城市轨道交通集中式运营指挥和控制中心方案研究

赵 星

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

1 概述

集中式运营指挥和控制中心是指把整个城市轨道交通系统的运营指挥、控制集中到一处，对线网内所有线路的行车、供电、消防及环控、运营服务组织和信息收发等各环节进行集中指挥和控制，修建一座规模能满足城市近期路网规划要求的指挥和控制中心。

本文研究的集中式运营指挥和控制中心本着“集中统一指挥、逐级管理”的原则，运营指挥和控制中心由线网指挥中心(TCC) 和运营控制中心（OCC）组成。TCC为整个线网的协调指挥中心，协调整个线网线路的换乘，发布统一的列车运行信息，实现全线网列车运行指挥、应急指挥及救援、网络的高效运营和服务质量提高，TCC不直接实施对列车运行的控制；OCC分别按专业集中设置列车、综合监控、综合维修、动车和客服等业务子系统，实现对各线网列车运行指挥和控制。

2 系统构成

运营指挥和控制中心由线网指挥中心、运营控制中心和二者之间的网络子系统以及控制中心与基层各业务系统间的网络子系统构成。

线网指挥中心由TCC设备和网络组成，TCC与OCC在同一个调度楼内，TCC与OCC之间可通过冗余光纤直接连接，实现相互之间的通信；同时也可通过专网与其他相关信息系统相连，实现与其他相关系统的信息共享。

运营控制中心由OCC设备和网络组成，OCC与TCC之间通过冗余光纤直接连接，实现相互之间的通信；OCC通过与基层各业务子系统间的广域网连接，实现与基础各业务子系统的信息交换。运营指挥和控制中心通过TCC与OCC实现对全线网统一的指挥和运营控制。

运营指挥和控制中心系统结构如图1所示。

2.1 TCC设备

TCC设备包括机房和调度大厅设备。机房设备主要为服务器，调度大厅设备主要为工作站及大屏幕等。

2.1.1 机房设备

机房主要为服务器设备，它将完成系统的关键任务，如数据通信、信息处理、数据库访问服务、文件访问服务、图形显示服务和应用软件服务等。

服务器设备包括3类，第一类为数据服务器，该类服务器冗余配置，对系统的配置数据、历史数据和展示信息统一管理；第二类为应用服务器，该类服务器由多个冗余服务器组成，实现对各功能模块的处理；第三类为通信服务器，该类服务器由多个冗余服务器组成，实现与OCC及其他系统的信息交换。

（1）数据服务器

配置两台数据服务器，数据服务器专门保存历史数据。冗余的数据服务器运行的环境为多用户、多任务操作系统。在故障情况下，冗余的服务器能自动进行切换。

（2）应用服务器

设置冗余配置的多对应用服务器，包括运行图管理、计划协调编制、调度命令、统计分析、模拟培训、系统监控与统一维护、监视查询、消息指令、展示及Web等服务器，作为指挥中心系统的业务处理服务器，运行系统应用软件并执行实时数据处理功能。冗余的应用服务器运行的环境为多用户、多任务操作系统。在故障情况下，冗余的服务器能自动进行切换。应用服务器配置为双机系统，正常情况两台主机分别完成不同的功能，以此来均衡负载，当其中一台出现故障时，另一台可自动接替工作，以保证系统的连续运行。

（3）通信服务器

设置多对通信服务器，包括接口及对外信息提供服务器，主要完成与控制中心及其他系统进行信息交换和处理。通信服务器配置为双机系统，正常情况两台主机分别完成不同的功能，以此来均衡负载，当其中一台出现故障时，另一台可自动接替工作，以保证系统的连续运行。

2.1.2 调度大厅设备

调度大厅设备主要为工作站及大屏幕等。指挥人员使用工作站进行日常指挥；展示信息则通过大屏幕显示。工作站能提供图形界面，通过网络访问数据库文件服务器和通信图形应用服务器所提供的数据库服务和应用服务。配备的网管工作站用于服务器运行状态的监视管理及网络的维护管理。

（1）指挥中心经理工作站

指挥中心经理工作站用于实现监视各线路各系统的综合信息，协调、指挥特别重大/重大突发事件等。

（2）运营主任工作站

运营主任工作站用于实现运营主任与系统的人机界面（MMI）对话功能。监视各线路运行状况, 辅助指挥中心经理对各线运营和应急程序、时间表、设备供应进行协调，分析突发事件情况，启动应急预案等。

