軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢

孫霄

摘 要：當(dāng)前城市軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)本身工作的實(shí)際特點(diǎn)是，集成和互聯(lián)專業(yè)系統(tǒng)數(shù)量的不斷增多，差異化相對較大，現(xiàn)場設(shè)備環(huán)境相對復(fù)雜，技術(shù)發(fā)展速度相對較快，自動化的程度相對較高，要求系統(tǒng)環(huán)境的安全、穩(wěn)定、可靠性較高。城市軌道交通自動化監(jiān)控的實(shí)施和落實(shí)，通過了人工環(huán)境、分立系統(tǒng)環(huán)境到綜合監(jiān)控系統(tǒng)管理的發(fā)展經(jīng)歷。在當(dāng)前的社會發(fā)展中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)本身就是國內(nèi)軌道交通建設(shè)管理自動化監(jiān)控系統(tǒng)工作的主要方式內(nèi)容，同時也繼續(xù)向深度集成、網(wǎng)絡(luò)綜合監(jiān)控發(fā)展的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)移。為此本文結(jié)合當(dāng)前的工作實(shí)際現(xiàn)狀，全面分析軌道交通自動化發(fā)展過程中所面臨的多種問題，判斷軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)所呈現(xiàn)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)和未來的發(fā)展趨勢，以求能夠深化內(nèi)部環(huán)境結(jié)構(gòu)改革，及加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，全面樹立新型的發(fā)展模式，為后期的軌道交通自動化工作落實(shí)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;綜合監(jiān)控系統(tǒng);計算機(jī)控制

軌道交通的運(yùn)作的全面推進(jìn)，其本身的內(nèi)部工作環(huán)節(jié)都是落實(shí)在高度安全的基礎(chǔ)上所呈現(xiàn)的。為了全面明確此目的要求，除卻當(dāng)前提供可靠的工作協(xié)助設(shè)備以外，同時也對實(shí)際的工作任務(wù)內(nèi)容實(shí)施全面的監(jiān)控和系統(tǒng)的管理，讓其本身的運(yùn)作都能在相對穩(wěn)定的控制范圍之內(nèi)，繼而有效的確保軌道交通的運(yùn)作的安全性和穩(wěn)定性，由此觀之此工作本身也是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)手段。監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)全面增進(jìn)了軌道交通運(yùn)作過程中存在的安全性，以乘客的舒適度為目的，通過監(jiān)控的分析研究，全面判斷了當(dāng)前乘客的需求，提升了乘客乘坐的安全性，將可能存在的災(zāi)害損失問題減少到最低的程度。

1 軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)的核心特點(diǎn)

1.1 受監(jiān)控的設(shè)備內(nèi)容復(fù)雜多樣

軌道交通設(shè)備本身具備一定的自動化發(fā)展趨勢，連續(xù)化工作模式，以數(shù)量繁多，涉及內(nèi)容廣泛、點(diǎn)多面廣、專業(yè)性強(qiáng)等多種特點(diǎn)內(nèi)容，其本身的重要組成部分包含有車輛主體結(jié)構(gòu)，車輛本身包含交流車和直流車，這兩種車有著不同的設(shè)計制造公司，其本身也因?yàn)橹圃焐a(chǎn)模式中的區(qū)分，導(dǎo)致最后的運(yùn)行效果等各個方面有明顯的不同之處。通過供電系統(tǒng)的運(yùn)行能夠有效的對變電站進(jìn)行電力控制管理，同時可以對電力監(jiān)管以及相關(guān)電網(wǎng)等進(jìn)行管理。在機(jī)電設(shè)備中其可以進(jìn)一步分為車站、區(qū)間等各個環(huán)節(jié)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)配電設(shè)備，此外還有一些照明、警示器、監(jiān)控等設(shè)備，在其他自動化操作中還有部分自動化系統(tǒng)的設(shè)置等。通信的主要作用就是實(shí)現(xiàn)信息的無線傳輸，是一種由廣播、時鐘、電源等等內(nèi)容作為傳輸?shù)慕Y(jié)合，為后期的運(yùn)營發(fā)展提供較穩(wěn)定的工作模式，提升傳輸效果。信號設(shè)備，其本身就是軌道交通運(yùn)行線路上的一個主要的只指揮列車系統(tǒng)，其工作的核心主要依靠兩列車自行運(yùn)動的狀態(tài)、列車自動保護(hù)裝置，由于列車本身的自動運(yùn)行系統(tǒng)、自動保護(hù)系統(tǒng)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)等等都將會組成一定的空間系統(tǒng)環(huán)境。

