城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)布局研究

張光建 馮天麒

摘要：為使新建城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS提供安全可靠的布局設(shè)計，分析了城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各部分組成功能及部署方式，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建出合理的綜合監(jiān)控系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)以及布局形式，以達到增強綜合監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度統(tǒng)一性的目的。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;綜合監(jiān)控;布局

Abstract：It provided a safe and reliable layout design for ISCS of new urban rail transit.The function and deployment mode of each part of integrated supervisory and control system for urban rail transit were analyzed.On this basis，a reasonable framework and layout of integrated supervisory and control system was constructed to enhance the scheduling unity of integrated supervisory and control system.

Key words：urban rail transit;integrated supervisory and control system;layout

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)綜述

隨著國家城鎮(zhèn)化的進程步伐加快，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的城市內(nèi)交通需求，城市軌道交通（簡稱城軌）的建設(shè)被逐漸提上日程。然而，城市軌道交通具有客流大、設(shè)備多的特征，如此龐大的人群和設(shè)施設(shè)備，如果只依靠人力去監(jiān)督，不容易實現(xiàn)。因而城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城軌建設(shè)的過程中是非常重要的一環(huán)，高度的自動化水平，能提升各個地鐵區(qū)域資源融合和監(jiān)控之間的有效溝通，在整個大設(shè)備的監(jiān)督下，促進城市軌道交通安全、有效的運營。

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)（IntegratedSupervisory and Control System，ISCS）應用多樣的自動化技術(shù)形式，通過關(guān)聯(lián)與集成機電系統(tǒng)，整合各類有效的信息，對機電設(shè)備進行集中監(jiān)視與控制[1]。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應用提高了城市軌道交通系統(tǒng)的安全性，乘客的舒適性。將軌道全線的各個子系統(tǒng)有機的整合成一個聯(lián)動體，在災害突發(fā)時，能及時有效地疏散乘客，提高了便利性[2]。ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括：自動售檢票系統(tǒng)（Automatic Fare Collection System，AFC）、乘客信息系統(tǒng)（Passenger Information System，PIS）、閉路電視（Closed Circuit Television，CCTV）、廣播系統(tǒng)（Public-address System，PA）、時鐘系統(tǒng)（Clock，CLK）、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，ATS）、火災報警系統(tǒng)（Fire Alarm System，F(xiàn)AS）、環(huán)控系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）、電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）、門禁系統(tǒng)（Access Control System，ACS）、屏蔽門系統(tǒng)（Platform Screen Doors，PSD）等，有機分散的布局在運營控制中心（Operating Control Center，OCC）、線路車站和車輛段中，服務于整個城市軌道交通系統(tǒng)。

2 ISCS機電設(shè)備功能需求分析

綜合監(jiān)控系統(tǒng)承擔著監(jiān)控功能，在整個城軌系統(tǒng)中扮演著重要角色。各大系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作，統(tǒng)一調(diào)度，使得城軌系統(tǒng)效率、安全及服務水平得以提高[3]。下圖1所示是城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS組成框架圖。

AFC為系統(tǒng)基于通信、自動化、網(wǎng)絡(luò)和計算機等技術(shù)，實現(xiàn)軌道交通售檢票、計費、收費、統(tǒng)計、管理和清分等全過程的自動化系統(tǒng)[4]。AFC系統(tǒng)布局在每個車站的出入口處，極大地解放了勞動力，通過系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)收集實現(xiàn)了票務管理的高度自動化，為城軌企業(yè)票務管理部門提供了適應新時代發(fā)展的協(xié)助決策分析服務[5]。如圖2所示為AFC系統(tǒng)配置。

乘客從自動售票機（Ticket Vending Machine，TVM）上購票后，經(jīng)自動檢票機（Automatic Gate Machine，AGM）進入車站付費區(qū)，車站計算機系統(tǒng)（Station Computer，SC）采集交易數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)與其他運營數(shù)據(jù)，向終端設(shè)備下達運營參數(shù)和設(shè)備控制指令[6]。BOM（Booking Office Machine）為票務處理機。信息技術(shù)是城市軌道交通自動收費系統(tǒng)最主要的技術(shù)基礎(chǔ)，從AFC系統(tǒng)的構(gòu)架來分析，與信息技術(shù)息息相關(guān)。

PIS系統(tǒng)應用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行各種各樣信息的顯示，經(jīng)控制中心、廣告編輯中心、車站綜合控制系統(tǒng)，對所需信息進行實時地制作、編輯和傳遞，通過液晶顯示器，為工作人員和乘客提供已行車運營為主兼商業(yè)廣告為輔的多媒體信息展示。功能全面，智能化管理及模塊化管理是PIS系統(tǒng)最主要的體現(xiàn)。如圖3所示是PIS體系結(jié)構(gòu)圖。

城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。中心子系統(tǒng)是PIS系統(tǒng)的核心部分，主要負責整個PIS系統(tǒng)的運營維護管理、系統(tǒng)監(jiān)控、導入外部信息和管理多媒體素材等事宜。車站子系統(tǒng)管理本站，負責用戶管理，本站的終端顯示以及播出控制等。車載子系統(tǒng)通過安裝于客車內(nèi)液晶電視等為乘客提供列車相關(guān)的實時有效的信息，而車載網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)對各種信息進行雙向傳輸。

PA系統(tǒng)是城軌運營行車組織的必要手段，具有快速響應的能力。用于對乘客進行廣播，通知列車到站、離站、時刻表變化、線路換乘、安全狀況、列車晚點等信息;在突發(fā)緊急情況或自然災害時，對乘客及時有效地進行疏散和指引，提高應急響應的能力[7]。

