綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用與發(fā)展

劉 磊

（西南交通大學(xué)，成都 611756）

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用與發(fā)展

劉 磊

（西南交通大學(xué)，成都 611756）

簡述綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用與發(fā)展，提出在計算機技術(shù)發(fā)展的今天，地鐵機電

軌道交通；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；信號系統(tǒng)

地鐵一般在封閉的空間運行，需要安裝各種系統(tǒng)和設(shè)備來保證地鐵安全運行，比如為防止火災(zāi)發(fā)生，需要安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）；為解決隧道和車站內(nèi)通風(fēng)和給排水，需安裝環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）；電力系統(tǒng)為列車運行提供動力，但其運行狀態(tài)要受到監(jiān)控（SCADA）；為乘客提供列車到站信息的服務(wù)系統(tǒng)（PIS）；車站的門禁系統(tǒng)（ACS）；閉路電視系統(tǒng)（CCTV）等。這些系統(tǒng)是隨著地鐵建設(shè)的一代代發(fā)展，由各個獨立分散的系統(tǒng)，逐漸發(fā)展成熟起來。經(jīng)歷了從無到有、從各自分散系統(tǒng)到綜合監(jiān)控系統(tǒng)，目前各地鐵建設(shè)項目已經(jīng)進入到普遍應(yīng)用的發(fā)展階段。

當前地鐵建設(shè)速度大大超過前30年。隨著建設(shè)實踐的不斷積累，我國軌道交通的建設(shè)水平也在不斷提高，工程造價也有所控制，地鐵的機電設(shè)備也進入了技術(shù)先進、多種制式和系統(tǒng)并存、安全問題得到高度重視的較快發(fā)展階段。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程

早期的交通監(jiān)控系統(tǒng)以人工為主，操作者與管理者之間依靠電話進行聯(lián)系；后來出現(xiàn)了分立式監(jiān)控系統(tǒng)，各個監(jiān)控系統(tǒng)各自為政，系統(tǒng)間無法進行聯(lián)動；出于提高運營管理水平的需要，近年綜合監(jiān)控系統(tǒng)在各大城市軌道交通的建設(shè)中越來越得到重視和推廣，各個子系統(tǒng)之間也由早期的簡單聯(lián)動發(fā)展到如今的深度集成。

我國軌道交通的建設(shè)已經(jīng)進入到較快發(fā)展階段，運營和建設(shè)一體化的趨勢越發(fā)明顯，綜合監(jiān)控系統(tǒng)因為它在提高系統(tǒng)效率、降低運維成本、減輕工作人員勞動強度、提高運營管理水平上的巨大作用，已經(jīng)成為各大城市軌道交通建設(shè)中弱電領(lǐng)域不可或缺的一個專業(yè)，和通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)共同組成了3大機電系統(tǒng)。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)介紹

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以計算機技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的大型計算機集成系統(tǒng)，它是一個跨專業(yè)的龐大系統(tǒng)，也是國際大型自動化企業(yè)激烈競爭的高端領(lǐng)域。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有直接監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控設(shè)備地理分散、監(jiān)控規(guī)模龐大、集成與互聯(lián)專業(yè)眾多、接口復(fù)雜、調(diào)試難度大的特點，系統(tǒng)構(gòu)成上一般都遵循三級控制、兩級管理的原則，每一層的系統(tǒng)都有獨立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，都能獨立的運行。

通過建立圖1所示諸多子系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備信息共享，發(fā)揮高度的集成性和互聯(lián)性，改變了傳統(tǒng)分立系統(tǒng)“各自為政”的局面，為運營管理者提供綜合顯示和控制管理平臺，大大提高運營管理效率，提高運行的穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟性，同時為多條地鐵線路的共用調(diào)度中心進行綜合調(diào)度和控制打下堅實的基礎(chǔ)。通過建立各種應(yīng)急預(yù)案，使得緊急疏散、設(shè)備故障和事故場景下的現(xiàn)場疏導(dǎo)、人群管理等這些原本難以控制的場面，其控制力度得到大大的改善。

圖1 綜合監(jiān)控，三級控制、兩級管理示意圖

在我國，城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)一般要求深度集成FAS、BAS和SCADA系統(tǒng)，其他弱電監(jiān)控系統(tǒng)的集成或互聯(lián)，視各建設(shè)城市的具體需求而定。實際應(yīng)用中，ACS因為和BAS的密切相關(guān)性，一般都會被深度集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)里；而PSCADA系統(tǒng)因為涉及強電，也有的城市選擇僅僅將它簡單地與綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)。

