城市軌道交通綜合監控系統布局研究

張光建 馮天麒

摘要：為使新建城市軌道交通綜合監控系統ISCS提供安全可靠的布局設計，分析了城市軌道交通綜合監控系統的各部分組成功能及部署方式，在此基礎上，構建出合理的綜合監控系統框架結構以及布局形式，以達到增強綜合監控系統的調度統一性的目的。

關鍵詞：城市軌道交通;綜合監控;布局

Abstract：It provided a safe and reliable layout design for ISCS of new urban rail transit.The function and deployment mode of each part of integrated supervisory and control system for urban rail transit were analyzed.On this basis，a reasonable framework and layout of integrated supervisory and control system was constructed to enhance the scheduling unity of integrated supervisory and control system.

Key words：urban rail transit;integrated supervisory and control system;layout

1 綜合監控系統綜述

隨著國家城鎮化的進程步伐加快，為了滿足人們日益增長的城市內交通需求，城市軌道交通（簡稱城軌）的建設被逐漸提上日程。然而，城市軌道交通具有客流大、設備多的特征，如此龐大的人群和設施設備，如果只依靠人力去監督，不容易實現。因而城市軌道交通綜合監控系統在城軌建設的過程中是非常重要的一環，高度的自動化水平，能提升各個地鐵區域資源融合和監控之間的有效溝通，在整個大設備的監督下，促進城市軌道交通安全、有效的運營。

城市軌道交通綜合監控系統（IntegratedSupervisory and Control System，ISCS）應用多樣的自動化技術形式，通過關聯與集成機電系統，整合各類有效的信息，對機電設備進行集中監視與控制[1]。綜合監控系統的應用提高了城市軌道交通系統的安全性，乘客的舒適性。將軌道全線的各個子系統有機的整合成一個聯動體，在災害突發時，能及時有效地疏散乘客，提高了便利性[2]。ISCS綜合監控系統包括：自動售檢票系統（Automatic Fare Collection System，AFC）、乘客信息系統（Passenger Information System，PIS）、閉路電視（Closed Circuit Television，CCTV）、廣播系統（Public-address System，PA）、時鐘系統（Clock，CLK）、列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，ATS）、火災報警系統（Fire Alarm System，FAS）、環控系統（Building Automation System，BAS）、電力綜合監控系統（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）、門禁系統（Access Control System，ACS）、屏蔽門系統（Platform Screen Doors，PSD）等，有機分散的布局在運營控制中心（Operating Control Center，OCC）、線路車站和車輛段中，服務于整個城市軌道交通系統。

2 ISCS機電設備功能需求分析

綜合監控系統承擔著監控功能，在整個城軌系統中扮演著重要角色。各大系統協調運作，統一調度，使得城軌系統效率、安全及服務水平得以提高[3]。下圖1所示是城市軌道交通綜合監控系統ISCS組成框架圖。

AFC為系統基于通信、自動化、網絡和計算機等技術，實現軌道交通售檢票、計費、收費、統計、管理和清分等全過程的自動化系統[4]。AFC系統布局在每個車站的出入口處，極大地解放了勞動力，通過系統控制和數據收集實現了票務管理的高度自動化，為城軌企業票務管理部門提供了適應新時代發展的協助決策分析服務[5]。如圖2所示為AFC系統配置。

乘客從自動售票機（Ticket Vending Machine，TVM）上購票后，經自動檢票機（Automatic Gate Machine，AGM）進入車站付費區，車站計算機系統（Station Computer，SC）采集交易數據、設備數據與其他運營數據，向終端設備下達運營參數和設備控制指令[6]。BOM（Booking Office Machine）為票務處理機。信息技術是城市軌道交通自動收費系統最主要的技術基礎，從AFC系統的構架來分析，與信息技術息息相關。

PIS系統應用多媒體技術與網絡技術進行各種各樣信息的顯示，經控制中心、廣告編輯中心、車站綜合控制系統，對所需信息進行實時地制作、編輯和傳遞，通過液晶顯示器，為工作人員和乘客提供已行車運營為主兼商業廣告為輔的多媒體信息展示。功能全面，智能化管理及模塊化管理是PIS系統最主要的體現。如圖3所示是PIS體系結構圖。

城市軌道交通乘客信息系統從結構上分為中心子系統、車站子系統、車載子系統以及網絡子系統。中心子系統是PIS系統的核心部分，主要負責整個PIS系統的運營維護管理、系統監控、導入外部信息和管理多媒體素材等事宜。車站子系統管理本站，負責用戶管理，本站的終端顯示以及播出控制等。車載子系統通過安裝于客車內液晶電視等為乘客提供列車相關的實時有效的信息，而車載網絡子系統對各種信息進行雙向傳輸。

PA系統是城軌運營行車組織的必要手段，具有快速響應的能力。用于對乘客進行廣播，通知列車到站、離站、時刻表變化、線路換乘、安全狀況、列車晚點等信息;在突發緊急情況或自然災害時，對乘客及時有效地進行疏散和指引，提高應急響應的能力[7]。

BAS系統對OCC、線路隧道和車站等區域的通風空調設備、照明設備、給排水設備及其他機電設備進行全面有效的集中監控和管理的綜合自動化系統[8]。為城市軌道交通系統各條線路創造安全可靠、舒適溫馨的乘車環境，并且具有節能高效、環保可靠的特點，配合其他系統的運行，協調設備控制，降低設備的故障率，保障工作人員和乘客的安全。如圖4所示是BAS系統構成圖。

