軌道交通綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺設計方案及測試

蘆海林+吳泰峰

摘要：城市軌道交通綜合監(jiān)控系統集成了多個子系統專業(yè)，接口功能復雜，現場調試工期緊張，為了在調試前做好充分的準備工作，預防、減少調試過程中出現的問題，保障整體工期進度和質量，在現場調試前搭建實驗驗證平臺是一個很好的解決方案。本文介紹了蘇州市軌道交通4號線工程綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺的設計規(guī)劃、系統規(guī)模和網絡架構，通過實驗驗證平臺所做的全部測試內容和取得的成果實踐，希望能夠為我國今后軌道交通項目如何更加合理規(guī)范和搭建綜合監(jiān)控實驗驗證平臺起到推動和促進作用，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

關鍵詞：綜合監(jiān)控系統；實驗驗證平臺；軌道交通

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0176-03

Abstract：Mass Transit Integrated Supervison and Control System（ISCS） is a system which integreted multy subsystems through complex interface functions. In order to make full preparations and to prevent and reduce the problems of the on-site test before field testing building an experimental verification platform is a good solution to ensure the overall schedule progress and the quality. This thesis introduces the design planning， system scale and network structure of the experimental verification platform of Suzhou Metro Line 4. Through the experimental verification platform all the test contents and the results obtained are helpfull to improve a better building experimental verification platform and promote the healthy development of Urban Mass Transit

Key Words：Integrated Supervison and Control System； experimental verification platform； mass transit

截止到2016年底，全國共有30個城市開通軌道交通運營線路，總長度為4152.8公里，軌道交通已經在國內進入了建設的高峰期，綜合監(jiān)控系統在國內多條地鐵線路投入運營，由于綜合監(jiān)控系統是城市軌道交通的控制指揮中心，涉及到電力、機電、火災、閉路電視、門禁、廣播、乘客信息系統、自動售檢票等幾乎所有的專業(yè)，接口數量眾多、接口功能復雜，任何由于前期測試、準備不充分，都會在后期的調試過程中暴露出問題，從而影響項目整體工期進度、質量。

通過對國內多條城市軌道交通項目的調研，已經完成或者在建的軌道交通項目在項目進場調試前都會進行調試前的測試準備工作，規(guī)模或大或小都會搭建測試平臺，但是如何做好測試平臺的規(guī)劃、做哪些測試、怎樣能夠充分發(fā)揮測試平臺的作用，預防或者減少在調試過程中出現的問題，國內還沒有一個適用的規(guī)范和標準，鑒于此，蘇州市軌道交通集團有限公司根據蘇州市軌道交通4號線及支線工程綜合監(jiān)控集成、采購及安裝項目規(guī)模和整體項目工期進度，在項目進場調試前搭建了完全由項目實際使用設備構建的1個控制中心、2個車站規(guī)模的綜合監(jiān)控實驗驗證平臺，以期望通過實驗驗證平臺的驗證測試達到項目在調試前發(fā)現和解決問題，調試中復現和查找問題，調試后仿真和培訓操作人員的目的，為我國城市軌道交通綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺的搭建積累經驗，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

1 綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺結構

1.1 實驗驗證平臺搭建規(guī)劃

如何才能充分發(fā)揮實驗驗證平臺的作用，做到既能實現實驗驗證平臺的設計目的，完成進場調試前的準備工作，又能不浪費實驗驗證平臺的測試設備，測試完成后合理、充分利用測試設備，我們確定實驗驗證平臺按照“三個一致”的原則進行搭建：

測試設備與項目實際使用設備相一致；

施工及調試方法與實際調試方法相一致；

測試及驗證標準與項目驗收標準相一致。

測試完成的設備將直接搬用到現場使用。

為了模擬軌道交通各車站和中心地理上分散、各專業(yè)系統內獨立、系統間通過接口通信的模式，并且考慮到實驗驗證平臺面積的限制，我們的實驗驗證平臺總體設計規(guī)劃如下：

（1）實驗驗證平臺按專業(yè)進行區(qū)域劃分，分為綜合監(jiān)控系統驗證區(qū)、BAS驗證區(qū)、CCTV驗證區(qū)、ACS驗證區(qū)、PIS驗證區(qū)、PA驗證區(qū)，其他專業(yè)測實驗證區(qū)，各區(qū)域按設計通信方式進行集成和互聯；

（2）各專業(yè)系統設備必須要成套，組屏安裝到機柜里，各專業(yè)驗證區(qū)按箱柜尺寸做好基礎和線槽，機柜安裝到基礎底座上，模塊箱安裝到驗證區(qū)墻壁上，前端設備安裝到指定位置并做好屏蔽和接地；