（3）运行协调主任工作站

运行协调主任工作站用于监视各线网轨道交通的运营情况，评估管辖范围内发生的突发事件，负责协调恢复工作等。

（4）系统设备协调主任工作站

系统设备协调主任全面负责监视和协调各线的电力、消防和环境控制系统等。

（5）沟通助理工作站

沟通助理协助运营主任编制管理信息及报告、协助发放预警和相关资料等。

（6）备用工作站

作为调度员工作站的备用，也可用于将来新线接入时的调度员工作站。

（7）系统维护工作站

系统维护工作站完成系统的维护管理工作。

（8）CCTV工作站

可以通过CCTV工作站调出所择现场的CCTV视频信息。

（9）综合业务工作站

完成有关运营信息的显示，必要时将运营信息或指示下传OCC或外部相关的紧急事件处理单位。通过综合业务工作站，完成线路设备考核系统、设备维修管理系统的相关功能。

（10）培训室综合监视工作站

完成对调度人员的培训工作。调度人员可以离线操作，也可以在线操作。

（11）紧急事件处理工作站

当发生紧急事件时，相关领导及工作人员可以通过该工作站的MMI调出所需画面，进行事件分析，进而做出正确的决策。

（12）信息系统网管工作站

信息系统网管工作站安装有网络管理软件，提供以下网络管理功能：性能、配置、故障、网络设备、安全管理。

（13）测试工作站

用于系统的软件测试及调试。

2.2 OCC设备

OCC系统由列车自动监控（ATS）、综合监控、综合维修、动车管理、客服管理等子系统，以及连接TCC、基层各业务子系统的网络子系统构成。

控制中心各子系统在中心按照满足全线网控制能力集中建设，即整个控制中心各业务子系统仅设1套，预留接入各线网的控制能力。

OCC设备包括机房和调度大厅设备。机房设备主要为服务器，调度大厅设备主要为工作站等。

2.2.1 机房设备

机房主要为服务器设备，它将分别完成各业务子系统的关键任务，如数据通信、信息处理、数据库访问服务、图形显示服务和应用软件服务等。

各业务子系统机房设备均包括3类，第一类为数据服务器，该类服务器冗余配置，对系统的配置数据和历史数据统一管理；第二类为应用服务器，该类服务器由多个冗余服务器组成，实现对各功能模块的处理；第三类为通信服务器，该类服务器由多个冗余服务器组成，实现与TCC、各线网车站、动车段及其他系统的信息交换。

（1）数据服务器

各业务子系统分别设置，各配置两台数据服务器，数据服务器专门保存历史数据。冗余的数据服务器运行的环境为多用户、多任务操作系统。在故障情况下，冗余的服务器能自动进行切换。

（2）应用服务器

各业务子系统分别设置，各设置冗余配置的多对应用服务器，包括列车自动监控、综合监控、综合维修、动车管理、客服管理等子系统应用服务器，作为控制中心系统的业务处理服务器，运行系统应用软件并执行实时数据处理功能。冗余的应用服务器运行的环境为多用户、多任务操作系统。在故障情况下，冗余的服务器能自动进行切换。应用服务器配置为双机系统，正常情况两台主机分别完成不同的功能，以此来均衡负载，当其中一台出现故障时，另一台可自动接替工作，以保证系统的连续运行。

（3）通信服务器

各业务子系统分别设置，各设置多对通信服务器，包括ATS、综合监控、综合维修、动车管理、客服管理等子系统接口及对外信息提供服务器，主要完成与基层各子系统及其他系统进行信息交换和处理。通信服务器配置为双机系统，正常情况两台主机分别完成不同的功能，以此来均衡负载，当其中一台出现故障时，另一台可自动接替工作，以保证系统的连续运行。

2.2.2 调度大厅设备

调度大厅设备主要为各业务调度工作站等。调度人员使用工作站进行运营控制工作。工作站能提供图形界面，它通过网络访问相应的服务器，为各业务调度指挥人员提供控制手段。

（1）计划工作站

设置工作站，主要实现列车运行、动车组交路、车辆分配、车辆检修、乘务、车站作业、综合维修和供电等实施计划的编制和下达。

（2）行车调度工作站

设置双机热备工作站，主要实现列车运行状况实时监视、进路控制以及运行计划调整等功能。

（3）电力调度工作站

设置双机热备工作站，主要实现对供电设备状态实时监控及计划调整等功能。

（4）环境控制工作站

设置双机热备工作站，主要实现车站及隧道的环境控制，遇到火灾等紧急情况，启动特别环境控制模式及时控制空气流动方向等功能。

（5）动车调度工作站

设置双机热备工作站，主要实现动车组合理调配及计划调整等功能。

（6）综合维修调度工作站

设置双机热备工作站，主要实现维修计划及应急抢险管理、综合维修现场监视、维修过程管理等功能。

（7）客运调度工作站

设置双机热备工作站，主要实现旅客信息处理、旅客调度管理、乘务计划管理等功能。

3 系统功能

3.1 TCC

线网指挥中心系统是一个指挥管理监视系统，负责指挥、协调、调度各线网运营。主要对全部线路进行实时、集中、透明指挥与协调；实现统一的应急抢险救援指挥。TCC与其他交通指挥系统、气象信息系统及政府部门信息系统进行信息交换，实现信息共享。主要包括4个功能：综合监视、数据共享、应急处置和辅助决策。