1.2 所涉及到的設(shè)備和子系統(tǒng)相對較多

由于城市軌道交通運(yùn)作過程中，所有所涵蓋的設(shè)備種類相對較多，專業(yè)性相對較高，為了保證這些設(shè)備的有序運(yùn)作和穩(wěn)定推進(jìn)，作為管理人員就應(yīng)當(dāng)對這些設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行去那面監(jiān)控管理，其工作主要涵蓋有ATS、BSA、PSCADA、FAS、PSD、AFC、ASC等系統(tǒng)，在通信系統(tǒng)中涉及到無線廣播、數(shù)字信息、電視等通信內(nèi)容。

1.3 要求系統(tǒng)安全且穩(wěn)定

作為一種較為系統(tǒng)的技術(shù)手段，軌道交通信號系統(tǒng)本身在提升交通運(yùn)輸效率的基礎(chǔ)上，來提高行駛安全性以及為乘客提供滿意的服務(wù)體驗(yàn)。信號系統(tǒng)的根本作用是對所有列車的行駛情況等進(jìn)行管控，關(guān)系著乘客的乘車安全，也就是說需要考慮到一旦出現(xiàn)運(yùn)行問題或者其他故障，此時需要最大程度的保證乘客的安全，防止出現(xiàn)危險事故的發(fā)生，或者損害乘客的財產(chǎn)安全。在當(dāng)前的市場環(huán)境中所使用的軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)是按照國際相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中的要求進(jìn)行實(shí)施，同時也是整個軌道交通運(yùn)行安全評價的基本準(zhǔn)則。分析國外所實(shí)施的各種評價檢測標(biāo)準(zhǔn)，基本上都是基于IEC來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，并且在具體內(nèi)容中還增加了以鐵路信號為主的標(biāo)準(zhǔn)要求，其本身包含了四個方面的主要內(nèi)容，即鐵路應(yīng)用模式下的安全顧凡說明要求、安全相關(guān)電子系統(tǒng)、自動防護(hù)系統(tǒng)、通信處理系統(tǒng)。

對于聯(lián)系運(yùn)作的系統(tǒng)內(nèi)容，這項(xiàng)規(guī)定的主要內(nèi)容是通過危險的定量分析評估來全面確定功能安全的綜合水平內(nèi)容，將其劃分為四個層級，籠統(tǒng)的將其稱之為安全綜合水平。安全系統(tǒng)的具體標(biāo)準(zhǔn)為自動化系統(tǒng)每小時發(fā)生失效情況的概率不超過百萬分之一。這類系統(tǒng)的危險失效往往會導(dǎo)致人員那本身的身體受到傷害，健康情況受到危害，設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞或是環(huán)境狀態(tài)下所呈現(xiàn)的嚴(yán)重破壞裝填，其本身的設(shè)計、制造和安裝施工本身都應(yīng)當(dāng)遵循IEC標(biāo)準(zhǔn)為主。尤其在現(xiàn)有的AIP操作中，最終的決策都應(yīng)當(dāng)采用2/3的表決機(jī)制模式，SIL達(dá)到4級以上。IEC的定義規(guī)范了系統(tǒng)內(nèi)部的安全性、穩(wěn)定性和可靠性的指標(biāo)。在衡量系統(tǒng)可靠性的過程中，其本身將會由無故障和平均修復(fù)的時間作為決定依據(jù)。軌道交通的工作過程中，所有的運(yùn)營狀態(tài)要始終保持在一個相對穩(wěn)定的環(huán)境之中，不會因?yàn)槎喾N故障問題對監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這類系統(tǒng)而本身的指標(biāo)必須在規(guī)范的要求基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)。在正常的狀態(tài)下，系統(tǒng)所配備的各種服務(wù)器、設(shè)備等都要盡可能配備完善，以此保證最終的處理質(zhì)量符合工作基礎(chǔ)要求。

1.4 自動化水平逐漸提升

城市軌道交通運(yùn)輸?shù)母咝Оl(fā)展，主要是為了有效地應(yīng)對當(dāng)前城市環(huán)境之中呈現(xiàn)的交通擁擠情況，對于城市的生態(tài)環(huán)境也是有直接的保護(hù)，并且對城市交通壓力有著重要的緩解作用。軌道交通相比起其他交通體系來說更加復(fù)雜，難度較高，包括各個專業(yè)領(lǐng)域的知識技術(shù)，所實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)主要含有控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)容的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段。隨著這些技術(shù)手段的長足發(fā)展，為了有效地應(yīng)對軌道交通控制系統(tǒng)一體化的問題奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。在當(dāng)前的市場環(huán)境中，我國的各個地鐵企業(yè)在實(shí)施建設(shè)和運(yùn)營時就已經(jīng)有非常多的經(jīng)驗(yàn)積累，同時按照國內(nèi)外的地鐵監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù)方案等進(jìn)行分析，能夠在國內(nèi)地鐵監(jiān)管中設(shè)計使用更加先進(jìn)的監(jiān)管系統(tǒng)，將各個專業(yè)的子系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和集成管理，全面提升了地鐵監(jiān)控自動化的工作水平。

