城市轨道交通综合监控系统工程两国家标准系列讲座（二）

全国城市轨道交通标准技术委员会 魏晓东

广州地下铁道设计研究院 毛宇丰

1 概述

《城市轨道交通综合监控系统工程设计规范》共分为 ：总则，术语，基本规定，系统功能，系统性能，系统组成，系统软件要求，系统接口，其他等九章。本讲主要对2～8章中的重点章节加以解释。

2 术语解释

术语中定义条款有7 条，2.0.1条 城市轨道交通综合监控系统。2.0.2条 集成子系统。2.0.3条、互联系统。上一讲已做了解释。其他条款解释如下：

“2.0.4条 模式控制：按照预先定义的要求，控制相关联的一组设备的联动控制，它在一定事件触发下启动。”

术语解释：模式控制是当城市轨道交通发生某一工况，在单个或多个事件或人工触发下，综合监控系统控制和联动相关联的一组系统和设备，按照预先定义的（某一个）控制序列和顺序，达到预定目标运行状态。城市轨道交通通常有正常、阻塞、故障、灾害和维修等工况，每一种工况都会对应多种控制模式。

“2.0.5条 阻塞（工况）模式obstructed mode：中央级综合监控系统接收信号系统提供的列车阻塞信息，并根据列车阻塞位置情况自动启动对应的控制模式，也可采用半自动控制方式、手动启动对应的控制模式。控制方式 。”

术语解释：当城市轨道交通发生阻塞工况，综合监控（中央级）系统接收信号系统的列车阻塞信息，并根据列车阻塞位置自动启动对应的阻塞模式，也可采用人工手动启动对应阻塞模式。阻塞工况是（指非灾害和故障情况下）列车在地下区间运行受阻，导致地铁运营部分受阻，为确保列车内乘客安全、舒适及列车的工作环境在允许的范围内工作，应即时启动隧道通风系统对应的运行工况工作模式。根据列车阻塞在区间隧道内的停车位置，确定隧道通风系统的阻塞运行模式。

“2.0.6条 火灾（工况）模式fire mode：当城市轨道交通火灾自动报警子系统发出确认的火灾报警信息，综合监控系统的相关子系统进入排烟、送风及消防联动控制和运行。”

术语解释：当城市轨道交通发生火灾工况，火灾自动报警系统发出确认的报警和模式指令，综合监控系统自动或通过人工手动启动相关火灾模式，通过信息共享，使集成和互联系统进入相关火灾模式运行，启动消防系统和设备（释放AFC和ACS、启动广播、PIS、疏散、导向、应急照明、防排烟、消防泵）运行，停止非消防系统和设备（一般照明和广告照明、通风和空调、电梯和下行扶梯、三级负荷电源）运行，并切断非消防电源，使相关系统和设备达到预先定义的（控制序列或控制预案）状态。

“2.0.7条 综合监控系统软件平台，integrated supervision and control system software platform：可对城市轨道交通各专业自动化子系统进行集成与互联、可进行持续开发和扩展功能的，具有开放架构的软件体系。”

术语解释：综合监控系统软件平台是实现城市轨道交通各集成与互联系统功能和综合功能，并可进行持续开发和扩展，具有开放架构的软件体系。满足各相关自动化系统信息集成和互联需求的监视、控制和数据处理软件；采用开放的软件架构和标准的软件组件，具有功能伸缩、可持续开发和扩展的软件。

3 基本规定

本设计规范给出了关于城市轨道交通综合监控系统工程的基本规定共14条款。这些条款全面地规定了综合监控系统的设计总原则，在工程实践中须遵照执行。

“3.0.0条 城市轨道交通应设综合监控系统，作为线网、线路和车站综合的自动化监控平台和信息共享平台。”

首先应明确要不要上综合监控系统。当城市轨道交通各系统之间需要（跨多个系统实现）相互关联，且联动的信息较多，需要共享多个系统信息才能进行操作、控制和决策时，应当建立综合监控系统，并将相关系统纳入综合监控系统，以便优化系统配置和接口关系，提高系统的综合性能和能力。

“3.0.1条 综合监控系统设计应满足线路运营控制中心调度、车站和车辆基地值班员、系统和设备维修人员的使用要求。”

综合监控系统设计应满足线路运营控制中心调度、车站和车辆基地值班员、系统和设备维修及管理等人员的使用要求，也可根据需要满足其它岗位人员或相关系统（如上级系统或办公自动化管理系统）的使用要求。设计应明确综合监控系统面向的使用对象、或者说是谁是用户。

“3.0.2条 综合监控系统应支持实现行车和行车指挥、机电设备监控和管理、防灾和安全、乘客服务、系统维修和管理等运营功能，应与运营管理模式和运营管理的发展相适应，并应满足城市轨道交通运营和管理整体功能的需求。”

