城市軌道交通綜合監控系統的組成與應用研究

黃惠群

（廣州軌道交通建設監理有限公司，廣州 510010）

軌道交通是城市發展的命脈，如何解決交通擁堵成為當前很多國家普遍關注的問題。從建設、運營與管理角度構建信息化共享平臺，應用綜合監控系統具有其必要性，因為它能夠實現對城市軌道交通的自動化管控。目前，我國已經成功組建了城市軌道交通綜合監控系統（Intergrated Supervision and Control System，ISCS），它能夠滿足城市軌道交通線路體系中所有電力與機電設備系統的有效監控，并實施分層分布式信息集成來進一步優化綜合監控精細化管控。從技術角度看，它的若干子集成系統就發揮了作用，一方面滿足專業系統的集成，一方面實現信息互聯與共享，對促進城市軌道交通高效率運維具有現實意義。

1 城市軌道交通綜合監控系統組成與應用的必要性

當前，我國城市軌道交通綜合監控系統平臺已經基本形成，并滲透了更多電子化、數字化與信息傳輸網絡化應用技術，在信息處理智能化與應用普及化方面擁有其相當高的技術能力。在圍繞信息共享平臺核心所構建的城市地鐵綜合監控系統中，這些應用技術的存在也有效地保障了地鐵系統安全運行，提高運行效率，為城市軌道交通綜合監控提供了較為全面的問題解決方案。

從軌道交通本身來看，它屬于規模龐大的系統化工程，其中包含了諸多子系統參與總系統所設置的預訂運營任務，希望達到各個運營任務之間目標優化的協調一致。具體到細節技術部分，它就包括了多個分支子系統，如電力監控系統（PSCADA）、環境與設備監控系統（BAS）、火災報警系統（FAS）、列車調度系統（ATS）、門禁監控系統（ACS）、乘客信息系統（PIS）以及閉路電視系統（CCTV）等。這些子系統在監控過程中秉承大數據理念，所經手處理的數據可達到百萬級，因此它對系統集成技術能力的要求非常高。

另外，當前我國科學技術發展水平決定了軌道交通自動化技術的發展程度，因為從過往的子系統分離式監控形態到當前高集成度微處理器形式來看，這種技術進化是必然的。按照Moore定律來預測處理器主頻速度就能發現，目前的軌道系統主頻已經能達到幾十個GHz，而CPU速度與性能也有大幅度提高，為未來城市軌道交通建立大型綜合監控平臺奠定了現實硬件基礎。所以，目前計算機與互聯網通信技術所引導下的城市軌道交通綜合監控系統集成化、信息化、自動化以及智能化發展態勢已經勢不可擋。

2 城市軌道交通綜合監控系統的發展現狀與基本組成

2.1 發展現狀

發展城市軌道交通綜合監控系統是每個國家都必須做好的工作，進入20世紀80年代以后，美國、法國、西班牙等歐美國家就開始研發該系統，以它來實現國內城市軌道交通運作的有效規劃與研究，基本滿足了形成調度指揮工作的所有需要。進入21世紀以后，一些歐美及亞洲國家的高科技地鐵軌道新線已經紛紛建立。例如，新加坡東北線、西班牙馬德里新線都采用綜合自動化監控系統；而美國費城、德國法蘭克福等地深度結合機場捷運系統，集成構建了SG信號系統，PSCADA、PA、BAS廣播系統，TIS車載信息系統以及CCTV閉路電視系統等。

在國內，城市軌道交通綜合監控系統同樣發展快速。例如，北京地鐵1號線于2002年建設了EMCS車站設備監控系統和PSCADA集成平臺。特別是它的全自動化、獨立人機界面體系設計能夠實現更多城市軌道交通綜合監控功能，為北京地鐵系統乃至全國的城市軌道交通綜合自動化快速發展助力。而廣州地鐵的3、4、9號線等線路全面開通地鐵信息共享集成平臺，該平臺就涵蓋了PACADA、BAS、FAS、EMCS等多個平臺，同時還在12個城市軌道交通子系統中配備了AFC售檢票系統和PSD、ACS屏蔽門系統，從互聯系統數量與容量方面實現了相對全面的相關數據分析，它表明廣州地鐵大型綜合監控系統的接口開發與管理規范化程度非常高，象征著我國城市軌道交通綜合監控系統發展已經逐漸走向成熟[1]。

