城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成與應(yīng)用

陽若寧

(湖南廣播電視大學(xué)科研處，湖南長沙 410004)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成與應(yīng)用

陽若寧＊

(湖南廣播電視大學(xué)科研處，湖南長沙 410004)

從城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要性出發(fā)，結(jié)合綜合監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展情況，介紹了城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成，指明了綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個(gè)注意事項(xiàng)。

城市軌道交通;綜合監(jiān)控系統(tǒng);組成;注意事項(xiàng)

隨著城市化進(jìn)程的加快，發(fā)展軌道交通成為國內(nèi)外眾多城市解決交通擁堵問題的解決辦法。從建設(shè)、運(yùn)營、管理等方面實(shí)現(xiàn)以信息共享平臺(tái)為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)使城市軌道交通的自動(dòng)化水平進(jìn)入到了一個(gè)新的階段。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)(Intergrated Supervision and Control System，簡稱 為ISCS)即對城市軌道交通線路中所有電力和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的分層分布式計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。包含了內(nèi)部的集成子系統(tǒng)，并與其他的專業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)互聯(lián)，信息共享，促進(jìn)城市軌道交通高效率運(yùn)營［1］。

一、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

(一)綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市信息化建設(shè)的重要內(nèi)容

城市軌道交通信息化建設(shè)的基本內(nèi)容包括基礎(chǔ)信息的數(shù)字化、電子化，信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化，信息處理的智能化和數(shù)字信息資源應(yīng)用的普及化。以信息共享平臺(tái)為核心的地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)為確保地鐵安全運(yùn)行，提高運(yùn)行效率，改善服務(wù)水平，提供了新的解決方案。

(二)綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用是城市軌道交通發(fā)展的客觀要求

城市快速發(fā)展，城市軌道交通迎來了大發(fā)展時(shí)期，軌道交通已逐步成為城市居民出行的主要交通工具之一，人們對軌道交通運(yùn)營管理提出了更高的目標(biāo)，這就要求自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控水平隨著需要的增加而提高，自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化和智能化水平要為運(yùn)營現(xiàn)代化提供更加強(qiáng)大的技術(shù)支持。

軌道交通是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，許多子系統(tǒng)參與并協(xié)調(diào)一致工作來完成預(yù)定的運(yùn)營任務(wù)。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)涉及到多個(gè)子系統(tǒng)及其對應(yīng)的專業(yè)，例如PSCADA(電力監(jiān)控系統(tǒng))、BAS(環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))、FAS(火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng))、ATS(列車調(diào)度系統(tǒng))、PIS(乘客信息系統(tǒng))、ACS(門禁監(jiān)控系統(tǒng))及CCTV(閉路電視系統(tǒng))等，監(jiān)控的對象數(shù)以萬計(jì)，處理的參數(shù)更是幾十甚至上百萬，所以系統(tǒng)的建設(shè)對集成商的技術(shù)能力要求很高。采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)即可構(gòu)建一個(gè)數(shù)字信息共享的平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)地鐵信息化。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是城市軌道交通發(fā)展的客觀要求。

(三)技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致大型綜合監(jiān)控

科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平?jīng)Q定了軌道交通自動(dòng)化發(fā)展程度，從過去的子系統(tǒng)分立監(jiān)控形態(tài)，走向大型監(jiān)控，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。計(jì)算機(jī)技術(shù)中，微處理器的集成度與性能仍按照Moore定律預(yù)測的速度發(fā)展。當(dāng)今的處理器主頻已達(dá)到幾個(gè)甚至幾十個(gè)GHz，處理器的SPEC測試值已達(dá)1500以上。CPU速度和性能的提高，使得傳統(tǒng)的PSCADA系統(tǒng)發(fā)展成為現(xiàn)代的大型PSCADA系統(tǒng)——以開放系統(tǒng)為基礎(chǔ)的大型計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，為建立大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供了現(xiàn)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)軟件的進(jìn)步也使自動(dòng)化系統(tǒng)集成化與信息化進(jìn)程加速。軟件進(jìn)步主要表現(xiàn)在面向?qū)ο?、面向服?wù)的一整套軟件架構(gòu)與軟件開發(fā)的思想。使用開放源代碼軟件成為一種不可阻擋的潮流。