（3）電源線、柜內配線、柜間連線、通信線、接地線和項目實際使用的線纜一致。

整體規(guī)劃如圖1所示。

國內軌道交通綜合監(jiān)控系統是按照兩級管理、三級控制的分布式模式進行運營，兩級管理分別是中心級、車站級調度管理；三級控制分別是中心級、車站級和現場級控制。按照總體設計規(guī)劃，實驗驗證平臺各系統的設備都是成套安裝到機柜里，單位面積就能承載更多的設備，所以在空間上我們就具備了縮微實際運營模式組網架構的條件，我們的實驗驗證平臺網絡架構模式為控制中心級監(jiān)控層、車站級監(jiān)控層和將兩個監(jiān)控層連接起來的OTN網絡傳輸層組成。endprint

1.2 控制中心級監(jiān)控層

控制中心級監(jiān)控層按1+4模式設置：一套中心級綜合監(jiān)控系統（CISCS）設備、四個子專業(yè)各一套系統設備組成。四個子專業(yè)分別包括一套閉路電視系統（CCTV）設備、一套門禁系統（ACS）設備、一套乘客信息系統（PIS）設備和一套廣播系統（PA）設備。

（1）綜合監(jiān)控系統：由中心級冗余實時、歷史服務器及存儲、中心電調工作站、環(huán)調工作站組成；

（2）PA系統：由中心網絡控制器、接口控制器、錄音控制器、廣播控制盒及網管工作站組成；

（3）PIS系統：由中心服務器、視頻流服務器、視音頻切換矩陣、直播數字電視編碼器、操作終端工作站組成；

（4）CCTV系統：由中心視頻管理服務器、流媒體服務器、IPSAN視頻存儲、高清視頻解碼器、控制鍵盤、維護工作站組成；

（5）ACS系統：由中心服務器、中央授權工作站、維護工作站組成。

1.3 車站級監(jiān)控層

車站級監(jiān)控層按兩個站的規(guī)模設置，每個車站按1+5模式設置：一套車站級綜合監(jiān)控系統（SISCS）設備、五個子專業(yè)各一套系統設備組成。五個子專業(yè)分別包括一套環(huán)境與機電設備監(jiān)控系統（BAS）設備、一套閉路電視系統（CCTV）設備、一套門禁系統（ACS）設備、一套乘客信息系統（PIS）設備、一套廣播系統（PA）設備。

（1）綜合監(jiān)控系統：由車站級冗余實時/歷史服務器、值班員工作站組成；

（2）BAS系統：由車站A/B兩端的冗余PLC、4個遠程I/O模塊箱組成；

（3）PA系統：由車站電源監(jiān)測器、網絡節(jié)點控制器、網絡音頻播放器、接口控制器、錄音控制器、噪檢控制器、IP網絡功率放大器、交換機、廣播控制盒、話筒、揚聲器組成；

（4）PIS系統：由車站數據服務器、LCD播放控制器、電源時序控制器、交換機、操作終端工作站、LCD顯示屏、LED顯示屏組成；

（5）CCTV系統：由車站視頻管理服務器、IPSAN視頻存儲、高清視頻解碼器、控制鍵盤、高清攝像機（球機和槍機）、交換機、視頻監(jiān)控終端組成；

（6）ACS系統：由車站門禁主控制器、就地控制器、讀卡器、電鎖、門磁、出門按鈕、緊急按鈕、管理工作站組成。

1.4 網絡傳輸層

網絡傳輸層承載著中心-車站數據交換功能，由中心、車站OTN傳輸設備組成通信骨干網，為各系統提供冗余以太網接口，各系統的中心、車站交換機按照統一的網絡規(guī)劃接入OTN設備以太網傳輸端口，實現中心-車站的數據交換。

2 綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺的驗證測試

如何最大化的利用實驗驗證平臺、充分發(fā)揮實驗驗證平臺進場調試前的驗證、準備功能，是我們在設計和規(guī)劃驗證平臺時著重考慮的問題。我們搭建實驗驗證平臺的目的，不僅僅是滿足驗證平臺系統內和系統間的各項測試計劃，更要創(chuàng)造條件，進行驗證平臺系統和外部系統之間的測試，為此，我們協調機電、供電、通信、信號各相關專業(yè)，提前計劃、部署和協調，按計劃有序的進行了驗證系統內部及驗證系統和外部系統的功能、性能、動態(tài)測試。

