城市轨道交通综合监控系统的组成与应用

阳若宁

(湖南广播电视大学科研处，湖南长沙 410004)

城市轨道交通综合监控系统的组成与应用

阳若宁＊

(湖南广播电视大学科研处，湖南长沙 410004)

从城市轨道交通综合监控系统的重要性出发，结合综合监控系统的国内外发展情况，介绍了城市轨道交通综合监控系统的组成，指明了综合监控系统应用中的几个注意事项。

城市轨道交通;综合监控系统;组成;注意事项

随着城市化进程的加快，发展轨道交通成为国内外众多城市解决交通拥堵问题的解决办法。从建设、运营、管理等方面实现以信息共享平台为核心的综合监控系统使城市轨道交通的自动化水平进入到了一个新的阶段。城市轨道交通综合监控系统(Intergrated Supervision and Control System，简称 为ISCS)即对城市轨道交通线路中所有电力和机电设备进行监控的分层分布式计算机集成系统。包含了内部的集成子系统，并与其他的专业自动化系统互联，信息共享，促进城市轨道交通高效率运营［1］。

一、城市轨道交通综合监控系统的重要性

(一)综合监控系统是城市信息化建设的重要内容

城市轨道交通信息化建设的基本内容包括基础信息的数字化、电子化，信息传输的网络化，信息处理的智能化和数字信息资源应用的普及化。以信息共享平台为核心的地铁综合监控系统为确保地铁安全运行，提高运行效率，改善服务水平，提供了新的解决方案。

(二)综合监控系统应用是城市轨道交通发展的客观要求

城市快速发展，城市轨道交通迎来了大发展时期，轨道交通已逐步成为城市居民出行的主要交通工具之一，人们对轨道交通运营管理提出了更高的目标，这就要求自动化系统的监控水平随着需要的增加而提高，自动化系统的信息化和智能化水平要为运营现代化提供更加强大的技术支持。

轨道交通是一个庞大的系统工程，许多子系统参与并协调一致工作来完成预定的运营任务。城市轨道交通综合监控系统涉及到多个子系统及其对应的专业，例如PSCADA(电力监控系统)、BAS(环境与设备监控系统)、FAS(火灾报警系统)、ATS(列车调度系统)、PIS(乘客信息系统)、ACS(门禁监控系统)及CCTV(闭路电视系统)等，监控的对象数以万计，处理的参数更是几十甚至上百万，所以系统的建设对集成商的技术能力要求很高。采用综合监控系统即可构建一个数字信息共享的平台，真正实现地铁信息化。综合监控系统的应用是城市轨道交通发展的客观要求。

(三)技术进步导致大型综合监控

科学技术发展水平决定了轨道交通自动化发展程度，从过去的子系统分立监控形态，走向大型监控，是科学技术发展的必然趋势。计算机技术中，微处理器的集成度与性能仍按照Moore定律预测的速度发展。当今的处理器主频已达到几个甚至几十个GHz，处理器的SPEC测试值已达1500以上。CPU速度和性能的提高，使得传统的PSCADA系统发展成为现代的大型PSCADA系统——以开放系统为基础的大型计算机集成系统。计算机硬件水平的提高，为建立大型综合监控系统提供了现实的硬件基础。

计算机软件的进步也使自动化系统集成化与信息化进程加速。软件进步主要表现在面向对象、面向服务的一整套软件架构与软件开发的思想。使用开放源代码软件成为一种不可阻挡的潮流。

当代计算机与通信技术的长足进步推动工业自动化系统走向集成化、信息化、智能化，推动城市轨道交通自动化系统走向综合监控。

二、城市轨道交通综合监控系统的国内外发展情况

(一)国外综合监控系统发展情况

在技术先进且轨道交通事业发达的国家，如法国、西班牙、美国等国家在上个世纪的80年代已开始规划、研究该类系统，至今已经形成了完善的包括行车调度指挥的综合监控系统。例如:法国巴黎地铁14号线、西班牙毕巴巴额地铁等都采用了综合自动化监控系统。墨西哥城地铁B线采用了以机电设备综合监控系统为基础的与信号系统互连的综合监控系统。一些著名的新线，如西班牙马德里地铁、新加坡东北线，采用了更为现代的综合自动化监控系统［2］。美国费城轨道交通、德国法兰克福的机场内捷运系统深度集成了 SG(信号系统)、PSCADA、BAS、PA(广播系统)、TIS(车载信息系统)、FAS、ACS、CCTV 等。