3.1.1 综合监视

通过采集全路网的视频图像、行车、客运及各主要控制系统运行信息，实现对全路网运营情况进行实时监视。

3.1.2 数据共享

通过收集线路相关的建筑和机电系统设计及竣工图纸、线路沿线视频、车站预录视频、线网应急资源等信息，供路网日常协调和突发事件应急处置使用。

3.1.3 应急处置

集成专用调度电话、应急通知系统、热线电话、公务电话等多种通信手段，并以此为基础与市政府相关应急主管部门、公安、消防、急救、交通管理和公交等部门建立联系机制，以预案为基础，进行事件接警、处置、事后分析流程等工作。

3.1.4 辅助决策

通过对每日路网客流数据进行分析，得出线网客流在各运营区段上的分时断面流量，找出线网客流的分布规律，进而通过与列车运营图的比对，分析出路网运能运力的匹配关系；编制全路网的列车运行计划，从而达到优化路网运行计划的目的。通过辅助决策功能，还可对突发事件情况下的客流分布进行仿真，为调度员处置突发事件提供决策支持。

3.2 OCC

运营控制中心监控系统是一个运营调度控制监视系统，负责监控运营各线路的列车、环境、灾害、乘客、供电、动车及车站主要设备的运行情况；当设备故障或灾害发生时，系统自动报警并提供列车位置、下达指挥中心的命令等，使各有关系统协调工作。

3.2.1 计划编制及管理

运营控制中心以基本计划为基础，根据轨道交通管理中心下达的计划、市场需求以及线路、设备等相关情况，通过人机交互的方式，编制实施日前若干天内列车运行、动车组交路、车辆分配、供电、综合维修等实施计划。同时将每日实施计划下达各工种调度。

3.2.2 运行管理系统

根据实施计划指挥列车安全、正点运行，包括列车运行状况监督、进路控制，根据列车运行实际，制定列车运行调整计划并组织实施；正确及时地发布与行车指挥有关的调度命令；列车晚点原因录入；异常情况下进行临时限速、区间及股道封锁、进路控制模式转换等操作。

3.2.3 车辆管理系统

按实施计划合理调配动车组，保证列车的按时开行；列车运行计划调整时，及时调整动车组运用和司机乘务计划；进行动车组运用日常统计分析；积极配合列车调度员处理与动车组运用有关的事宜，正确、及时地发布有关动车组运用、调整的调度命令。

3.2.4 综合监控系统

（1）供电管理

由综合监控系统设置电力调度工作站，主要完成实施和调整计划的接收，对牵引供电和电力供电系统的设备状态及运行情况进行实时监控，根据实施、调整计划和设备状态及时调整供电计划，对供电设备进行控制；配合综合维修基地完成牵引供电系统维修工作。

（2）环境监控

由综合监控系统设置环境调度工作站，作为线网FAS及BAS监控中心。

3.2.5 客运服务系统

客运调度随时掌握列车运行和动车组运用信息，与其他调度密切配合，组织各站段有关人员完成旅客运输任务。有列车晚点或其他突发事件发生时，积极组织人员采取相应措施，并向列车调度提出有关列车运行调整建议，必要时调整动车组交路计划。

3.2.6 维修管理系统

综合维修调度监视各种设备状态，掌握维修作业进度及安全监控、综合检测等信息，确保完成综合维修计划。发生影响行车故障时，积极组织抢修，最大限度地减少对列车运行的影响。对采集的风、雨、雪、地震、落物等信息进行分析处理，向运营调度系统自动报警，并给出处理建议。

4 系统接口

4.1 与运营调度基层系统的接口

在车站、动车基地、维修基地、乘务基地内构建运营调度基层系统，基地内的信息管理系统作为运营指挥和控制中心各业务子系统的支撑系统。

运营控制中心各业务子系统采用独立的业务专网，实施强制保护，在严格可控的前提下，通过安全防护措施，采用标准接口及协议与基层各子系统及其他信息系统进行必要的数据交换，实现控制中心各业务子系统对各线网列车运营的调度指挥和管理。

4.2 与其他相关信息系统的接口

TCC在中心通过专网与供电部、公安局、气象局、地震局等与运营有关的外部单位连接，采用标准的接口及协议实现信息共享。

5 结束语

集中式的运营指挥和控制中心将城市规划的轨道交通线路集中到一处进行指挥和控制，利于中心内各种自动化系统整合，实现对系统信息的共享、联动，从根本上提高运营指挥和控制中心的运营管理效率，而且机构设置精简，运营成本较低。但存在安全风险，如发生自然灾害、传染病和恐怖袭击等，将影响整个城市轨道交通的运营指挥和控制。

为此，在建设集中式的运营指挥和控制中心时，需统筹考虑，采取有效措施规避风险，如建设线网后备中心等，为集中式的运营指挥和控制中心建设创造有利条件。