地鐵綜合系統(tǒng)應(yīng)用

以往國(guó)內(nèi)地鐵各機(jī)電系統(tǒng)一般是分立設(shè)置，獨(dú)立治理，存在系統(tǒng)資源共享難題，不利于維護(hù)治理等缺點(diǎn)。跟著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的地鐵線路開(kāi)始考慮和實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng)；通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)同一的軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享、互聯(lián)互通、設(shè)備集中治理和維護(hù)，以及對(duì)子系統(tǒng)故障的監(jiān)測(cè)，并為緊急情況下事件的處理提供全面而及時(shí)的信息和控制能力，進(jìn)步地鐵整體運(yùn)營(yíng)調(diào)度治理水平。

車(chē)站運(yùn)行治理機(jī)制

根據(jù)車(chē)站運(yùn)營(yíng)使用的需要，車(chē)站治理一般有兩種方式：一種為車(chē)站平行運(yùn)營(yíng)模式，其車(chē)站設(shè)備之間的聯(lián)接多采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；另一種為車(chē)站組群運(yùn)營(yíng)模式，即中心級(jí)治理軸心站、軸心站治理衛(wèi)星站方式，其車(chē)站設(shè)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(hào)線兩層星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。車(chē)站組群運(yùn)營(yíng)模式既可節(jié)省運(yùn)營(yíng)職員，進(jìn)步運(yùn)營(yíng)工作效力，還可降低建設(shè)本錢(qián)。如深圳地鐵3號(hào)線車(chē)站組群運(yùn)營(yíng)模式設(shè)計(jì)，選取規(guī)模大、客流量高的車(chē)站為軸心站。每一軸心站將會(huì)治理2~3個(gè)臨近衛(wèi)星站。軸心站設(shè)有冗余服務(wù)器。衛(wèi)星站不設(shè)置服務(wù)器，功能由所屬軸心站服務(wù)器實(shí)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(shè)備的監(jiān)督、確認(rèn)報(bào)警和控制功能；而衛(wèi)星站綜合監(jiān)控系統(tǒng)只對(duì)本站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，不能進(jìn)行控制及確認(rèn)報(bào)警。在特殊情況下，當(dāng)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(shè)備以及確認(rèn)報(bào)警，而軸心站綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)該衛(wèi)星站設(shè)備只有監(jiān)督功能，不能進(jìn)行控制及確認(rèn)報(bào)警。軸心站綜合監(jiān)控系統(tǒng)可個(gè)別選取本站及所管轄的衛(wèi)星站的車(chē)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(chē)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(dāng)獨(dú)一性，可避免不同地點(diǎn)的操縱員同時(shí)操縱而產(chǎn)生沖突。

系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)主要由中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)(包括綜合后備盤(pán))及綜合監(jiān)控骨干網(wǎng)等組成。

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(luò)、運(yùn)營(yíng)控制中央(OCC)冗余實(shí)時(shí)服務(wù)器、冗余歷史服務(wù)器、磁盤(pán)陣列、磁帶記實(shí)裝置、各類(lèi)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)、冗余的互聯(lián)系統(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(jī)、網(wǎng)絡(luò)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(chē)站(包括車(chē)輛段)的各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，完成中心級(jí)的操縱控制功能。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)在中心監(jiān)控中央設(shè)立中心級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)治理工作站。中心級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的核心是冗余配置的以太網(wǎng)交換機(jī)。中心監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為冗余 1000/10000Mbit/s交換機(jī)構(gòu)成的以太網(wǎng)，符合IEEE802.3尺度，采用TCP/IP協(xié)議。

車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)

車(chē)站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)與車(chē)輛段監(jiān)控系統(tǒng)分別位于車(chē)站、車(chē)輛段。車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)由車(chē)站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、車(chē)站服務(wù)器、車(chē)站(或車(chē)輛段)操縱員工作站、前端處理器、雙屏值班站長(zhǎng)操縱站、雙屏值班員操縱站、車(chē)站互聯(lián)系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)裝置(FEP)、打印機(jī)、綜合后備盤(pán)(IBP)等組成，用于監(jiān)督車(chē)站各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，完成車(chē)站級(jí)的操縱控制功能。車(chē)站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為冗余1000Mbit/s交換機(jī)構(gòu)成的以太網(wǎng)，符合IEEE802.3尺度，采用TCP/IP協(xié)議。

