地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中輔助決策支持系統(tǒng)的研究

李 田

南京國電南自軌道交通工程有限公司，江蘇南京 210032

由于地鐵具有空間相對封閉、人流量大且疏散困難等特點(diǎn)，一旦發(fā)生自然災(zāi)害、人為破壞、設(shè)備故障等突發(fā)事件，如果缺乏有效的應(yīng)急預(yù)案及保障預(yù)案執(zhí)行的基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境設(shè)施、機(jī)電設(shè)備、人員、組織等，將會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能是軌道交通中安全保證的核心，實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件在設(shè)備層協(xié)同應(yīng)急處理，是縮短救援時(shí)間、減少損失、減少事故影響至關(guān)重要的一環(huán)，被認(rèn)為是處理地鐵突發(fā)事件的基礎(chǔ)保障[1]。

在綜合監(jiān)控系統(tǒng)控制過程中，輔助決策支持系統(tǒng)（DSS）協(xié)助調(diào)度員在多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)中完成處置緊急情況。綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）的主要功能就是將分散孤立的各個(gè)系統(tǒng)集中成為一個(gè)整體，提高了各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合能力和地鐵運(yùn)營的整體自動(dòng)化水平，增強(qiáng)對各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力。在軌道交通系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事件，應(yīng)急預(yù)案有重要作用，DSS在處置緊急情況過程中自動(dòng)顯示相應(yīng)預(yù)案，起到了輔助的作用，保證調(diào)度員在處置突發(fā)事件時(shí)能夠自動(dòng)提示相應(yīng)信息，顯示已經(jīng)對應(yīng)操作流程，方便調(diào)度員參照操作。

DSS提供了運(yùn)營人員根據(jù)運(yùn)營策略編制場景的工具以及緊急事件監(jiān)測模塊。DSS的場景編輯工具能夠定義一系列與綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的場景并定義需要顯示的規(guī)程，當(dāng)緊急事件監(jiān)測模塊發(fā)現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)出現(xiàn)滿足觸發(fā)緊急事件條件后，將以聲光報(bào)警、閃爍等形式在操作界面上顯示出來，用來提醒調(diào)度員。此時(shí)調(diào)度員按照當(dāng)前提示操作即可逐步完成緊急事件處置。在事件的處置過程中，緊急事件監(jiān)測模塊將根據(jù)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所反映的狀態(tài)聯(lián)動(dòng)顯示與當(dāng)前緊急事件的相關(guān)的內(nèi)容。

另外，DSS模塊還可以具有規(guī)程編輯查詢功能，提供完善的目錄及全文檢索系統(tǒng)，可以方便調(diào)度員隨時(shí)查閱相關(guān)規(guī)程。

1 詳細(xì)功能

由于綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成與互聯(lián)了各相關(guān)子系統(tǒng)，例如ATS、PSCADA、BAS、FAS、ACS、PSD、CCTV、PA、TA等，收集了全部子系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)營數(shù)據(jù)，且對各子系統(tǒng)具有一定權(quán)限的控制功能，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)功能。而決策支持系統(tǒng)是基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)而來，擁有綜合監(jiān)控系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要用于在突發(fā)事件的情況下，對調(diào)度員提供極大的幫助和指導(dǎo)。通過預(yù)先定義的邏輯和處理流程，自動(dòng)在人機(jī)操作界面上提示出操作建議，幫助調(diào)度員作出正確的操作選擇。同時(shí)避免調(diào)度員在緊急情況和突發(fā)事件下因?yàn)楣ぷ魃瑁蛘哂捎谛睦砭o張而慌亂，出現(xiàn)操作失誤等情況。

決策支持系統(tǒng)應(yīng)用的事故場景及事故處理規(guī)程主要包括車站火災(zāi)規(guī)程、火災(zāi)模式恢復(fù)規(guī)程、客流突增控制規(guī)程、恐怖襲擊規(guī)程、電力局部故障規(guī)程、故障恢復(fù)規(guī)程。

DSS有獨(dú)立的操作界面，預(yù)先定義的各操作類型都包含在內(nèi)，一旦發(fā)生突發(fā)事故，調(diào)度員可借助DSS作出反應(yīng)決策。

預(yù)定義操作類型如下：輔助操作、觸發(fā)預(yù)先選定、報(bào)警分析及情況判斷、選擇不同的操作方案來解決問題、各種解決方案的仿真操作、執(zhí)行所選方案、執(zhí)行DSS輔助方案后的信息反饋