從理論上講，深度集成的子系統(tǒng)越多，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的效率就越高、投資就越節(jié)約、運維就越簡單，同時對集成商的專業(yè)水平和實施管理經(jīng)驗的要求就越高。在我國軌道交通的建設(shè)實踐中，也曾出現(xiàn)過個別超前集成反而導(dǎo)致實施效果不如預(yù)期的案例，但總體來講，軌道交通行業(yè)減員增效的迫切性也在不斷增強，新上馬建設(shè)項目對于綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成度的要求也越來越高。

在許多城市，綜合監(jiān)控系統(tǒng)還在應(yīng)急指揮中心擔(dān)任重要角色，起到銜接軌道交通和公路交通、空中運輸?shù)淖饔谩?/p>

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展

如同在工業(yè)自動化過程中的發(fā)展一樣，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通行業(yè)中一直朝著大集成深度集成的方向發(fā)展。從初期FAS、BAS、PSCADA 3個專業(yè)的簡單集成互聯(lián)，到現(xiàn)在FAS、BAS、PSCADA、ACS、PIS、PA、CCTV等眾多專業(yè)的高水平集成案例已隨處可見，逐漸出現(xiàn)了行車指揮系統(tǒng)ATS和綜合監(jiān)控系統(tǒng)融合的趨勢，形成以行車指揮為核心的涉及其他相關(guān)專業(yè)的綜合系統(tǒng)。

隨著技術(shù)的成熟和發(fā)展，綜合監(jiān)控系統(tǒng)開始有趨勢集成更多的弱電控制系統(tǒng)，地鐵的另外兩個系統(tǒng)也呈現(xiàn)出逐漸融合的趨勢，信號系統(tǒng)越來越依賴于通信系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和智慧城市建設(shè)中提出了“大數(shù)據(jù)”概念，通過建立“大數(shù)據(jù)”平臺，可以充分共享信息，并通過對數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用；同時開始建設(shè)的“云計算”平臺，可以通過分散的、低性能的計算機完成巨量的運算，并保持“云計算”平臺不受個別設(shè)備故障的影響。地鐵機電系統(tǒng)的整合和發(fā)展必然脫離不了計算機技術(shù)的基礎(chǔ)，可以預(yù)見：地鐵的弱電控制系統(tǒng)將來會形成多系統(tǒng)合一的“綜合自動化系統(tǒng)”。

目前，一些擁有豐富綜合監(jiān)控系統(tǒng)實踐經(jīng)驗的國內(nèi)企業(yè)，提出了“城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成信號ATS”的方案，而筆者認為，應(yīng)為“包含綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺的ATS系統(tǒng)”，原因有二：其一，綜合監(jiān)控系統(tǒng)與信號控制系統(tǒng)對于安全要求是截然不同的，從事綜合監(jiān)控系統(tǒng)研究的廠家不一定能勝任信號系統(tǒng)的研究，反之，提供信號系統(tǒng)的廠家借助其信號系統(tǒng)研究的安全理念，可以提高綜合監(jiān)控系統(tǒng)的RAMS指標；其二；地鐵的核心管理是圍繞行車的運營指揮，其所有設(shè)備都是為安全舒暢的列車運營提供服務(wù)，在新的綜合自動化系統(tǒng)中，同樣應(yīng)圍繞行車運營為主要目標。

應(yīng)鼓勵地鐵信號系統(tǒng)的供應(yīng)商，大膽摸索將信號系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)合二為一，建立地鐵的大數(shù)據(jù)中心，采用云計算平臺，把相關(guān)系統(tǒng)歸于一個管理平臺上，有了這樣的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)和資訊就可以互相共享，行車指揮、設(shè)備監(jiān)控、通信和乘客資訊方面都可以得到全面地融合，達到系統(tǒng)操作的高效率，在更高水平上實現(xiàn)弱電系統(tǒng)的大集成。相信隨著科技的發(fā)展，通信、信號、綜合監(jiān)控3大機電系統(tǒng)的界限會更加模糊，建設(shè)成本會因集成技術(shù)的發(fā)展而更加合理可控。

This paper gives an overview of the application and evolvement of the integrated supervisory control system (ISСS) for urban rail transit, proposes that the electro-mechanical system applied to subways is inclined to develop the combination of ATS and ISСS systems in this era when computer technologies explode, and puts forward a hypothesis of the overall integration of low-voltage systems.

rail transit; integrated supervisory control system; signal system

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.015

2014-12-04）

系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是信號ATS與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的融合，并大膽地提出弱電整體整合的猜想。