當(dāng)代計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的長足進(jìn)步推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)走向集成化、信息化、智能化，推動(dòng)城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)走向綜合監(jiān)控。

二、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展情況

(一)國外綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展情況

在技術(shù)先進(jìn)且軌道交通事業(yè)發(fā)達(dá)的國家，如法國、西班牙、美國等國家在上個(gè)世紀(jì)的80年代已開始規(guī)劃、研究該類系統(tǒng)，至今已經(jīng)形成了完善的包括行車調(diào)度指揮的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。例如:法國巴黎地鐵14號(hào)線、西班牙畢巴巴額地鐵等都采用了綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。墨西哥城地鐵B線采用了以機(jī)電設(shè)備綜合監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的與信號(hào)系統(tǒng)互連的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。一些著名的新線，如西班牙馬德里地鐵、新加坡東北線，采用了更為現(xiàn)代的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)［2］。美國費(fèi)城軌道交通、德國法蘭克福的機(jī)場內(nèi)捷運(yùn)系統(tǒng)深度集成了 SG(信號(hào)系統(tǒng))、PSCADA、BAS、PA(廣播系統(tǒng))、TIS(車載信息系統(tǒng))、FAS、ACS、CCTV 等。

(二)國內(nèi)綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展情況

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用時(shí)間為上世紀(jì)末本世紀(jì)初，不過十年的歷史，2003年以后得到快速發(fā)展。

北京地鐵13號(hào)線，2000年系統(tǒng)開始建設(shè)，2003年初商業(yè)營運(yùn)。構(gòu)建以PSCADA為基礎(chǔ)的包含BAS和FAS專業(yè)相關(guān)信息的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，這是我國軌道交通綜合自動(dòng)化開始的起步階段。

北京地鐵1號(hào)線，2002年系統(tǒng)開始建設(shè)，2004年底開通。構(gòu)建了EMCS(車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))、FAS、PSCADA的集成平臺(tái)，由國內(nèi)集成商獨(dú)立完成與人機(jī)界面體系設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控功能，軌道交通綜合自動(dòng)化已進(jìn)入發(fā)展階段。

廣州地鐵3、4號(hào)線，2003系統(tǒng)開始建設(shè)，2005開通。構(gòu)建了全面、完備的地鐵信息共享集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) EMCS、FAS、PSCADA、SG、PA、AFC(售檢票系統(tǒng))、ACS、PSD(屏蔽門)等12個(gè)子系統(tǒng)的互聯(lián)。從集成與互聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)量及容量分析，屬于地鐵大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)。規(guī)范化接口開發(fā)與管理，意味著我國城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)已逐步走向成熟階段。

三、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成

應(yīng)用城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求［3］是:保障乘客安全，提供各子系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)和事件聯(lián)動(dòng)，提高對事件的反應(yīng)能力和速度，增強(qiáng)軌道交通對各種災(zāi)害的抵御能力;保障行車，提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，保證各子系統(tǒng)采用相同的基本運(yùn)行參數(shù);提高運(yùn)營管理效率，提供統(tǒng)一的維護(hù)和運(yùn)行平臺(tái)，保障設(shè)備維護(hù)計(jì)劃與運(yùn)營計(jì)劃的協(xié)調(diào);節(jié)能降耗，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式，降低能耗及運(yùn)營成本;作為營運(yùn)線路的信息中心，為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化管理和上層管理部門提供統(tǒng)一的信息渠道和接口。

根據(jù)國內(nèi)外綜合監(jiān)控相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平，結(jié)合我國城市軌道交通運(yùn)營管理要求和習(xí)慣，以及國內(nèi)系統(tǒng)集成單位的工程技術(shù)條件和工程建設(shè)管理水平，城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成分為:中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)及車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)［1］。以上海軌道交通7號(hào)線為例，下圖顯示出了城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成。