（1）這個(gè)功能模塊是為高級監(jiān)督職能而設(shè)置的。DSS主要用于在突發(fā)事件的情況下，對調(diào)度員提供幫助和引導(dǎo)。當(dāng)發(fā)生下列情況時(shí)，調(diào)度員可以尋求決策支持：狀態(tài)改變、警報(bào)、預(yù)設(shè)時(shí)間、人工選擇、定時(shí)器到時(shí)、故障代碼。

（2）DSS是實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能的重要模塊。DSS功能基于設(shè)計(jì)規(guī)則、運(yùn)營規(guī)程和數(shù)據(jù)分析，包括：車站火災(zāi)規(guī)程、火災(zāi)模式恢復(fù)規(guī)程、客流突增控制規(guī)程、400V局部故障規(guī)程、恐怖襲擊規(guī)程、惡劣天氣處理規(guī)程、故障恢復(fù)規(guī)程。

DSS靈活的在線輔助功能，加上提供方便而且簡單的配置工具，能高效地幫助調(diào)度員完成日常操作任務(wù)。決策支持系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)是基于調(diào)度的日常操作經(jīng)驗(yàn)和地鐵運(yùn)營規(guī)則，能夠正確地幫助調(diào)度員處理緊急事故，杜絕誤操作的情況。

（3）決策支持系統(tǒng)提供的功能有：操作配置、在線功能、規(guī)則庫維護(hù)。調(diào)度員可以在操作界面上進(jìn)行操作配置功能，輸入初始條件，并自定義該條件被觸發(fā)時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的所有操作；另外還可以定義這些操作為全自動(dòng)操作還是半自動(dòng)操作。

在線功能可以管理調(diào)度員在DSS中操作的步驟、對話以及視圖；一旦預(yù)定義的某個(gè)條件的被觸發(fā)，在線功能即可通過邏輯推理，若滿足條件，即執(zhí)行相對應(yīng)的操作任務(wù)列表。

規(guī)則庫維護(hù)功能則提供了一套友好且易操作的人機(jī)操作界面，可以把ISCS各子專業(yè)的規(guī)則、數(shù)據(jù)收集歸納和整理后，手動(dòng)或者自動(dòng)錄入系統(tǒng)規(guī)則庫，提高DSS的適用性和便捷性。

（4）操作順序參考信息。調(diào)度員在遇到緊急情況或者突發(fā)事件時(shí)必須按照預(yù)先定義好的規(guī)則進(jìn)行操作，有單人或者多人聯(lián)合操作的情況，所有的操作必須在規(guī)則范圍之內(nèi)。

雖然在數(shù)據(jù)庫中存儲著調(diào)度員操作的每個(gè)步驟，但是必須要有友好快捷的人機(jī)界面提供給調(diào)度員，調(diào)度員才能方便且直觀的了解該如何操作以及采取何種應(yīng)對措施。每個(gè)動(dòng)作的響應(yīng)可以是由系統(tǒng)全自動(dòng)操作，這時(shí)候調(diào)度員只需要點(diǎn)擊確定按鈕就行；若是半自動(dòng)則調(diào)度員必須對每一步操作進(jìn)行核對確認(rèn)，才能進(jìn)行下一步的操作。

與各子專業(yè)和其它部門的聯(lián)動(dòng)是應(yīng)急運(yùn)營的最大特點(diǎn)，ISCS的價(jià)值也體現(xiàn)于此。ISCS與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、廣播（PA）、視頻監(jiān)控（CCTV）等直接聯(lián)動(dòng)，可以監(jiān)視到現(xiàn)場的突發(fā)狀態(tài)，實(shí)施遠(yuǎn)程指揮。如車站發(fā)生火災(zāi)，或者隧道火災(zāi)、車輛著火等情況，這時(shí)候就涉及到應(yīng)急服務(wù)與指揮乘客疏散之間的協(xié)調(diào)配合問題，這些視頻會(huì)自動(dòng)切換到火災(zāi)現(xiàn)場，廣播自動(dòng)播放疏散語音，顯示屏也會(huì)以文字或者視頻格式顯示疏散指示，并且啟動(dòng)噴淋泵和排煙風(fēng)機(jī)等，這些一系列的操作都需要按照步驟進(jìn)行，這時(shí)候就直接體現(xiàn)到了DSS的優(yōu)點(diǎn)，協(xié)助調(diào)度員按部操作，并且能避免誤操作引起的救援失敗。

