全自動運行線路綜合監控系統與車輛接口方案淺析

吳艷春

（福州地鐵建設有限公司，福建 福州 350000）

1 前言

城市軌道交通的全自動運行系統是基于現代計算機、通信、控制和系統集成等技術，由信號、車輛、綜合監控、通信、站臺門等系統設備組成，實現列車運行全過程自動化的系統。其中，綜合監控在全自動運行系統中承擔著“眼睛”的職能，尤其是對于控制中心的調度人員來說，需要全面地掌控列車的全部運行信息，以便于更加精準地根據各種工況做出及時、合理的判斷和指揮。

《城市軌道交通全自動運行系統技術指南(試行)》中提出：“全自動運行系統控制中心應具備車輛監控功能、乘客服務功能。車輛監控功能宜納入信號系統，乘客服務功能宜納入綜合監控系統?！钡捎谌缃褴囕v系統需上傳至中心的數據量較大，超過了LTE 綜合承載的帶寬限制，車輛監控功能不能完整地納入信號系統，因此，通過綜合監控系統在OCC 完整地顯示車輛全部運行狀態數據，正越來越多地被應用在各城市軌道交通的全自動運行線路建設中。本文通過分析調度人員對于車輛數據的使用需求，并調研各地的實現方案，歸納得出目前綜合監控與車輛的接口方案存在3 種方式，通過各方案優缺點的比較，提出合理的方案，供各地建設方、運營方、設計方、集成商參考。

2 運營需求

全自動線路OCC 對于車輛的監控需求可分為與行車直接相關（如進路觸發、停車發車、車門開關、休眠喚醒、工況執行、FAM 授權、制動及緩解等），以及與非行車直接相關（如車廂CCTV 聯動信息、司機室監控面板在OCC 的復現、車輛維護診斷數據展示、車載PIS 下發、車載CCTV 調用）兩類。對于與行車直接相關的車輛數據，均可通過信號ATS 系統顯示，此類數據的相關接入方案較為成熟，不在本文討論范圍之內；而與非行車直接相關的數據，需要在綜合監控的中心調度員界面中進行展示，此類數據可進一步分為監視信息和控制命令。

2.1 監視信息

即綜合監控從車輛獲得相應的信息點位，進行分析處理后，在人機界面中進行顯示，并根據用戶要求作為執行后續動作的判斷，內容如下。

（1）聯動車載CCTV 所需的關鍵報警信息。當綜合監控接收到需聯動車廂內CCTV 的報警時（如如車廂火災報警、司機室蓋板打開、障礙物觸發、滅火器移動、乘客緊急對講觸發等），將聯動調取對應位置的CCTV攝像頭視頻圖像至OCC 終端，供調度人員掌握車廂內緊急事件情況，以便決定是否采取進一步處置措施使用。

（2）列車司機室內司機室顯示屏（即DDU）在OCC調度席位上的復現。全自動運行模式下，調度人員需要全面地掌握列車的實時運行狀況，故DDU 上的所有信息需要在OCC 進行復現，顯示風格應盡可能與車載DDU 界面保持一致。

（3）車輛維護數據展示。全自動運行模式下，調度人員除了需要掌握列車的實時運行狀況外，還需要掌握與列車維護相關的數據，以便于更好地向維修部門下發相應的維修工單，縮短故障修復時間。

以某市軌道交通2 號線為例，一列4 節編組的C 型車，上述三類數據共占用約8000 個信息點。

2.2 控制命令

即綜合監控需要向列車下發某些控制命令，主要包括調度車載CCTV 攝像頭以及向車載PIS 下發文本信息兩類。

3 綜合監控系統與車輛系統的接口方案

3.1 方案一：少部分關鍵數據通過數據接口傳輸至綜合監控，全量數據通過界面嵌入方式集成至綜合監控人機界面

如圖1 所示，司機室監控面板在OCC 的復現、車輛維護數據通過界面嵌入的方式，由ISCS 提供界面集成接口，以瀏覽器的形式顯示車輛相應數據的頁面，即這部分數據不通過接口傳輸給綜合監控系統。

圖1 綜合監控系統與車輛接口方案一示意圖（車輛直接接口）

如圖2 所示，車廂CCTV 聯動信息（如車廂火災報警、司機室蓋板打開、障礙物觸發、滅火器移動、乘客緊急對講觸發等）、通過車輛-PIS-ISCS 三方接口實現，上述數據需通過此三方接口傳輸給綜合監控，由綜合監控進行相應的展示。

圖2 綜合監控系統與車輛接口方案一示意圖（PIS 轉發接口）

采用本方案時，車輛與綜合監控的接口功能如表1所示。

表1 綜合監控系統與車輛接口方案一接口功能表

3.2 方案二：綜合監控在地面接收車輛全量信息，自行開發所有界面

如圖3 所示，需在綜合監控中展示的所有車輛相關數據均通過車輛專業在控制中心設置的地面服務器落地，并傳輸給綜合監控系統，包括車輛運行狀態、車載設備工作狀態、故障報警信息、故障報警處置流程信息、車輛自檢信息、司控臺儀器儀表按鈕指示燈信息等。