BAS系統(tǒng)對OCC、線路隧道和車站等區(qū)域的通風空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、給排水設(shè)備及其他機電設(shè)備進行全面有效的集中監(jiān)控和管理的綜合自動化系統(tǒng)[8]。為城市軌道交通系統(tǒng)各條線路創(chuàng)造安全可靠、舒適溫馨的乘車環(huán)境，并且具有節(jié)能高效、環(huán)?？煽康奶攸c，配合其他系統(tǒng)的運行，協(xié)調(diào)設(shè)備控制，降低設(shè)備的故障率，保障工作人員和乘客的安全。如圖4所示是BAS系統(tǒng)構(gòu)成圖。

BAS系統(tǒng)主要分布在停車場、地下車站、高架橋車站及區(qū)間隧道內(nèi)[9]。BAS系統(tǒng)可發(fā)揮城市軌道交通系統(tǒng)運營價值及效果。

FAS系統(tǒng)具有探測火災、自動判斷、早期報警、監(jiān)控消防設(shè)施設(shè)備、發(fā)布火災模式命令等作用，由火災警報觸發(fā)器件、火災報警控制裝置、手動報警裝置和火災聯(lián)動控制裝置等組成，分FAS中央級控制和FAS車站級控制。

CCTV閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵運行、調(diào)度和管理的配套設(shè)備，能使各崗位的管理和調(diào)度工作者實時地觀看到現(xiàn)場畫面，并進行實時地判斷，下達相應的指令，保證整個城市軌道交通系統(tǒng)高效安全的運營[10]。如圖5所示為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成示意圖。

ATS是城市軌道交通信號系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，利用可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)，與列車自動防護系統(tǒng)（Automatic Train Protection，ATP）和列車自動駕駛系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，ATO）組成列車自動控制系統(tǒng)（Automatic Train Control，ATC），對列車的行車運營進行監(jiān)督和控制。

CLK系統(tǒng)保證了列車可靠、準點、安全運行，顯示統(tǒng)一的標準時間信息。組網(wǎng)靈活、可靠性高、精確度高、操作簡單、美觀環(huán)保、維護簡便等是時鐘系統(tǒng)的特征。時鐘系統(tǒng)由中心母鐘控制系統(tǒng)、車站/車輛段二級母鐘系統(tǒng)組成，在線路全線執(zhí)行統(tǒng)一的定時標準。

SCADA系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)對遠方電力運行設(shè)備的監(jiān)控，來提高供電安全的運行水平，主要由電力調(diào)度端、變電所綜合自動化子系統(tǒng)和通信通道三部分構(gòu)成，用“四遙”即遙控、遙測、搖信和搖調(diào)來實現(xiàn)其監(jiān)督功能。

PSD系統(tǒng)由機械部分和電氣部分組成，作為站臺公共區(qū)域和列車軌道之間的通道，配合列車門的開啟和關(guān)閉，提供了安全、節(jié)約運營成本和舒適的功能，提高了運營效率。ACS系統(tǒng)采用智能化的出入口控制，在保證安全的前提下提高工作效率，并使得全部出入信息都有記錄，提供了安全保障。

3 ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)布局設(shè)計

ISCS分為三級控制：中心級、車站級和就地級控制?？刂浦行陌ǎ壕S調(diào)工作站、電調(diào)工作站、環(huán)調(diào)工作站、行調(diào)工作站和值班調(diào)度工作站。聯(lián)鎖集中站負責監(jiān)控本區(qū)域內(nèi)的車站，有車站值班員工作站和值班站長工作站。中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)（CISCS）組成結(jié)構(gòu)如圖6所示。

車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)（SISCS）對本車站管轄范圍內(nèi)的設(shè)施設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)控，并實時采集相關(guān)數(shù)據(jù)，供工作人員處理。車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（SISCS）組成結(jié)構(gòu)如圖7所示。

現(xiàn)場級的控制設(shè)備由中心和各車站的冗余以太網(wǎng)交換機和各站點間的光纖網(wǎng)絡(luò)等組成，ISCS單獨組網(wǎng)，一般情況下應用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)。

通過以上城市軌道交通各機電設(shè)施設(shè)備的功能研究和ISCS的三級控制分析，選用AutoCAD軟件對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)和集成關(guān)系進行布局繪制，如下圖8所示。

中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)位于OCC中，由多種設(shè)備組成。在遇緊急情況下，能夠迅速的決策并做出響應，開啟各設(shè)備之間的聯(lián)動關(guān)系，以快速應對突發(fā)事件。車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)于車站控制，實現(xiàn)所管轄區(qū)域所有機電設(shè)施設(shè)備的運行監(jiān)視，以提高車站的安全性，為乘客創(chuàng)造一個舒適良好的空間。車輛段綜合監(jiān)控系統(tǒng)位于車輛檢修基地信號樓內(nèi)，與車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成相似，因車輛段無乘客需求，因而不需要考慮與乘客相關(guān)設(shè)備的專業(yè)對接。

4 結(jié)語

從城市軌道交通系統(tǒng)的運營安全出發(fā)，對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各部分組成功能進行研究，在功能需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合ISCS的三級控制，中央級、車站級和現(xiàn)場級的綜合分析，運用AutoCAD軟件對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)架進行布局設(shè)計和研究，以對ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)形成一個整體的概念，在修建地鐵的過程中，以對系統(tǒng)進行良好可靠的布局。

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