2 軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程

城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展最基本的目標(biāo)就是需要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，保障安全有效的乘車服務(wù)。在整體軌道交通發(fā)展的同時，相關(guān)監(jiān)管系統(tǒng)也在不斷發(fā)展和完善，先后經(jīng)過了不同的發(fā)展階段。

2.1 人工監(jiān)控系統(tǒng)

最初的地鐵監(jiān)管方式主要是借助人工來進(jìn)行管理監(jiān)督，沒有智能化的系統(tǒng)管理設(shè)備，由于特定的時代發(fā)展下的技術(shù)限制影響，供電模式、通信方式等這些監(jiān)控技術(shù)都是通過人力來完成操作，所有的信息溝通交流都是通過電話來進(jìn)行聯(lián)系的。因?yàn)檎w的技術(shù)專業(yè)能力還處于發(fā)展初期，所以各方面技術(shù)設(shè)備都不完善，整體監(jiān)控效率也不高，更多的是借助人力操作，監(jiān)管效果并不理想。

2.2 分立監(jiān)控系統(tǒng)

這項(xiàng)系統(tǒng)內(nèi)容使城市軌道交通自動化發(fā)展創(chuàng)新的一個全新的模式。在各種信息技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，逐漸開始實(shí)施自動化的監(jiān)控管理模式。在實(shí)際管理中，根據(jù)具體需要管理的模塊以及對象來進(jìn)行內(nèi)容劃分，將系統(tǒng)設(shè)置按照不同模塊要求進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)管，同時劃分各個子模塊，實(shí)施更加精細(xì)化的管理，各個模塊之間的運(yùn)行技術(shù)等都存在差異性，整個系統(tǒng)的運(yùn)行都是基于計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之上，建立起了各種相對獨(dú)立的計算機(jī)自動化系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，并且進(jìn)行中央和車站的調(diào)度劃分，通過區(qū)域劃分來實(shí)施三級控制，提高監(jiān)控效率。結(jié)合具體的監(jiān)控工作開展以及地鐵運(yùn)營情況，我們可以觀察得知。這些分立監(jiān)控系統(tǒng)本身仍舊存在以下的缺失問題。

一是，分離系統(tǒng)模式應(yīng)當(dāng)按照專業(yè)的劃分將其劃分為行調(diào)、環(huán)調(diào)、電調(diào)等不同的子系統(tǒng)模式，不同的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分別構(gòu)建，這種運(yùn)行環(huán)境的差異性將會增加系統(tǒng)內(nèi)部的軟件數(shù)量以及操作流程，給管理帶來了非常大的困難，不僅僅在實(shí)際的運(yùn)營過程中需要使用多種數(shù)量內(nèi)容，全面控制的難度較大，不僅僅的運(yùn)營中需要投入大量的系統(tǒng)維護(hù)和管理工作，增加了運(yùn)行與維護(hù)過程中的成本，且會導(dǎo)致子系統(tǒng)之間的聯(lián)系缺乏，資源的共享性缺失。二是，子系統(tǒng)內(nèi)容一般都以分離的獨(dú)立系統(tǒng)，這時所有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間不能完全實(shí)現(xiàn)連鎖關(guān)系內(nèi)容，且最終的可靠性較低，尤其要實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件和災(zāi)害的狀態(tài)下，最終的聯(lián)動難度相對較高，導(dǎo)致運(yùn)營的效率相對較低。最終的救災(zāi)水平質(zhì)量無法滿足具體的使用需求。三是，根據(jù)實(shí)際的車輛運(yùn)行以及調(diào)度管理，一旦遇到災(zāi)害，這種管理方式整體比較零散，沒有構(gòu)建一個綜合系統(tǒng)的集中管理系統(tǒng)，無法及時有效的集中收集和綜合處理各個數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致行車和救災(zāi)調(diào)度的工作效率受到限制。

