城市軌道交通綜合監控系統SIG子系統淺析

陸晨++耿守闊

摘 要：首先簡要介紹軌道交通綜合監控系統的系統組成以及系統架構，其次重點闡述信號子系統的功能實現以及數據庫實現方案，并根據實際需求完成系統仿真。

關鍵詞：軌道交通綜合監控；信號系統；數據庫；實現方案

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-03

0 引 言

隨著我國經濟的飛速發展，城市建設不斷加強，各大城市隨之出現的交通擁堵現象日益嚴重，為解決這一問題，快速發展具有客運量大、快捷、安全、準時、環保、高效等優點的軌道交通不失為一個正確的選擇。

軌道交通綜合監控系統是原各個單獨機電系統的應用集成，具有多子站、多子系統和地理分布分散的結構特點。其主要功能包括對設備的集中監控和子系統之間的協調聯動，一般綜合監控系統由電力（PSCADA）、信號（SIG）、環控（BAS）、乘客信息（PIS）、乘客廣播（PA）、視頻監控（CCTV）、火災報警（FAS）、售檢票（AFC）、門禁（ACS）和屏蔽門（PSD）等子系統組成。

本文重點闡述SIG子系統的功能要求、數據庫建立及演示仿真過程。

1 綜合監控系統SIG系統功能要求

1.1 控制顯示功能

控制和顯示功能全面地向行車調度員顯示SIG功能操作的當前和歷史信息以及他們所控制的線路。它允許行車調度員在授權的情況下，人工向系統輸入命令。

控制和顯示功能包括操作授權、概況顯示、聯鎖和列車控制命令處理以及信息顯示功能。

操作授權也稱為權限管理，決定哪些命令行車調度員可以使用和哪些信息行車調度員可以訪問，行車調度員操作授權由系統管理員決定，并且通過登錄過程完成。

概況顯示就是線路的現狀可通過視覺顯示單元以圖形方式實時地向行車調度員顯示，這些信息包括列車的位置和進路狀況、保護區段、軌道區段、道岔和信號機的狀態，信息的類型與顯示的詳細程度可以由行車調度員的顯示控制命令而控制。例如，用于展示列車位置的詳細視圖的區域顯示，比那些用于概觀全線的顯示方式所顯示的軌道區段數量多，因而它能夠顯示更準確的列車位置信息。

聯鎖和列車控制命令處理是根據操作授權，來自行車調度員的聯鎖和列車自動控制系統功能命令被接收，并輸出到聯鎖控制功能。如果從聯鎖控制功能得到一個確認請求，它就被輸出給行車調度員，如果從行車調度員得到一個確認，它就被輸出到聯鎖控制功能。

信息顯示是根據授權從行車調度員得到的顯示控制命令，將錯誤信息、日常時刻表和時刻表偏差以適當格式顯示給行車調度員，另外，來自記錄功能的操作信息和錯誤信息也能夠被打印出來存檔。

1.2 記錄功能

記錄功能是按順序和類別存檔從其它子系統功能得到的信息，例如操作信息和錯誤信息。

記錄是在收到操作和錯誤信息時按事件（干擾、要求或公告）和起因（聯鎖功能、SIG功能、操作系統或聯鎖命令）將其分類。每個信息的文本和類別按時間順序儲存在操作記錄上。那些類別為干擾的信息同時也被記錄在當前故障列表上，直到收到此故障已被排除的信息，并將信息文本依照類別標準輸出到人機界面。

2 數據庫建立

上級ATS系統通過MODBUS和TCP/IP方式將計劃和實際時間表傳遞給前置機，經過解析將狀態表、快速輪詢表、慢速輪詢表、定時輪詢表中的數據存放在數據庫對應的數據表中，城市軌道交通綜合監控系統SIG子系統通過訪問這些數據表，實現上述功能，從而實現控制顯示與記錄功能。具體框架如圖1所示。