2.1 驗證測試內容

按照設計規(guī)劃進行了ISCS系統和5個接入子系統內部測試，同時按照設計聯絡會確定的時間節(jié)點，按計劃組織協調通信OTN設備、消防火災FAS主機、屏蔽門PSD接口設備、自動售檢票AFC接口設備、防淹門接口設備、信號ATS接口設備、機電全部設備進行測試：

（1）系統功能測試：根據招標文件、投標文件、技術規(guī)格書、設計聯絡會和其他會議確定系統功能進行了ISCS系統、BAS系統、PA系統、PIS系統、CCTV系統功能測試；

（2）接口測試：根據接口規(guī)格書進行了ISCS和各接入子系統的接口協議測試、BAS系統和機電設備的接口協議測試、PA-FAS、PIS-PA的接口協議測試；根據確定的接口類表和點表進行了ISCS和各接入子系統實驗室點對點測試、BAS系統和機電設備的實驗室點對點測試；

（3）施工及調試方法測試：主要檢查是否按照2011《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統工程施工與治理驗收規(guī)范》進行施工，施工工序、施工方法、調試方法是否符合規(guī)范要求。同時調試人員和施工人員在實驗驗證平臺按照正確的方法進行演練，并形成規(guī)范性文件，指導和要求現場施工及調試；

（4）系統性能測試：檢測硬件設備是否按照合同設備清單進行配置，系統的CPU占用率、內存使用率、網絡帶寬、丟包率和場強等技術參數是否滿足技術規(guī)格書要求；

（5）安全性和可靠性測試：系統安全性測試主要是進行ISCS系統冗余設備FEP（前端處理器）、交換機、服務器，BAS系統主備冗余PLC單點故障自動切換測試。系統可靠性測試進行了ISCS、BAS、PA、PIS、CCTV、ACS單系統7X24小時不間斷運行測試，測試系統是否能夠穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運行；

（6）iFAT集成測試：進行進場調試前最大化系統（ISCS+BAS、PA、PIS、CCTV、ACS等5個子系統）、最大數據量（41個站全數據規(guī)模）的集成測試，驗證綜合監(jiān)控系統的數據處理能力、集成和系統聯動功能。

2.2 實驗驗證平臺取得的成績及優(yōu)勢

實驗驗證平臺由于使用的測試設備是與現場調試相一致的硬件設備，而且從規(guī)劃上充分利用驗證平臺空間，各系統設備成套組屏安裝到機柜里、模塊箱墻壁安裝、前端設備墻壁或吊頂安裝，并且測試區(qū)按系統劃分，測試場地固定，測試時間連續(xù)，所以為驗證測試提供了硬件、場地和時間上的保障，從實驗驗證平臺實施和運行的效果來看，和常規(guī)測試相比有如下優(yōu)勢：

（1）數據規(guī)模：實驗驗證平臺匯集了ISCS系統和5個接入子系統，實現了41個車站+控制中心的全數據測試，和實際投運規(guī)模一致；

（2）測試連續(xù)性：實驗驗證平臺從第一次設計聯絡會結束開始搭建，一直到現場典型站調試結束前，實驗驗證平臺都在連續(xù)運轉，持續(xù)為項目進場調試前提供技術保障；

（3）可進行動態(tài)測試：選擇實驗驗證平臺地點時，就規(guī)劃了動態(tài)測試功能，驗證平臺的外圍可以進行車輛行駛，按計劃完成了地面PIS和信號的動態(tài)測試項目。

測試項目對比見表1。

3 結語

綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺按照設計規(guī)劃完成了6項功能測試、ISCS系統12個接入子系統接口測試、BAS系統13個機電接入設備接口測試、施工及調試方法測試、系統性能測試、安全性和可靠性測試、iFAT集成測試，整理制定了ISCS系統和5個子系統施工工序及施工方法、調試方法等12項作業(yè)指導文件，調整和優(yōu)化ISCS系統供電線纜、CCTV系統前端攝像機供電線纜、PA系統噪聲監(jiān)測線纜等3項設計方案。很好的為項目現場調試前做好了實驗室的驗證和準備工作，培訓了現場施工和調試人員，為項目整體工期進度和質量提供了強有力的技術保障。

本文通過綜合監(jiān)控系統實驗驗證平臺的技術實踐，希望為我國今后的軌道交通項目如何更加合理規(guī)范和搭建綜合監(jiān)控實驗驗證平臺起到推動和促進作用，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]魏曉東.城市軌道交通自動化系統與技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[2]王開滿，王軍，張慎明.城市軌道交通自動化綜合監(jiān)控系統的集成模式[J].城市軌道交通研究，2007，（3）：57.endprint