(二)国内综合监控系统发展情况

综合监控系统在国内应用时间为上世纪末本世纪初，不过十年的历史，2003年以后得到快速发展。

北京地铁13号线，2000年系统开始建设，2003年初商业营运。构建以PSCADA为基础的包含BAS和FAS专业相关信息的综合监控系统，这是我国轨道交通综合自动化开始的起步阶段。

北京地铁1号线，2002年系统开始建设，2004年底开通。构建了EMCS(车站设备监控系统)、FAS、PSCADA的集成平台，由国内集成商独立完成与人机界面体系设计，实现综合监控功能，轨道交通综合自动化已进入发展阶段。

广州地铁3、4号线，2003系统开始建设，2005开通。构建了全面、完备的地铁信息共享集成平台，实现 EMCS、FAS、PSCADA、SG、PA、AFC(售检票系统)、ACS、PSD(屏蔽门)等12个子系统的互联。从集成与互联系统的数量及容量分析，属于地铁大型综合监控系统。规范化接口开发与管理，意味着我国城市轨道交通综合监控系统已逐步走向成熟阶段。

三、城市轨道交通综合监控系统的组成

应用城市轨道交通综合监控系统的总体要求［3］是:保障乘客安全，提供各子系统之间的业务关联和事件联动，提高对事件的反应能力和速度，增强轨道交通对各种灾害的抵御能力;保障行车，提供统一的基础数据平台，保证各子系统采用相同的基本运行参数;提高运营管理效率，提供统一的维护和运行平台，保障设备维护计划与运营计划的协调;节能降耗，优化设备运行模式，降低能耗及运营成本;作为营运线路的信息中心，为城市轨道交通网络化管理和上层管理部门提供统一的信息渠道和接口。

根据国内外综合监控相关技术发展水平，结合我国城市轨道交通运营管理要求和习惯，以及国内系统集成单位的工程技术条件和工程建设管理水平，城市轨道交通综合监控系统的组成分为:中央综合监控系统及车站综合监控系统［1］。以上海轨道交通7号线为例，下图显示出了城市轨道交通综合监控系统的组成。

中央综合监控系统由网络设备、实时服务器、历史服务器、数据存储设备、各种工作站、综合显示屏、打印机、不间断电源、通信处理机等组成，网络设备、实时服务器、历史服务器、通信处理机采用冗余配置;中央综合监控系统负责对全线的行车、环境、灾害、客流、供电、服务及车站主要设备的运行情况进行全面监控，并根据不同情况启动相应的预设工作模式和应急预案，协调全线各子系统的联动控制。

车站综合监控系统由网络设备、服务器、工作站、不间断电源、通信处理机、综合后备盘及打印机等组成，网络设备、服务器、通信处理机采用冗余配置，车辆基地的服务器与工作站可作为综合监控系统的备用中心使用。车站级监控是综合监控系统的基本运行单位，其功能包括直接监控和运行联动两部分，直接监控功能在值班员工作站上实现;运行联动功能由相应的事件触发产生，其中部分要在值班员工作站上确认。

综合监控系统监控的现场设备采用现场总线接入综合监控系统车站网络设备或通信处理机，应通过骨干网例如图示“传输系统”将综合监控系统中央级监控网、车站级监控网连接构成整个系统的网络;中央级监控网、车站级监控网采用冗余的工业以太网或冗余的商用以太网;在综合监控系统中应建立网络管理系统、设备维护管理系统及培训系统等功能系统［1］。

四、综合监控系统应用中的几个注意事项

(一)建设综合监控系统的第一关键点

由于城市轨道交通综合监控系统刚刚在国内应用时，软件是一个瓶颈，加上国外软件供货商的渲染，一直以来很多人误认为综合监控系统成功的最关键点是软件平台的选择。该系统软件固然重要，但它仅仅是系统集成商应用的系统集成工具。