中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、各種工作站、綜合顯示屏、打印機(jī)、不間斷電源、通信處理機(jī)等組成，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器、通信處理機(jī)采用冗余配置;中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對全線的行車、環(huán)境、災(zāi)害、客流、供電、服務(wù)及車站主要設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)控，并根據(jù)不同情況啟動(dòng)相應(yīng)的預(yù)設(shè)工作模式和應(yīng)急預(yù)案，協(xié)調(diào)全線各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。

車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、工作站、不間斷電源、通信處理機(jī)、綜合后備盤及打印機(jī)等組成，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、通信處理機(jī)采用冗余配置，車輛基地的服務(wù)器與工作站可作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的備用中心使用。車站級(jí)監(jiān)控是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的基本運(yùn)行單位，其功能包括直接監(jiān)控和運(yùn)行聯(lián)動(dòng)兩部分，直接監(jiān)控功能在值班員工作站上實(shí)現(xiàn);運(yùn)行聯(lián)動(dòng)功能由相應(yīng)的事件觸發(fā)產(chǎn)生，其中部分要在值班員工作站上確認(rèn)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的現(xiàn)場設(shè)備采用現(xiàn)場總線接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)車站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或通信處理機(jī)，應(yīng)通過骨干網(wǎng)例如圖示“傳輸系統(tǒng)”將綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級(jí)監(jiān)控網(wǎng)、車站級(jí)監(jiān)控網(wǎng)連接構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò);中央級(jí)監(jiān)控網(wǎng)、車站級(jí)監(jiān)控網(wǎng)采用冗余的工業(yè)以太網(wǎng)或冗余的商用以太網(wǎng);在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)建立網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)及培訓(xùn)系統(tǒng)等功能系統(tǒng)［1］。

四、綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個(gè)注意事項(xiàng)

(一)建設(shè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的第一關(guān)鍵點(diǎn)

由于城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)剛剛在國內(nèi)應(yīng)用時(shí)，軟件是一個(gè)瓶頸，加上國外軟件供貨商的渲染，一直以來很多人誤認(rèn)為綜合監(jiān)控系統(tǒng)成功的最關(guān)鍵點(diǎn)是軟件平臺(tái)的選擇。該系統(tǒng)軟件固然重要，但它僅僅是系統(tǒng)集成商應(yīng)用的系統(tǒng)集成工具。

地鐵綜合監(jiān)控工程中，業(yè)主與系統(tǒng)集成商簽訂合同，業(yè)主對軟件供貨商并無直接制約的關(guān)系。系統(tǒng)集成商自始至終是工程的領(lǐng)導(dǎo)者［4］，系統(tǒng)集成商必須履行如下職責(zé):與業(yè)主反復(fù)溝通，將綜合監(jiān)控系統(tǒng)的需求用技術(shù)規(guī)格書固化下來;主持?jǐn)?shù)次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)將工程詳細(xì)設(shè)計(jì)完成;主持接口管理、接口開發(fā)、接口測試、調(diào)試與驗(yàn)收;對單系統(tǒng)調(diào)試以及至為關(guān)鍵的總聯(lián)調(diào)負(fù)總責(zé);保證綜合監(jiān)控系統(tǒng)真正地為營運(yùn)良好服務(wù)負(fù)總責(zé)。

系統(tǒng)集成商在全面完成構(gòu)建地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程的同時(shí)，要不斷檢驗(yàn)、修改軟件，并將應(yīng)用軟件平臺(tái)作為工具組態(tài)出工程的全部人機(jī)界面體系，有能力的系統(tǒng)集成商應(yīng)開發(fā)出大量綜合監(jiān)控軟件構(gòu)成自己的應(yīng)用核心技術(shù)。

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成

總之，綜合監(jiān)控實(shí)施過程中任何重大的活動(dòng)都是由系統(tǒng)集成商組織協(xié)商的。系統(tǒng)集成商才是綜合監(jiān)控系統(tǒng)成敗的第一關(guān)鍵點(diǎn)。

