地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)應用技術(shù)研究
閱讀：863發(fā)布時間：2011-8-9
以往國內(nèi)地鐵各機電系統(tǒng)一般是分立設置，獨立治理，存在系統(tǒng)資源共享難題，不利于維護治理等缺點。跟著自動化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的地鐵線路開始考慮和實施綜合監(jiān)控系統(tǒng);通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)同一的軟硬件平臺，實現(xiàn)資源共享、互聯(lián)互通、設備集中治理和維護，以及對子系統(tǒng)故障的監(jiān)測，并為緊急情況下事件的處理提供全面而及時的信息和控制能力，進步地鐵整體運營調(diào)度治理水平。
1車站運行治理機制
根據(jù)車站運營使用的需要，車站治理一般有兩種方式：一種為車站平行運營模式，其車站設備之間的聯(lián)接多采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu);另一種為車站組群運營模式，即中心級治理軸心站、軸心站治理衛(wèi)星站方式，其車站設備之間的聯(lián)接多采用兩層星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)。深圳地鐵3號線兩層星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。車站組群運營模式既可節(jié)省運營職員，進步運營工作效力，還可降低建設本錢。如深圳地鐵3號線車站組群運營模式設計，選取規(guī)模大、客流量高的車站為軸心站。每一軸心站將會治理2~3個臨近衛(wèi)星站。軸心站設有冗余服務器。衛(wèi)星站不設置服務器，功能由所屬軸心站服務器實現(xiàn)。
一般情況下，軸心站綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有本站及所管轄衛(wèi)星站設備的監(jiān)督、確認報警和控制功能;而衛(wèi)星站綜合監(jiān)控系統(tǒng)只對本站設備進行監(jiān)督，不能進行控制及確認報警。在特殊情況下，當軸心站授予控制權(quán)給衛(wèi)星站后，衛(wèi)星站綜合監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)督和控制本站設備以及確認報警，而軸心站綜合監(jiān)控系統(tǒng)對該衛(wèi)星站設備只有監(jiān)督功能，不能進行控制及確認報警。軸心站綜合監(jiān)控系統(tǒng)可個別選取本站及所管轄的衛(wèi)星站的車站控制權(quán);而衛(wèi)星站綜合監(jiān)控系統(tǒng)只可選取本站的車站控制權(quán)，并需要軸心站先授予控制權(quán)。這樣可確保操縱員的正當*性，可避免不同地點的操縱員同時操縱而產(chǎn)生沖突。
2系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)主要由中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（包括綜合后備盤）及綜合監(jiān)控骨干網(wǎng)等組成。
2.1中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)由中心監(jiān)控網(wǎng)絡、運營控制*（OCC）冗余實時服務器、冗余歷史服務器、磁盤陣列、磁帶記實裝置、各類操縱員工作站（總調(diào)工作站、電調(diào)工作站、環(huán)調(diào)工作站、維調(diào)工作站）、冗余的互統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)裝置（FEP前端處理器或通訊控制器）、不中斷電源、打印機、網(wǎng)絡治理系統(tǒng)（NMS）、大屏幕系統(tǒng)（OPS）等組成，用于監(jiān)督全線各車站（包括車輛段）的各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)，完成中心級的操縱控制功能。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)在中心監(jiān)控*設立中心級監(jiān)控網(wǎng)絡治理工作站。中心級監(jiān)控網(wǎng)絡的核心是冗余配置的以太網(wǎng)交換機。中心監(jiān)控網(wǎng)絡為冗余1000/10000Mbit/s交換機構(gòu)成的以太網(wǎng)，符合IEEE802.3尺度，采用TCP/IP協(xié)議。
2.2車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)
車站級監(jiān)控系統(tǒng)與車輛段監(jiān)控系統(tǒng)分別位于車站、車輛段。車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)由車站監(jiān)控網(wǎng)絡、車站服務器、車站（或車輛段）操縱員工作站、前端處理器、雙屏值班站長操縱站、雙屏值班員操縱站、車站互統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)裝置（FEP）、打印機、綜合后備盤（IBP）等組成，用于監(jiān)督車站各子系統(tǒng)的運行狀態(tài)，完成車站級的操縱控制功能。車站監(jiān)控網(wǎng)絡為冗余1000Mbit/s交換機構(gòu)成的以太網(wǎng)，符合IEEE802.3尺度，采用TCP/IP協(xié)議。
2.3綜合監(jiān)控骨干網(wǎng)