BAS系統主要分布在停車場、地下車站、高架橋車站及區間隧道內[9]。BAS系統可發揮城市軌道交通系統運營價值及效果。

FAS系統具有探測火災、自動判斷、早期報警、監控消防設施設備、發布火災模式命令等作用，由火災警報觸發器件、火災報警控制裝置、手動報警裝置和火災聯動控制裝置等組成，分FAS中央級控制和FAS車站級控制。

CCTV閉路電視監控系統是地鐵運行、調度和管理的配套設備，能使各崗位的管理和調度工作者實時地觀看到現場畫面，并進行實時地判斷，下達相應的指令，保證整個城市軌道交通系統高效安全的運營[10]。如圖5所示為閉路電視監控系統的組成示意圖。

ATS是城市軌道交通信號系統的重要組成環節，利用可靠的網絡環節，與列車自動防護系統（Automatic Train Protection，ATP）和列車自動駕駛系統（Automatic Train Supervision，ATO）組成列車自動控制系統（Automatic Train Control，ATC），對列車的行車運營進行監督和控制。

CLK系統保證了列車可靠、準點、安全運行，顯示統一的標準時間信息。組網靈活、可靠性高、精確度高、操作簡單、美觀環保、維護簡便等是時鐘系統的特征。時鐘系統由中心母鐘控制系統、車站/車輛段二級母鐘系統組成，在線路全線執行統一的定時標準。

SCADA系統主要用以實現對遠方電力運行設備的監控，來提高供電安全的運行水平，主要由電力調度端、變電所綜合自動化子系統和通信通道三部分構成，用“四遙”即遙控、遙測、搖信和搖調來實現其監督功能。

PSD系統由機械部分和電氣部分組成，作為站臺公共區域和列車軌道之間的通道，配合列車門的開啟和關閉，提供了安全、節約運營成本和舒適的功能，提高了運營效率。ACS系統采用智能化的出入口控制，在保證安全的前提下提高工作效率，并使得全部出入信息都有記錄，提供了安全保障。

3 ISCS綜合監控系統布局設計

ISCS分為三級控制：中心級、車站級和就地級控制。控制中心包括：維調工作站、電調工作站、環調工作站、行調工作站和值班調度工作站。聯鎖集中站負責監控本區域內的車站，有車站值班員工作站和值班站長工作站。中央級綜合監控系統（CISCS）組成結構如圖6所示。

車站級綜合監控系統（SISCS）對本車站管轄范圍內的設施設備進行狀態監控，并實時采集相關數據，供工作人員處理。車站綜合監控系統（SISCS）組成結構如圖7所示。

現場級的控制設備由中心和各車站的冗余以太網交換機和各站點間的光纖網絡等組成，ISCS單獨組網，一般情況下應用工業控制網絡或現場總線的結構。

通過以上城市軌道交通各機電設施設備的功能研究和ISCS的三級控制分析，選用AutoCAD軟件對綜合監控系統的互聯和集成關系進行布局繪制，如下圖8所示。

中央級綜合監控系統位于OCC中，由多種設備組成。在遇緊急情況下，能夠迅速的決策并做出響應，開啟各設備之間的聯動關系，以快速應對突發事件。車站綜合監控系統設于車站控制，實現所管轄區域所有機電設施設備的運行監視，以提高車站的安全性，為乘客創造一個舒適良好的空間。車輛段綜合監控系統位于車輛檢修基地信號樓內，與車站綜合監控系統構成相似，因車輛段無乘客需求，因而不需要考慮與乘客相關設備的專業對接。

4 結語

從城市軌道交通系統的運營安全出發，對綜合監控系統的各部分組成功能進行研究，在功能需求的基礎上，結合ISCS的三級控制，中央級、車站級和現場級的綜合分析，運用AutoCAD軟件對綜合監控系統的整體構架進行布局設計和研究，以對ISCS綜合監控系統形成一個整體的概念，在修建地鐵的過程中，以對系統進行良好可靠的布局。

參考文獻：

[1]張海航.廈門軌道交通1號線綜合監控系統（ISCS）的設計與應用[D].成都：電子科技大學，2014.

[2]祁小兵.軌道交通綜合監控系統的優化措施分析—以福州地鐵1號線綜合監控系統為例[J].福建建材，2020（8）：61-63.

[3]張慧霞.城市軌道交通綜合監控新模式的探索研究[J].隧道與軌道交通，2020（2）：21-24+78.

[4]邵震球，于丹.城市軌道交通自動售檢票系統實務[M].北京：機械工業出版社，2016.

[5]廉紅珍.城市軌道交通自動售檢票系統及票務處理[M].北京：高等教育出版社，2019.

[6]顏景林.城市軌道交通設備[M].成都：西南交通大學出版社，2012.

[7]賈毓杰.城市軌道交通通信與信號[M].北京：機械工業出版社，2014.

[8]羅欽.城市軌道交通概論[M].成都：西南交通大學出版社，2017.

[9]王傳宦.地鐵BAS系統的新技術與BAS系統機電設備管理闡述[J].裝備維修技術，2019（3）：136.

[10]賈文婷，王海明.城市軌道交通信號與通信[M].北京：北京交通大學出版社，2016.