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及發(fā)展趨勢

軌道交通運(yùn)營管理中，實(shí)際調(diào)度管理雖然可以分為不同系統(tǒng)的運(yùn)行操作，但是總的來說是一個完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如果出現(xiàn)某個問題，必須在一個相對有限的時間內(nèi)通過系統(tǒng)之間的邏輯連鎖關(guān)系模式處理已經(jīng)發(fā)生的具體時間，而這也本身就是分立系統(tǒng)的根本缺陷所呈現(xiàn)的內(nèi)容。按照這些存在的問題進(jìn)行分析討論之后能夠發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段調(diào)度管理的根本目標(biāo)就是將內(nèi)部各個子模塊進(jìn)行綜合統(tǒng)一管理。同時隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的全面發(fā)展，對城市軌道交通的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的工作要求，管理人員本身也要求將所有的工作更為直觀簡單清晰的呈現(xiàn)出來，繼而有效的掌握當(dāng)前系統(tǒng)的工作運(yùn)作狀態(tài)，同時也會進(jìn)一步提高這些系統(tǒng)的集成性。在軌道交通系統(tǒng)中各個功能模塊都在發(fā)展和完善房中，所以能夠有效改善整體系統(tǒng)的管理質(zhì)量，提高監(jiān)控效率，計算機(jī)、自動控制、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、通信模式以及數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù)高速發(fā)展，這也為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的提供了一定的技術(shù)保障。

整個監(jiān)控系統(tǒng)中最主要的就是系統(tǒng)設(shè)計中涉及到的各個硬件設(shè)備和軟件配置，無論是使用電力監(jiān)控方式還是使用機(jī)電設(shè)備監(jiān)控模式，無論是行車調(diào)度監(jiān)控模式還通信監(jiān)控模式，都始終建立在一個相對統(tǒng)一的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺之上，以一個統(tǒng)一的軟件管理體系為主體進(jìn)行支撐管理?？梢园凑障到y(tǒng)的具體使用情況將其分為中央、車站、前置接口三部分內(nèi)容，通過這種內(nèi)容劃分可以實(shí)施更加針對性的監(jiān)控管理，提高信息獲取效率，加快各個信息資源的交流傳遞，是一種非常高效的信息的互通方式。由此觀之，綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容不僅僅又花了分立系統(tǒng)在調(diào)度過程中的缺失，同時也成為了當(dāng)前軌道交通調(diào)度自動化發(fā)展模式創(chuàng)新的必然效果。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的有效實(shí)現(xiàn)是以統(tǒng)一的軟硬件平臺為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，維護(hù)工作人員主要是以維護(hù)系統(tǒng)為核心，極大程度的壓降了運(yùn)營維護(hù)工作的工作質(zhì)量，各種調(diào)度員都能以一套完整的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，確保人機(jī)界面的內(nèi)容和具體的操作方式相統(tǒng)一，讓最終的運(yùn)營培訓(xùn)工作變得更加的便捷。其次調(diào)度的操作本身與地理位置環(huán)境無關(guān)，綜合的監(jiān)控系統(tǒng)以分布式的結(jié)構(gòu)為主體，確保了任何一個位置通過授權(quán)都能完成調(diào)度工作。

當(dāng)前城市軌道交通建設(shè)本身受到科技發(fā)展速度和技術(shù)手段的影響逐漸的實(shí)現(xiàn)著自動化的發(fā)展模式，除卻了綜合監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目內(nèi)交通軌道自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之外，其本身的綜合監(jiān)控系統(tǒng)深度集成化管理。主要以縱向管理集成子系統(tǒng)的工作數(shù)量和縱向分析繼承的工作層次為主。在未來的發(fā)展中綜合監(jiān)控系統(tǒng)的路網(wǎng)化管理和綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施將會成為一種主流，發(fā)揮著重要的影響作用，能夠有效推動整個城市軌道交通的建設(shè)發(fā)展。

4 總結(jié)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的全面建立和充分落實(shí)，已經(jīng)逐漸成為了當(dāng)前國際發(fā)展的主流技術(shù)手段，這也是當(dāng)前我國城市軌道交通系統(tǒng)自動化發(fā)展的主要趨勢。地鐵運(yùn)營管理人員結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際工作現(xiàn)狀，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的分析和建立，對地鐵內(nèi)部的各項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)營綜合管理，實(shí)現(xiàn)維護(hù)管理工作的有效落實(shí)，最大程度的提升了當(dāng)前的工作質(zhì)量和工作成效。內(nèi)部城市實(shí)施軌道交通建設(shè)的過程中，也應(yīng)當(dāng)與當(dāng)前城市環(huán)境的實(shí)際內(nèi)容和投資現(xiàn)狀規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步統(tǒng)籌分析管理，增進(jìn)系統(tǒng)評價，以適合的方式實(shí)施綜合監(jiān)控管理，以此全面深化內(nèi)部的管理改革，提升軌道自動化運(yùn)營質(zhì)量，降低當(dāng)前運(yùn)營管理過程中存在的主要矛盾問題，深化發(fā)展思索，為后期的城市化建設(shè)發(fā)展提出一定的建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱滬生，畢湘利.上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)中若干問題的探討[J].城市軌道交通研究，2005（2）：1-5.

[2]徐杰，劉春煌，李平，等.城市軌道交通系統(tǒng)信息共享平臺研究[J].城市軌道交通研究，2005（2）：35-39.