2.1 創建數據庫表

建立數據表，邏輯框圖如圖2所示。

需要在城市軌道交通綜合監控系統數據庫中添加參數表與實時表，具體形式見表1。具體表的字段如圖3所示。

表1 參數表與實時表

參數表 實時表

車次窗定義表 車次窗表

站臺定義表 站臺實時表

道岔定義表 道岔實時表

區段定義表，區段關聯表 區段關聯實時表

圖1 SIG系統框圖

在后臺數據庫建立數據表，通過QzATS和Qzdata將SIG子系統與現有監控系統整合接入，實現信號系統的監控。

2.2 SIG系統處理過程

通過程序，控制數據表操作，處理過程如下：

（1）SIG系統通過SCADATS接收并解析列車信息，確定車次窗信息、車次窗號、車次窗位置，并將列車服務號寫入車次窗實時表中的相應字段，根據車次窗中有無列車，確定車次窗占用標志。

（2）把列車服務號寫入到列車運行實時表，若實時表中沒有該列車服務號記錄，則增加記錄，如已存在，則不做處理。

（3）接收列車運行信息，確定列車服務號，根據列車服務號把運行信息寫入到列車運行實時表中。

（4）接收道岔信息，更新到道岔實時表，將信息傳遞給系統，顯示至電腦屏幕。

（5）如果有區間限速，則根據區間和車次窗之間的關系設置車次窗的限速標志和限速速度，如果取消，則取消限制速度（操作實時表）。

（6）接收站臺實時信息，更新站臺的到站時間和離站時間，每個站臺實時信息中包含到站時間、離站時間和列車服務號，根據信息中站臺的序號，判斷列車到達的站臺名稱和列車服務號，把到站信息發送到PIS系統和PA系統（站號、站臺、到/離站、列車服務號），每個站臺依次進行如上處理。

ATS系統將列車時刻表（實際/計劃）傳送到綜合監控系統中，綜合監控系統將時刻表解析整理后放入實時庫中，實時數據庫定時將列車時刻表備份到參數庫中，實時庫中存當天的計劃表和實際運行表，每天運營結束，將時刻表保存到歷史數據庫中，綜合監控系統提供專用的對話框顯示/查詢列車時刻表信息。

3 仿真系統演示

3.1 界面介紹

全線站場線路圖的鋪設需要大量的車站及車站設備元件，本系統是基于遙信變量的仿真模擬系統，可通過數據庫修改某表內的值，演示監控狀態變化，后續正式運營后，遙信采集數據更新至數據庫，綜合監控系統通過訪問數據庫，在操作界面顯示出對應的狀態。

演示界面包括兩個部分，上半部分為顯示窗口，如圖4所示，下半部分為操作窗口，如圖5所示。系統初始啟動時，根據管理員權限顯示按鈕可用（激活），不可用的按鈕顯示灰色，鼠標無法點擊。

圖4 顯示窗口

圖5 操作窗口

圖中的鐵軌、道岔、信號燈等軌道設備，均為遙測遙信量，通過腳本編輯的方式，實現列車自動排列進路，交通燈自動顯示狀態，道岔自動實現跳轉，并配合PIS系統實現定時開關門的功能。

在操作窗口中顯示的是操作動作按鈕，這些按鈕可用來操作單個元素。操作窗口的內容取決于所選的操作類型。

操作窗口中有下列對話框：

（1）聯鎖對話框；

（2）安全操作對話框；

（3）ATS對話框；

（4）時刻表對話框；

（5）管理對話框（以管理員身份登錄，點擊管理將顯示用戶管理操作對話框）。

3.2 演示過程

列車從上行區間開進軌道，此時軌道顏色為黃色，表示進路允許進入，列車進入車次窗，被占軌道以及后方軌道變為紅色，表示區段占用，當列車進入車站后，屏蔽門自動打開，出現倒計時，當倒計時為0時，信號燈變成綠色，前方進路為黃色允許進入，以此類推進入下一站，到達終點返回時，道岔自動排進路到下行區間，繼續行駛。操作板塊可對信號燈、道岔等軌旁設備進行人工置數，實現控制功能。

軌道交通綜合監控系統是一個多元系統，SIG系統和PIS、PA等共同完成對軌道交通各方面的監控。

4 結 語

眾多大中型城市都開通了軌道交通，它已成為人們生活不可或缺的一部分，軌道交通綜合監控系統為其安全準時高效的運行提供了保障，SIG系統作為監控系統的一部分，實現了對列車行車自動化的有效監視與控制，本文的方法是工程可實現的，作為演示系統，還有很多不完善的地方，仍有很大的改進與提升空間。

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