綜合監(jiān)控骨干網(wǎng)

通訊骨干網(wǎng)是連接車(chē)站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的主干傳輸通道，它將中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和車(chē)輛段監(jiān)控系統(tǒng)連接為一有機(jī)整體。早期海內(nèi)地鐵監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)大多基于同步數(shù)字分級(jí)(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(dú)光纖通道組建綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)，即開(kāi)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(luò)節(jié)點(diǎn)。

地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合后備盤(pán)　　綜合后備盤(pán)

車(chē)站車(chē)控室設(shè)置綜合后備盤(pán)(IBP)，實(shí)現(xiàn)緊急情況下(劫難及梗阻)相關(guān)重要設(shè)備的后備控制功能。根據(jù)不同站設(shè)備配置和車(chē)控室布置不同，宜采用一站一設(shè)計(jì)構(gòu)思。每個(gè)車(chē)站控制室IBP柜、工作臺(tái)的外形尺寸都應(yīng)根據(jù)房間尺寸專門(mén)定制，控制室不僅要有高效的車(chē)站控制功能，而且在整體美觀方面也有很高的尺度。

系統(tǒng)集成方案

早期地鐵車(chē)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(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)(PIS)、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)(PAS)等的工作站。而一般的地鐵車(chē)站通常只設(shè)置2名車(chē)站值班職員，要負(fù)責(zé)監(jiān)管如斯多的機(jī)電設(shè)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(qiáng)度大。為了利便運(yùn)營(yíng)的集中操縱，產(chǎn)生了地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)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(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)，屏蔽門(mén)(PSD)或安全門(mén)(SD)系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)(ACS)；采用互聯(lián)的子系統(tǒng)主要有：信號(hào)(SIG)系統(tǒng)，自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)，閉路電視(CCTV)系統(tǒng)，廣播(PA)系統(tǒng)，PIS，車(chē)載信息與安全防災(zāi)系統(tǒng)，無(wú)線通訊系統(tǒng)，時(shí)鐘(CLK)系統(tǒng)。

根據(jù)筆者對(duì)目前海內(nèi)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施情況的調(diào)研來(lái)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?？筛鶕?jù)建設(shè)規(guī)模、本錢(qián)控制以及運(yùn)營(yíng)模式的需要選擇實(shí)施不同的方案。

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(kāi)放式數(shù)據(jù)接口，增加相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、分發(fā)和處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)間的快速指揮。如南京地鐵2號(hào)線采用信息集成方案，暫考慮只監(jiān)督不控制。

部門(mén)淺集成方案

該方案對(duì)部門(mén)軟硬件平臺(tái)接近的系統(tǒng)進(jìn)行集成，其長(zhǎng)處是技術(shù)成熟、輕易實(shí)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?yàn)榧傻姆秶邢蓿瑢?duì)進(jìn)步地鐵系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)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(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS)+SCADA都可以看做這種集成方式。

準(zhǔn)集成方案

準(zhǔn)集成是將除通訊、信號(hào)和自動(dòng)售檢票系統(tǒng)外的大多數(shù)支撐系統(tǒng)集成為一個(gè)系統(tǒng)。該集成方案中各設(shè)備系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)接近，輕易實(shí)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(hào)線已采用了這種集成方式，為這種集成方式提供了實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

深度集成方案

該集成成將地鐵的全部配套系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)集成為一個(gè)系統(tǒng)，是一種理想的集成方式，但涉及面太廣，工程實(shí)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(jiǎn)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(shí)性。正在實(shí)施中的廣州地鐵5號(hào)線、北京地鐵5號(hào)線、成都地鐵1號(hào)線、深圳地鐵3號(hào)線等均采用這種集成模式，但目前還未建成投入運(yùn)營(yíng)。香港地鐵、新加坡地鐵有較成功的完全深度集成實(shí)施運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，可供內(nèi)地地鐵建設(shè)鑒戒。

對(duì)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(zhǔn)集成或深度集成的方式，在一個(gè)工作站界面上報(bào)警時(shí)彈出圖形界面并有聲光提示，能完成相關(guān)的操縱；只與運(yùn)營(yíng)治理有關(guān)的系統(tǒng)人機(jī)界面，宜采用信息集成或部門(mén)淺集成的方式，用輔助工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵全局各子系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息的把握。