通訊骨干網(wǎng)是連接車站級監(jiān)控系統(tǒng)和中心級監(jiān)控系統(tǒng)的主干傳輸通道，它將中心級監(jiān)控系統(tǒng)、車站級監(jiān)控系統(tǒng)和車輛段監(jiān)控系統(tǒng)連接為一有機整體。早期海內(nèi)地鐵監(jiān)控網(wǎng)絡大多基于同步數(shù)字分級（SDH）或異步傳輸模式（ATM）通訊方式。而今跟著通信技術(shù)的發(fā)展，大多采用單獨光纖通道組建綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)，即開放式傳輸網(wǎng)（OTN）通訊方式。根據(jù)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸要求，現(xiàn)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡節(jié)點。
2.4綜合后備盤
車站車控室設置綜合后備盤（IBP），實現(xiàn)緊急情況下（劫難及梗阻）相關(guān)重要設備的后備控制功能。根據(jù)不同站設備配置和車控室布置不同，宜采用一站一設計構(gòu)思。每個車站控制室IBP柜、工作臺的外形尺寸都應根據(jù)房間尺寸專門定制，控制室不僅要有的車站控制功能，而且在整體美觀方面也有很高的尺度。
3系統(tǒng)集成方案
早期地鐵車站控制室的各系統(tǒng)都有自己的治理工作站，一般包括常規(guī)機電設備監(jiān)控系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)（PIS）、防災報警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)（PAS）等的工作站。而一般的地鐵車站通常只設置2名車站值班職員，要負責監(jiān)管如斯多的機電設備，需要不斷在各系統(tǒng)工作站的液晶顯示（LCD）間切換，工作強度大。為了利便運營的集中操縱，產(chǎn)生了地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運用需求。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用集成和互聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)通常，采用集成的子系統(tǒng)主要有：電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS），火災報警系統(tǒng)（FAS），屏蔽門（PSD）或安全門（SD）系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)（ACS）;采用互聯(lián)的子系統(tǒng)主要有：信號（SIG）系統(tǒng)，自動售檢票（AFC）系統(tǒng)，閉路電視（CCTV）系統(tǒng)，廣播（PA）系統(tǒng)，PIS，車載信息與安全防災系統(tǒng)，無線通訊系統(tǒng)，時鐘（CLK）系統(tǒng)。
根據(jù)筆者對目前海內(nèi)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)實施情況的調(diào)研來看，從集成系統(tǒng)的范圍和集成深度，系統(tǒng)集成方案可分為以下4種。可根據(jù)建
設規(guī)模、本錢控制以及運營模式的需要選擇實施不同的方案。
3.1信息集成方案
信息集成就是留存目前各系統(tǒng)的分立局面，利用各系統(tǒng)提供的開放式數(shù)據(jù)接口，增加相應的數(shù)據(jù)收集、存儲、分發(fā)和處理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)間的快速指揮。如南京地鐵2號線采用信息集成方案，暫考慮只監(jiān)督不控制。
3.2部門淺集成方案
該方案對部門軟硬件平臺接近的系統(tǒng)進行集成，其長處是技術(shù)成熟、輕易實施、工程投資增加不大。該方案以知足各集成系統(tǒng)的正常功能為主，但因為集成的范圍有限，對進步地鐵系統(tǒng)整體運營操縱利便效果不大。如重慶輕軌的FAS、BAS系統(tǒng)，深圳地鐵一期工程的FAS+機電設備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）+SCADA都可以看做這種集成方式。
3.3準集成方案
準集成是將除通訊、信號和自動售檢票系統(tǒng)外的大多數(shù)支撐系統(tǒng)集成為一個系統(tǒng)。該集成方案中各設備系統(tǒng)的軟硬件平臺接近，輕易實施，改善了目前各系統(tǒng)分散零亂的局面。如廣州市軌道交通3、4號線已采用了這種集成方式，為這種集成方式提供了實施經(jīng)驗。
3.4深度集成方案
該集成將地鐵的全部配套系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)集成為一個系統(tǒng)，是一種理想的集成方式，但涉及面太廣，工程實施難度大。該方案中綜合監(jiān)控系統(tǒng)完成各子系統(tǒng)的操縱、治理功能，使各子系統(tǒng)真正融入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，簡化了各子系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸環(huán)節(jié)和系統(tǒng)間的接口，有利于系統(tǒng)的接口尺度化和保證明時性。正在實施中的廣州地鐵5號線、北京地鐵5號線、成都地鐵1號線、深圳地鐵3號線等均采用這種集成模式，但目前還未建成投入運營。香港地鐵、新加坡地鐵有較成功的*深度集成實施運用經(jīng)驗，可供內(nèi)地地鐵建設鑒戒。
對于以上4種集成方案，筆者以為：與安全有關(guān)的系統(tǒng)宜采用準集成或深度集成的方式，在一個工作站界面上報警時彈出圖形界面并有聲光提示，能完成相關(guān)的操縱;只與運營治理有關(guān)的系統(tǒng)人機界面，宜采用信息集成或部門淺集成的方式，用輔助工作站實現(xiàn)對地鐵全局各子系統(tǒng)實時信息的把握。