2 DSS與聯(lián)動(dòng)功能比較

2.1 聯(lián)動(dòng)功能主要用于處理系統(tǒng)故障

溝通動(dòng)作只存在于手動(dòng)操作中。沒有給調(diào)度員提供操作指南，調(diào)度員只能基于面板上存在的控制動(dòng)作或通訊動(dòng)作來執(zhí)行合適的動(dòng)作。

有三種類型的聯(lián)動(dòng)功能：自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)。前面兩種只能通過預(yù)先定義的報(bào)警/狀態(tài)觸發(fā)，后一種則由具有權(quán)限的調(diào)度員手動(dòng)觸發(fā)。

2.2 輔助決策支持系統(tǒng)

主要處理包含多個(gè)操作步驟和系統(tǒng)控制的重要事件。有權(quán)限的調(diào)度員可以選擇控制和通訊動(dòng)作。

提供操作指南。操作基于計(jì)算結(jié)果，根據(jù)從外部數(shù)據(jù)獲取的當(dāng)前信息或者從其他DSS場景觸發(fā)的事件來動(dòng)作。調(diào)度員將按照基于計(jì)算結(jié)果的每個(gè)動(dòng)作一步一步的操作，但仍可根據(jù)控制面板上存在的不同動(dòng)作自己調(diào)整執(zhí)行。

設(shè)計(jì)兩種類型的DSS：報(bào)警/事件觸發(fā)和手動(dòng)觸發(fā)。

ISCS基于已有的信息提出一個(gè)更好的動(dòng)作建議供調(diào)度員確認(rèn)。

3 實(shí)現(xiàn)方案

輔助決策支持系統(tǒng)作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的高級應(yīng)用，具有綜合監(jiān)控系統(tǒng)的分層分布性。調(diào)度員在車站以及控制中心都可以調(diào)用該功能，具有多重冗余性，不會(huì)因?yàn)橐慌_服務(wù)器或者一臺工作站的掉線影響其使用，保障了極端條件（如斷網(wǎng)、中心服務(wù)器或者車站斷線等）下的穩(wěn)定性和可用性。

DSS采用數(shù)據(jù)訂閱的方式監(jiān)視所有由場景編輯模塊定義的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)、報(bào)警等，根據(jù)場景編輯模塊定義的。

DSS是基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能（CoF）實(shí)現(xiàn)的。在決策處理系統(tǒng)預(yù)先定義好的模塊配置編輯完成后，聯(lián)動(dòng)功能可以提醒調(diào)度員對于不同的場景進(jìn)行不同的操作，甚至能夠進(jìn)行多站點(diǎn)多調(diào)度員來配合一起解決遇到的問題。同一個(gè)場景應(yīng)用聯(lián)動(dòng)可以觸發(fā)另一個(gè)場景的聯(lián)動(dòng)，不同的調(diào)度員也可以同時(shí)執(zhí)行同一個(gè)場景聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)將自動(dòng)記錄調(diào)度員的所有操作。

示例如下：一條地鐵線上順序相鄰的三個(gè)車站1、車站2、車站3，車站2與車站1和3相鄰，介于1、3車站之間。當(dāng)車站2出現(xiàn)一起列車故障，控制中心ISCS操作界面上則出現(xiàn)聲光告警，提示有一起CoF事件已經(jīng)發(fā)生，需要各專業(yè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。調(diào)度員則可以按照人機(jī)界面的提醒指示來應(yīng)對當(dāng)前事件。操作步驟如下：

（1）車站2調(diào)度員必須聯(lián)動(dòng)本站所有相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行操作；

（2）中心調(diào)度員通知消防中心及110、112和功能車；

（3）中心調(diào)度員通知車站1和車站3，協(xié)助車站2進(jìn)行乘客疏散，并且將可能造成晚點(diǎn)的列車通知給各車站。

這些操作步驟在一步進(jìn)行后才能進(jìn)行下一步操作，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)調(diào)度員只要按照提示的步驟進(jìn)行操作就可以，操作完成執(zhí)行成功后的操作將標(biāo)記為已完成。

DSS在ISCS的基礎(chǔ)上還具備規(guī)程查詢檢索功能，調(diào)度員在HMI上點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕即可打開查詢檢索窗口，預(yù)覽全部應(yīng)急事件所對應(yīng)的操作。

[1] 杜軍威，萬思軍，朱中，等.基于案例推理的綜合監(jiān)控系統(tǒng)輔助決策支持系統(tǒng)研究[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2011，26（4）：39-42.