合監(jiān)視系統(tǒng)（ISS）是TCC很重要的一個(gè)組成部分，通過各線路發(fā)送的數(shù)據(jù)，TCC可以將關(guān)注的數(shù)據(jù)點(diǎn)設(shè)置為被監(jiān)控，當(dāng)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)已定義的報(bào)警級(jí)別提示報(bào)警信息，并記錄下此報(bào)警信息的相關(guān)參數(shù)及當(dāng)前操作員的處理情況等。

圖3 系統(tǒng)應(yīng)用場所

2.2 運(yùn)營信息報(bào)送系統(tǒng)

運(yùn)營信息報(bào)送系統(tǒng)（OIS）是TCC向各OCC的OIS客戶端、上級(jí)/政府單位和外部單位發(fā)送與軌道交通有關(guān)的運(yùn)營信息的一個(gè)主要平臺(tái)。它有著強(qiáng)大的客戶端功能，可以在線給各相關(guān)方以電話、短信、傳真等方式發(fā)送信息。

2.3 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)

閉路電視監(jiān)視（CCTV）系統(tǒng)由8路數(shù)字視頻編碼器、矩陣切換控制器及網(wǎng)關(guān)組成，各線路控制中心（OCC ）矩陣控制器的視頻信號(hào)連接到8路輸入視頻編碼器，經(jīng)過編碼處理后轉(zhuǎn)換成IP視頻流信號(hào)，連接到主中心的CCTV交換機(jī)，進(jìn)入CCTV網(wǎng)。TCC綜合信息系統(tǒng)通過CCTV系統(tǒng)與各線路CCTV系統(tǒng)的接口，采集各線路CCTV視頻圖像，可以監(jiān)視到各線路車站的站廳、站臺(tái)、電梯、扶梯、閘機(jī)、出入通道及維護(hù)管理室等攝像機(jī)跟蹤到的畫面，對(duì)于固定攝像機(jī)和云臺(tái)攝像機(jī)，操作員可以在TCC的操作終端（MFT）上進(jìn)行方位旋轉(zhuǎn)、放大、縮小及變焦等操作。

2.4 輔助決策數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

輔助決策數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DSDS）是TCC綜合信息系統(tǒng)的一個(gè)集中信息平臺(tái)，它為指揮中心處理日常業(yè)務(wù)及緊急事件時(shí)提供資源，DSDS存放所有的非及時(shí)TCC預(yù)運(yùn)營信息，操作員可以調(diào)用所有歷史數(shù)據(jù)。DSDS允許操作員通過使用關(guān)鍵字搜尋、樹狀搜尋、分類搜尋和路網(wǎng)圖搜尋來檢索系統(tǒng)信息，豐富的搜索種類可以使操作員方便地檢索出所需信息，DSDS的另外一大功能是文檔審批，每一個(gè)新建的文件都要經(jīng)過一個(gè)審批流程，被所有審批人審查合格后才能成為正式的文件供操作員使用。

2.5 突發(fā)事件評(píng)估系統(tǒng)

突發(fā)事件評(píng)估系統(tǒng)（IES）是TCC軟件中很重要的部分，能夠及時(shí)、標(biāo)準(zhǔn)、有效地處理突發(fā)事件，可以避免和減少因突發(fā)事件而引起的損失。當(dāng)某條線路發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)有明顯提示，操作員可以根據(jù)事件的嚴(yán)重性對(duì)其進(jìn)行有效的處理，并匯報(bào)給上級(jí)，突發(fā)事件被處理后，將保存到評(píng)估報(bào)告管理器中，上級(jí)會(huì)根據(jù)突發(fā)事件的情況對(duì)事件的處理予以審批或駁回。

2.6 線路設(shè)備考核系統(tǒng)

線路設(shè)備考核系統(tǒng)（LEAS）主要是考核路網(wǎng)運(yùn)行的性能，考核指標(biāo)包括：列車服務(wù)考核、設(shè)備可用率考核、環(huán)境指標(biāo)考核、火災(zāi)報(bào)警考核。由TCC 通過前置處理器（FEP）定時(shí)向OCC輪詢列車及設(shè)備的狀態(tài)，保存到數(shù)據(jù)庫中，通過計(jì)算得出各項(xiàng)考核指標(biāo)，然后生成報(bào)表（使用第三方水晶報(bào)表軟件）以供查閱。

2.7 后備指揮系統(tǒng)

后備指揮系統(tǒng)（BKUP）為主指揮系統(tǒng)提供異地備份，后備指揮中心可以提供遠(yuǎn)程監(jiān)視的功能，監(jiān)視主指揮中心的綜合信息系統(tǒng)服務(wù)器（IIS Server）和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（DB Server）數(shù)據(jù)庫，通過Oracle Dataguard與主指揮中心同步并提供數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程磁帶備份。當(dāng)主指揮中心正常工作時(shí)，后備指揮中心前置處理器（FEP）關(guān)閉，IIS Server及DB Server應(yīng)用程序不啟動(dòng)，只通過Oracle Dataguard與主指揮中心數(shù)據(jù)同步；當(dāng)主指揮中心失效時(shí)，后備指揮中心的應(yīng)用服務(wù)器啟動(dòng)，監(jiān)視所有線路信息。

TCC作為一個(gè)綜合監(jiān)視及管理系統(tǒng)，對(duì)線路“只監(jiān)不控”，TCC通過兩臺(tái)核心交換機(jī)從各線路OCC實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息，監(jiān)視各線路運(yùn)營情況。

TCC綜合信息系統(tǒng)監(jiān)視路網(wǎng)軌道交通各條線路的運(yùn)行情況，與各條線路的控制中心接口，從TCC的操作終端（MFT）上監(jiān)視線路運(yùn)行。對(duì)于有綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）的線路，TCC與其綜合監(jiān)視系統(tǒng)接口，并通過它對(duì)該線的電力系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境及設(shè)備系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）和信號(hào)系統(tǒng)（SIG）進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)于沒有綜合監(jiān)控系統(tǒng)的線路，TCC將直接與這些專業(yè)系統(tǒng)接口，進(jìn)行監(jiān)視，TCC將與所有線路的CCTV監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）和運(yùn)行信息報(bào)送系統(tǒng)（OIS）接口，此外TCC綜合信息系統(tǒng)還與TCC通信系統(tǒng)接口，獲取數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

北京市軌道交通指揮中心（TCC）的成功建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了各條線路資源的統(tǒng)一調(diào)配，應(yīng)急事件的統(tǒng)一指揮及信息資源的共享等。迄今為止，所有已建成的地鐵線路都已納入TCC統(tǒng)一管理，在建的和即將建設(shè)的地鐵也將納入TCC。