地鐵綜合監控系統建設延伸線網絡接入方式探討

李成縣 薛揚禹 陳明章 王凱

摘? 要：地鐵線路分期建設時，綜合監控網絡接入既有線的聯網方式有破環網接入組網和延伸線獨立組網。為確保延伸線交換機設備可靠接入既有線綜合監控主干網，對上述兩種方式的性能分析進行對比并提出實施性建議，結果表明，獨立組網的單點故障切換時間僅為1秒，減小了網絡單點故障對網絡的影響，提高了綜合監控網絡健壯程度，保證網絡更加穩定運行以便后期運營維護。

關鍵詞：地鐵工程;綜合監控;系統組網方式;新線建設

中圖分類號：U231? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0111-03

Abstract： When the subway line is constructed in stages， the integrated monitoring network connects to the existing line in the form of broken ring network access network and extended line independent network. In order to ensure the reliable access of the extension line switch equipment to the existing line integrated monitoring backbone network， the performance analysis of the above two methods is compared and the implementation suggestions are put forward. the results show that the single point failover time of the independent networking is only one second. It reduces the influence of network single point failure on the network， improves the robustness of the integrated monitoring network， and ensures the more stable operation of the network for later operation and maintenance.

Keywords： subway engineering; comprehensive monitoring; system networking mode; new line construction

城市軌道交通綜合監控系統是以自動化技術為核心，支持擴展且實現了模塊化目標的大型綜合自動化項目。但是，因考慮項目投資及工期，越來越多的線路進行分期建設，軌道交通綜合監控系統兩期貫通的實施困難日益顯現，一方面要保證地鐵的正常運營，不能對既有線正常運營產生影響，另一方面要對新建車站進行調試[1]。

以成都地鐵3號線二三期工程為例，全長29.5km，共設20座車站，其中二期工程呈西南-東北向，三期工程呈西南-東北向。在3號線南北貫通調試實施初期，采取二三期單獨組網設置臨時中心的方案來進行貫通前控制中心調試，有效降低了對3號線一期既有線綜合監控系統正常運行的影響。

本文對破環接入組網和獨立組網的聯網方式進行性能分析，并提出實施性建議，確保成都地鐵3號線綜合監控網絡更加穩定運行，進而從根源上減小網絡單點故障對整體網絡的影響。

1 綜合監控主干傳輸網結構

綜合監控系統網絡大致可分為主干傳輸網、中央和車站局域網和現場總線網絡，通過通信系統提供的單模光纖接口實現中央、車站和車輛段接入主干傳輸網，其中交換設備采用工業級的以太網交換機。在這一系統中，所有站點的交換機不再經過第三方的光傳輸平臺，而是以光纖線路為核心傳輸通道，再根據交換機協議構建成為主干傳輸網。

1.1 獨立雙環網組網

為了保證城市軌道交通綜合監控系統的正常運行，需要實時對運行異常信息進行監控，提高系統的運行能力，保證系統的可靠性和穩定性。因此，高冗余度的獨立雙環網組網方式顯得尤為重要[2-3]。

目前，此組網方式已被大部分的軌道交通監控系統所采用，具有很強的冗余功能，單點故障或多點故障不會影響整個綜合監控系統的信息互通。獨立雙環網組網方式中交換機主要有A環網和B環網，其中A網和B網之間通過鏈路聚合技術，進一步提高了整個系統的冗余性能。綜合監控數據先在A環網中進行傳輸，而B網備用，當A網絡中出現單點故障時，例如服務器中的A網出現網卡故障、網線脫落、車站A的交換機故障等，可立即切換至B網進行數據通信，保證綜合監控系統的正常運行。A、B環網的運行必須基于環網協議，方可避免運行故障[4]。

1.2 延伸線接入組網方式

1.2.1 破環網接入組網

為接入延伸線新增網絡節點時，打開既有線的工程環網，并重新配置站級節點跳線以形成一個完整的環形網絡，在既有線的中央級網絡設備配置方面，不必考慮為接入延伸線預留硬件端口，但需調整車站級節點的交換機路由配置，在延伸線接入時，新增網絡節點的接入建設和調試都將對已運營的既有線路具有一定的影響。破環接入組網拓撲結構圖，如圖1所示。

1.2.2 獨立組網

采用獨立組網的方式接入延伸線，通過在延伸線工程網絡系統中，增加一臺核心交換機與既有線工程環網中心設備對接進行數據交換，實現獨立組網的目的。獨立組網拓撲結構圖，如圖2所示。

另外，在此組網方式中，車站內接入交換機使用Spanning-tree協議與車站核心交換機級聯組成站內環網，終端端口關閉生成樹以達到快速收斂的目的。車站核心交換機使用Supreme-ring協議參與既有線車站的綜合監控網絡系統環網。

2 延伸線綜合監控網絡接入仿真試驗

以成都地鐵3號線二三期為例，為確保3號線二、三期交換機設備可靠接入一期聯網工程，結合現場實際情況，分別對破環接入組網和獨立組網的接入方式進行仿真平臺搭建和試驗，共模擬3號線一期工程中2個車站和1個控制中心，3號線二三期工程中20個車站和1個控制中心，總計48臺設備。

仿真試驗過程中，分別就兩種組網方式進行網絡連通性測試、設備斷電鏈路測試、VRRP熱備冗余協議、狀態測試、風暴測試、性能測試以及穩定性測試，兩種組網方式的測試性能對比，如表1所示。

特別地，獨立成環組網方式能夠降低對既有線運營的影響，同時施工作業量也降低，具體差異如表2所示。模擬單點故障切換時間，如圖3所示。

通過以上分析，破環網組網方案在實施和后期維護中對原有網絡都會產生直接影響，不僅降低了網絡整體的穩定性，還增加了后期維護的難度。而在兩個獨立成環組網方案中，單點網絡波動不會影響其他環網的正常工作，而且實施過程對原有網絡正常運行不會產生任何影響，網絡的可靠性、容錯性、冗余性和穩定性都比破環組網方式更優。

3 結束語

在確保地鐵正常運營安全的前提下，延伸線采用獨立成組網的方式接入既有線，將延伸線路新增網絡節點的接入建設和調試對已運營的既有運營線的影響降到最小，并能確保在接入延伸線工程后，全線網絡系統整體性能不低于既有線原有設計能力。

參考文獻：

[1]彭越，張俊，朱明言.軌道交通綜合監控項目的實施和管理[J].城市軌道交通研究，2013，16（4）：9-11.

[2]張杰.地鐵綜合監控系統冗余機制探討[J].科技風，2013（8）：51-51.

[3]陳省文.城市軌道交通綜合監控系統組網方案分析[J].通訊世界，2017（14）：22-24.

[4]文豪.淺析西安地鐵二號線DCS骨干環網設計選用[J].中國新通信，2016，18（11）：36-36.