地铁综合监控工程中，业主与系统集成商签订合同，业主对软件供货商并无直接制约的关系。系统集成商自始至终是工程的领导者［4］，系统集成商必须履行如下职责:与业主反复沟通，将综合监控系统的需求用技术规格书固化下来;主持数次设计联络会将工程详细设计完成;主持接口管理、接口开发、接口测试、调试与验收;对单系统调试以及至为关键的总联调负总责;保证综合监控系统真正地为营运良好服务负总责。

系统集成商在全面完成构建地铁综合监控系统工程的同时，要不断检验、修改软件，并将应用软件平台作为工具组态出工程的全部人机界面体系，有能力的系统集成商应开发出大量综合监控软件构成自己的应用核心技术。

城市轨道交通综合监控系统组成

总之，综合监控实施过程中任何重大的活动都是由系统集成商组织协商的。系统集成商才是综合监控系统成败的第一关键点。

(二)综合监控系统的功能定位问题

综合监控系统的功能定位一直是工作实践中的难点。

1.理念仍停留在子系统独立运营的管理模式中。综合监控系统的采用必然会改变集成子系统的工作范围和工作方式。有人认为新技术会打掉自己的饭碗，或认为搞综合监控会削弱本专业的“优势”。虽然工程实践证明综合监控系统的应用使大家工作在易于管理的信息共享的平台上，特别是在防灾模式、阻塞模式等特殊情况下系统的自动联动，极大地减轻了管理人员和操作人员的负担。所以，应及时调整理念，在管理实践中提高对系统的开发、应用和创新能力。

2.功能定位必须保证综合监控系统主业务的实现，避免堆积信息。根据国内已经运营的几个综合监控系统的经济和教训，其功能定位应满足全面实现运营所需的功能包括联动功能，又要具有较强的可扩展性，应保证运营密切相关的信息被准确采集，不可以不分轻重缓急，兼收并蓄地堆积信息，避免使系统必要地加重数据处理负担，造成系统不稳定也不必要的信息不应接入。

3.功能定位及工程范围要与本地工程管理制度相适应。系统如采用深度集成方式时，FAS作为集成子系统，但有相当多的地方消防部门不认同，故无法实现。系统设计前应结合相关的规章制度征得相关部门的同意。

(三)重视软件及服务价值

根据国家相关政策要求，地铁机电设备国产化率必须达到70%。软件平台在综合监控系统中有较大的比重，软件平台必须实现国产化。综合监控系统有上千幅人机界面、数十万信息点组态，大量的联动和定制功能需要开发。软件的开发均建立在稳定合理的用户需要之上，而缺乏实施经验、过于保守地参照既有线路独立系统模式，使建立稳定用户需求非常困难。因此，合理定制并力求稳定的用户需求，是设计的核心;系统软件科学的开发管理，软件开发的按期高质量发布是实施关键;作为大型实时监控软件，严格版本控制，减少临时软件升级包、维持软件版本的完整性也是比较重要的环节。

五、结论

城市轨道交通综合监控系统在国内走过大约十年路程，经过多方的不断努力，已被广泛运用到工程实践中，已成为轨道交通自动化技术发展的必然趋势，综合监控系统必将在前进和发展中克服各种困难，向着集成度更高、智能化更强、功能更加丰富的新型系统迈进，成为城市轨道交通运营最重要的工具。

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通综合监控系统工程设计规范(GB50636－2010)［S］.北京:中国计划出版社，2011.

［2］马克刚，马小兵，赵宇.地铁综合监控系统可靠性评估体系框架［J］.都市快轨交通，2010，(1).

［3］温玉君，戴孙放.综合监控系统在城市轨道交通工程中的应用［J］.2010，(9).

［4］魏晓东.地铁综合监控系统建设关键问题分析［J］.现代城市轨道交通，2009，(6):17.

On the Composition and Application of Urban Track Traffic Integrated Monitoring System

YANG Ruo－ning

From the significance of the urban mass transit integrated supervision control system，combined with the development of integrated supervision control system in and abroad，this paper explained the composition of the urban mass transit integrated supervision control system and pointed several attention points in the application of the integrated supervision control system.

Urban track traffic;Integrated monitering system;composition;notes

U231.92

A

1009－5152(2011)03－0053－04

2011－08－01

阳若宁(1963－ )，女，湖南广播电视大学教授。