2.2 系統基本組成

目前，城市軌道交通綜合監控系統建設的總體要求就是要保證乘客安全，優化子系統相互之間的事件與業務關聯聯動，保證在突發事件出現后能夠快速反應應變，強化城市軌道交通對各種災害的有效抵御能力。在行車保障方面，該系統則提供了統一化技術基礎數據平臺，確保子系統基本運行參數穩定，同時提升運營管理效率。而在節能降耗方面，則希望優化設備整體的運行模式，有效降低設備運營能耗與成本。最后在營運線路信息中心建設與利用方面，則通過城市交通網絡化交通營運管理與上層管理部門共同優化系統信息渠道與接口方式。

圖1 城市軌道交通綜合監控系統的基本組成

簡言之，城市軌道交通綜合監控系統采用現場總線接入式模式，它基于骨干網構建傳輸系統，將綜合監控系統中央級監控網、車站級監控網完整連接起來，同時建立網絡管理系統、培訓系統與設備維護管理系統等功能子系統，如圖1所示[2]。

3 城市軌道交通綜合監控系統組成與應用關鍵環節

3.1 把握系統研發與平臺搭建

城市軌道交通綜合監控系統在組成與應用方面首先要靈活把握系統建設第一關鍵點，結合系統軟件及集成工具實現對系統接口的開發、測試、調試與技術驗收。同時，要充分利用好系統集成商，通過它來構建地鐵綜合監控系統工程內容，做到技術檢驗、軟件修改與應用軟件平臺工具組態，健全化系統中所有的人機界面體系，實現對綜合監控軟件構成中所有核心技術的有效控制與合理調整。所以，系統本身要合理利用系統集成商來組織協商各項綜合監控活動，把握系統建設第一關鍵點。

3.2 把握系統分級控制及管理

人們要把握好城市軌道交通綜合監控系統的分級控制和管理，其綜合監控系統分級管控如圖1所示。

中央級綜合監控系統：系統配置的網絡交換機，實現中央級所有網絡資源的互聯。網絡交換機直接連接到綜合監控系統的骨干通信網絡。

車站級綜合監控系統：系統配置的冗余的帶路由功能的網絡交換機，通過現場總線模式采集車級設備數據，同時實現車站級所有網絡資源的互聯。網絡交換機直接連接到綜合監控系統的骨干通信網絡。

3.3 把握系統功能定位

通過對城市軌道交通綜合監控系統的功能調整與信息共享平臺建設，人們提出了集成與互聯等不同的組成方式。其中，諸如阻塞模式、防災模式等多種特殊狀況下的系統自動聯動模式，它希望有效減輕當前軌道交通技術管理及操作人員的工作負擔，保證系統開發與應用創新能力的持續優化。

從功能定位與工程范圍兩方面來看，城市軌道交通綜合監控系統在組成與應用方面存在深度集成方式，其中以FAS為核心集成構建子系統，它的建設目標理念為安全防護，如火災預警與防火工作。當然，系統在安全方面的功能定位還要結合地方相關消防部門的職能，保證系統中技術應用的有效性與權威性[3]。

圖2 綜合監控系統分級管控

4 結語

城市軌道交通綜合監控系統在組成與應用方面涉及諸多技術內容與技術規范要求。系統可提高地鐵的自動化程度，提高監控信息密度和關聯度，減少運營人員；優化系統構成，減少硬件配置數量；統一系統軟件平臺，方便監控和管理，方便維護和管理；降低系統投資和運營管理成本。綜合監控系統可提高運營服務水平、監控水平、防災能力及管理水平，并實現技術內容的高集成化和高智能化，全面推動城市軌道交通運營持續向前發展。