懸掛式單軌交通綜合調度自動化系統集成方案研究與設計

秦俊非

(中鐵建電氣化局集團第一工程有限公司 河南洛陽 471000)

1 引言

隨著高速鐵路、城市軌道交通四電系統的集成化、自動化和智能化不斷發展，“四電”技術的大幅度革新為傳統懸掛式單軌系統性能提升創造了必要條件，而懸掛式單軌交通設施作為一種輕型、低速、中型運量的新型公共交通形式，未來是城市立體式、一體化、多模式的城市公共交通體系的必要組成部分，與傳統巴士、城軌等其它公共交通形式形成優勢互補、有益補充和完善，具有巨大的市場潛力。目前懸掛式單軌交通系統的弱電系統的自動化、智能化、標準化技術的研究還有諸多空白[1-3]，本文根據懸掛式單軌交通的特點，設計了綜合調度自動化系統集成系統，以行車為核心，深度集成ATS、車輛、綜合監控、設備維護管理等系統功能，按中心、車站、車輛基地、列車進行配置，信號系統與綜合監控系統深度集成，聯動協同順利完成懸掛式列車運行各個環節的全自動化運轉管控，同時將火災自動報警、廣播、視頻監控、乘客信息PIS、時鐘CLK、自動售檢票AFC、門禁等系統與綜合調度自動化系統互聯，可互聯通信系統集中告警等監控信息，具有成本低、管理高效、運營簡單、技術先進等特點，可推動新型軌道交通技術的發展和產業化。

2 多制式軌道交通的不同應用場景分析

懸掛式單軌交通系統既不同于高速鐵路大而全的制式，又區別于傳統地鐵、輕軌、有軌電車等城市軌道交通，根據各種制式軌道交通進行應用場景分析如表1所示[4-7]。

表1 多制式軌道交通應用場景分析

通過其應用場景分析，其弱電系統設計應具有以下特點：

(1)建設投資小。懸掛式單軌的建設環境一般為旅游景區或城市主要交通連接線，建設成本低。

(3)運營相對簡單。運營沒有地鐵復雜，線路相對獨立，線路設置也比較簡單。

(4)施工難度大。需要在梁體或墩柱上進行安裝，有的還需要進行預埋預設，安裝難度大。

3 系統設計思路及原則

懸掛式單軌交通綜合調度自動化系統的設計以實現輕量化、全自動化運營為目標，構建以行車為核心的綜合調度指揮系統，依據應用場景分析，以下四點為設計思路及原則：

(1)成本降低。所有系統集成，服務器和存儲設備、網絡設備共用共享，數量節約大概25%(PSCADA/BAS/ATS/綜合監控/網管，PIDS/CCTV/PA/調度電話，網絡設備共用)。

(2)管理高效。所有系統成為內部系統，簡化業主的系統接口管理工作量，直接降低建設管理的人力資源數量和技術要求。

(3)運營簡單。中心電調、行調、環調、維調、總調崗位合并，減少運營人力需求；系統設備維護功能一體化智能化，降低維保人員數量，大幅提高維保效率。

(4)技術先進。調度、監測、管理一體化，是輕型軌道交通弱電發展趨勢，票務系統與全域旅游票務聯動，是輕型軌道交通和旅游線路的樣板工程。

4 總體方案

該系統(見圖1)以實現全自動化運營為目標，構建以行車為核心的綜合調度指揮系統，深度集成了ATS、PSCADA、BAS，界面集成PA、CCTV、PIS，其中PA和PIS一體化設計，并與ACS、CLK、AFC、PSD、FAS、車輛TCMS、UPS等互聯互通[8-9]。

(1) 添加生物炭可以改變土壤容重、飽和含水量、毛管孔隙度、田間持水量及水分蒸發量，隨生物炭含量的增加，土壤容重與飽和含水量表現出相反的趨勢，而毛管孔隙度和田間持水量則表現出相同的趨勢。