(二)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能定位問題

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能定位一直是工作實(shí)踐中的難點(diǎn)。

1.理念仍停留在子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營的管理模式中。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的采用必然會(huì)改變集成子系統(tǒng)的工作范圍和工作方式。有人認(rèn)為新技術(shù)會(huì)打掉自己的飯碗，或認(rèn)為搞綜合監(jiān)控會(huì)削弱本專業(yè)的“優(yōu)勢”。雖然工程實(shí)踐證明綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用使大家工作在易于管理的信息共享的平臺(tái)上，特別是在防災(zāi)模式、阻塞模式等特殊情況下系統(tǒng)的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，極大地減輕了管理人員和操作人員的負(fù)擔(dān)。所以，應(yīng)及時(shí)調(diào)整理念，在管理實(shí)踐中提高對系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

2.功能定位必須保證綜合監(jiān)控系統(tǒng)主業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，避免堆積信息。根據(jù)國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)營的幾個(gè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和教訓(xùn)，其功能定位應(yīng)滿足全面實(shí)現(xiàn)運(yùn)營所需的功能包括聯(lián)動(dòng)功能，又要具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，應(yīng)保證運(yùn)營密切相關(guān)的信息被準(zhǔn)確采集，不可以不分輕重緩急，兼收并蓄地堆積信息，避免使系統(tǒng)必要地加重?cái)?shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定也不必要的信息不應(yīng)接入。

3.功能定位及工程范圍要與本地工程管理制度相適應(yīng)。系統(tǒng)如采用深度集成方式時(shí)，F(xiàn)AS作為集成子系統(tǒng)，但有相當(dāng)多的地方消防部門不認(rèn)同，故無法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)前應(yīng)結(jié)合相關(guān)的規(guī)章制度征得相關(guān)部門的同意。

(三)重視軟件及服務(wù)價(jià)值

根據(jù)國家相關(guān)政策要求，地鐵機(jī)電設(shè)備國產(chǎn)化率必須達(dá)到70%。軟件平臺(tái)在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中有較大的比重，軟件平臺(tái)必須實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。綜合監(jiān)控系統(tǒng)有上千幅人機(jī)界面、數(shù)十萬信息點(diǎn)組態(tài)，大量的聯(lián)動(dòng)和定制功能需要開發(fā)。軟件的開發(fā)均建立在穩(wěn)定合理的用戶需要之上，而缺乏實(shí)施經(jīng)驗(yàn)、過于保守地參照既有線路獨(dú)立系統(tǒng)模式，使建立穩(wěn)定用戶需求非常困難。因此，合理定制并力求穩(wěn)定的用戶需求，是設(shè)計(jì)的核心;系統(tǒng)軟件科學(xué)的開發(fā)管理，軟件開發(fā)的按期高質(zhì)量發(fā)布是實(shí)施關(guān)鍵;作為大型實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，嚴(yán)格版本控制，減少臨時(shí)軟件升級(jí)包、維持軟件版本的完整性也是比較重要的環(huán)節(jié)。

五、結(jié)論

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)走過大約十年路程，經(jīng)過多方的不斷努力，已被廣泛運(yùn)用到工程實(shí)踐中，已成為軌道交通自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，綜合監(jiān)控系統(tǒng)必將在前進(jìn)和發(fā)展中克服各種困難，向著集成度更高、智能化更強(qiáng)、功能更加豐富的新型系統(tǒng)邁進(jìn)，成為城市軌道交通運(yùn)營最重要的工具。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50636－2010)［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，2011.

［2］馬克剛，馬小兵，趙宇.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)可靠性評(píng)估體系框架［J］.都市快軌交通，2010，(1).

［3］溫玉君，戴孫放.綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用［J］.2010，(9).

［4］魏曉東.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵問題分析［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2009，(6):17.

On the Composition and Application of Urban Track Traffic Integrated Monitoring System

YANG Ruo－ning

From the significance of the urban mass transit integrated supervision control system，combined with the development of integrated supervision control system in and abroad，this paper explained the composition of the urban mass transit integrated supervision control system and pointed several attention points in the application of the integrated supervision control system.

Urban track traffic;Integrated monitering system;composition;notes

U231.92

A

1009－5152(2011)03－0053－04

2011－08－01

陽若寧(1963－ )，女，湖南廣播電視大學(xué)教授。