圖3 綜合監控系統與車輛接口方案二示意圖

采用本方案時，車輛與綜合監控的接口功能如表2所示。

表2 綜合監控系統與車輛接口方案二接口功能表

3.3 方案三：綜合監控在列車上部署車載綜合監控系統（TISCS），通過TISCS 與列車完成數據交互

如圖4 所示，該方案通過TISCS 實現車輛數據的采集與轉發，車載功能作為ISCS 的一部分，集成在ISCS 內。TISCS 主要由車頭/尾各1 臺車載ISCS 服務器、車載交換機、中繼器等設備組成。車載ISCS 服務器與TCMS、車載PIS、車載CCTV 等進行通訊，實現以下功能：（1）建立ISCS 與TCMS 的通信連接（MVB 接口），實現車輛運行信息上傳。（2）建立ISCS 與車載CCTV 的通信連接（以太網接口），實現ISCS 對車載CCTV 實時圖像/錄像調用，在應急情況下，調用車載CCTV 選取的應急視頻。（3）建立ISCS 與車載PIS 的通信連接（以太網接口），實現ISCS 向車載PIS 轉發OCC 下發的文字信息，與車載CCTV 共享接口物理鏈路。（4）建立ISCS 與車輛運行信息系統的通信鏈接（以太網接口），按照約定的格式，實現車輛維護數據的上傳與接收。

圖4 綜合監控系統與車輛接口方案三示意圖

兩套TISCS 服務器熱備冗余，正常情況下均處于激活狀態，且由主端（可定義）承載業務。當主端故障時，從端自動獲得承載業務權限。

采用本方案時，車輛與綜合監控的接口功能如表3所示。

表3 綜合監控系統與車輛接口方案三接口功能表

4 方案比較

方案一：具有車輛與綜合監控交互數據量少，僅需傳輸部分關鍵報警數據并在人機界面中進行展示，而全量數據仍由車輛專業自身處理，通過界面嵌入的方式實現在一個綜合監控工作站上展示不同業務需求的數據，對于綜合監控集成商的開發要求較低，適用于工程經驗較少，但工程開通節點緊迫的線路。此方案的弊端也相當明顯，綜合監控僅接入少部分車輛數據，不利于系統集成范圍的擴展，后續若需要在綜合監控的基礎上進一步進行開發數據挖掘等智能化深度功能時，需要調整接口；此外，當調度員需要獲知詳細車輛信息時，需要另行點擊頁面查閱，影響操作便捷性。

方案二：在方案一的基礎上，加強了全自動運行模式下對車輛的深度管控，有助于中央調度員實時知曉當前全線車輛狀態，通過綜合分析、場景聯動、輔助決策等功能降低調度管控難度。尤其是應急和故障場景下，使中心調度員可以及時獲取全部車輛相關信息，通過可靠的輔助決策和高效的聯動功能，提高車輛調度的管控效率和質量。此方案需要綜合監控集成商具有豐富的車輛專業知識，且數據點位的增多將對系統平臺的穩定性、可靠性提出更高的要求，開發周期較方案一也更長。

方案三：通過在列車上直接部署TISCS，在TISCS架構下，整個綜合監控除了具有方案二的優勢外，還可通過TISCS 實現對車地傳輸的數據內容統一整合管理、帶寬控制等功能，每一列車對于綜合監控來說都可看作一個移動的車站，車輛數據與綜合監控系統的接入可靠性更高。但此方案需要在列車上部署綜合監控設備并組建TISCS 網絡，對綜合監控系統集成商的能力要求更高，接口數量顯著增多。

綜合比較，方案二和方案三均接入了全量的車輛信息，都可根據用戶需求對非行車相關設備進行監控，完成車載設備監控、車廂監視、乘客溝通、應急指揮功能；也可統一調度員工作站操作方式、界面風格，方便調度使用，均可作為未來全自動運行線路車輛與綜合監控的接口方案。相比較而言，方案三應用案例較少，對綜合監控集成商與車輛供應商的接口配合要求最高，對業主的協調工作量也較大，是否選擇該方案取決于建設方對綜合監控的定位以及潛在供應商的能力。

5 結語

全自動運行是軌道交通未來的主流發展趨勢，采用此模式時，綜合監控對車輛的監控需求明顯高于非全自動線路，目前，各個城市的不同線路針對綜合監控對車輛的監控方案各有千秋。通過對比分析，可以得出方案二和方案三均可滿足全自動運行的調度需求，可作為各地建設全自動運行線路時的備選方案使用。