圖1 系統總體方案架構

(1)采用全自動化運行信號系統，并以行車指揮為核心，實現多業務深度融合，實現對車、電、機的統一監控。

(2)采用統一的軟、硬件平臺，統一的網絡，統一的人機界面，實現統一的運營指揮和統一的維護調度。

(3)正線車站不設控制室，實現中心扁平化一級管理，和中心、現地兩級控制，具備本地和遠程干預能力。

(4)全面的智能化車站設計，實現智能化車站管控和乘客自主化管理，實現無人值守的車站運營模式。

(5)多業務數據深度融合，實現智能化運營管理、維護，節能化運營。

5 系統主要功能構成

5.1 自動列車監控功能

采用了輕量型CBTC系統+車輛CCTV監控系統來進行列車運行狀態檢測[10-11]。

輕量型CBTC系統采用正線ZC和聯鎖一體化，去除了傳統聯鎖系統、計軸系統、信號機、動態應答器以及大量的軌旁信號線纜，大大降低了項目成本以及軌旁信號設備的施工難度。

為提高列車安全性配置車輛CCTV功能，實時動態監控列車前方障礙物，并與輕量型CBTC系統形成聯動。

5.2 通信集中告警功能

綜合調度自動化系統在OCC和通訊集中網管系統互聯互通，通訊集中網管系統向綜合調度自動化提供通信傳輸系統、民用通信、專用通信、無線系統、CCTV監控系統、廣播系統、CLK系統、供電及UPS系統的整體工作情況。綜合調度自動化系統還負責主要設備報警和故障情況的信息選擇、篩選以及顯示。

5.3 聯動功能

綜合調度自動化系統能按各不相同子系統相互間的聯動要求，設計并全面實現必要的系統之間的聯動，并全面提高運行操作的安全性能，不斷改進各個專業相互之間的協調，進一步提高應急處理操作能力，減少突發狀況下操作管理人員的工作心理壓力，避免出現無謂的操作偏差，減低勞動量。

聯動分類包含了：全自動聯動、半自動聯動、手動聯動、火災自動報警火災聯動的特殊處理。

5.4 網絡管理系統功能(NMS)

網絡管理系統(NMS)是綜合調度自動化系統的“管理中心”，支持TCP/IP和SNMP標準，負責對綜合調度自動化系統所屬服務器、工作站、各個子專業所屬服務器、工作站、交換機等網絡設備進行統一的管理和維護。網絡管理功能包含網絡管理、網絡監控、故障報告、事件記錄、統計報表、系統配置功能、監控功能、報警管理功能、在線自診斷、故障定位功能、軟件在線功能(含編輯、維護、修改、擴展)。

5.5 設備維護管理系統功能(DMS)

設備維護管理系統用來對控制中心、車站內各種類型基礎設備(比如電力監控系統和環境與設備監控系統所監控的基礎設備)進行維護和管理[12]。

6 硬件集成方案

6.1 方案一

中心采用超融一體機，用超融合一體機替換各專業中心服務器、磁盤陣列和服務器之間通信的交換機，并使用超融合架構提供的虛擬化方法，虛擬出各專業邏輯服務器，不破壞各專業原有的軟件部署方式。

6.2 方案二

車站和車輛段采用分立服務器方案，各專業在車站和車輛段部署的服務器，采用各系統原來的分立服務器部署方式。

7 軟件集成方案

綜合調度自動化系統采用的操作系統為穩定、安全、可靠的UNIX或LINUX系統，采用的數據庫系統為開放的、主流的商用關系型數據庫，并采取冗余架構，數據庫的容量支持動態可擴充性。

7.1 界面集成方案

人機界面集中顯示，實現各專業統一的人機界面，人機界面集成后可在彼此界面中進行設備狀態互顯，也可以單屏、兩屏、三屏顯示ATS控顯界面，并且任意兩屏或三屏之間ATS控顯界面實現無縫動態拼接顯示，實現統一的權限管理等。

通過人機界面之間，以及人機界面和后臺服務之間進行數據交互。

技術實現方式：ISCS人機界面HMI以動態庫調用的方式在中央顯示區域調用顯示ATS控顯界面，ATS控顯界面區域的所有顯示、控制等輸入輸出都為ATS實現，其他由ISCS實現。

7.2 服務端集成方案

服務器端各專業軟件通過通信協議的方式，交換信息和數據。

方案采用的超融合架構，在統一的資源池中，虛擬出原來各專業服務器，因此，各專業服務器的軟件部署模式不變。

8 結束語

本文對比分析了多種制式軌道交通的應用場景，根據懸掛式單軌交通的特點及應用需求，設計了一種集成化程度高、靈活性強、建造成本低等優點的綜合調度自動化系統，集直觀、互動、回溯、預測和智能尋檢等功能于一體，利于可視化和精細化管理，可實現運營管理的高效、精準和事前預判，是一種具有良好推廣價值的懸掛式單軌弱電系統集成解決方案。