综合监控系统应实现行车和行车指挥、机电设备监控和管理、防灾和安全、乘客服务、系统维修和管理等功能、为以上各岗位服务；综合监控系统功能应与城市轨道交通现代运营管理模式相适应，主要应满足列车有效运行、设备良好运转、对乘客周到服务等城市轨道交通运营监控管理整体功能的需求。综合监控系统除实现上述功能外，还可考虑实现线网指挥中心调度、应急指挥和应急操作、OA管理、系统开发、操作培训等功能。

“3.0.3条 综合监控系统设计阶段应完成技术规格书的编制。技术规格书应包括系统构成、系统功能与性能、系统制造、系统实施和系统验收的全面技术要求。”其意自明无需解释。

“3.0.4条 综合监控系统应采用集成和互联方式构建，集成和互联的范围应符合下列规定。”

应将电力监控系统、环境与设备监控系统、屏蔽门和防淹门等集成到综合监控系统中；

宜将火灾自动报警系统集成到综合监控系统中；

可将马达控制中心集成到综合监控系统中；

宜将信号系统、闭路电视系统、广播系统、乘客信息系统、自动售检票系统、门禁系统、时钟系统等互联到综合监控系统；也可根据需要集成到综合监控系统中；

信号系统的列车自动监控系统应根据技术发展和运营管理的需要集成到综合监控系统中。

这条基本规定是重中之重。规定对城市轨道交通综合监控系统的构建方式提出明确要求。标准明确规定将电力监控系统、环境与设备监控系统、屏蔽门和防淹门等集成到综合监控系统中。综合监控系统集成的电力监控专业（用设备）和环境与设备监控专业（用设备）是综合监控系统的主体。火灾自动报警系统是否集成到综合监控系统主要由当地消防管理部门确定，本规范推荐应采用集成接入方式。将列车自动监控系统集成到综合监控系统是技术发展的趋势，但应视工程的客观条件是否成熟。 将马达控制中心纳入综合监控系统范围有利于工程建设。可将马达控制中心（直接）纳入综合监控系统，或通过环境与设备监控专业设备纳入综合监控系统。

“3.0.5条 综合监控系统电力监控专业的设计应分界到变电所间隔层设备的端子；环境与设备监控专业的设计应分界到现场设备的控制端子。”

综合监控系统的设计范围非常重要，本规定很具体地说明了集成和互联的界面划分，明确专业之间的分工界面，电力监控系统的设计分界应到变电所间隔层设备端子；环境与设备监控系统的设计分界应到现场设备（传感器、变送器和执行器）。

“3.0.6 条 综合监控系统宜采用通信处理机接入互联系统。”

说明互联系统的接入方式，互联系统宜通过通信处理机接入综合监控系统。各互联系统应不依赖于综合监控系统独立工作。

“3.0.7 条 综合监控系统应符合下列规定。”

应满足集中监控和管理、分层分布式控制、资源共享的要求；

系统构成、硬件配置及软件编制应满足运营功能和性能参数指标的要求；

应满足安全性、可靠性、可维护性、可扩展性的要求，并应满足分期实施、线路延伸及用户业务不断发展的需求；

应采用可靠性措施，关键设备应采用冗余配置，并应满足系统故障或灾害不扩散、不传播的要求。

本条款阐述清楚明白应遵照执行。特别是综合监控系统应进行可靠性设计，应在事实与运营中进行RAMS（可靠性、安全性和维护性）管理。

“3.0.8条 综合监控系统应实现正常、阻塞、故障、火灾、公共灾害和维护等运行模式。”

这是综合监控系统必须具有的模式控制功能。在设计中应重点开发，应按照运营需求精心设计，并依照实践经验加以改进。

“3.0.9条 综合监控系统设计和设备选型应满足城市轨道交通环境条件与电磁兼容性要求。”

综合监控系统设计应满足城市轨道交通环境条件（包括温度、湿度、震动、含尘量、电磁等）的要求，是指设计的系统方案和工程安装实施方案应满足城市轨道交通（重点是车站）环境条件的要求。城市轨道交通（重点是车站）的设备选型应满足环境条件的要求，是指设备的安全性、可靠性、可维护性及对环境的适应性等应满足环境条件的要求。

“3.0.10条 综合监控系统应实现远程故障诊断、远程维护、软件远程编程和下载功能。”

本条是指综合监控系统后台辅助功能应满足的功能要求。综合监控系统构成方案和实现功能应考虑实现远程故障诊断、远程维护、软件远程编程和下载功能，这是地铁必须的，也是地铁的特点决定的，地铁线路长，有的还延伸到郊区，车站级系统和设备出现问题和故障，人员要想及时地赶到现场处理，存在交通不便，特别是夜晚，时效性也不允许。这是为地铁维修部门维修人员少人化配置和提高故障处理的时效性要求而考虑的。

“3.0.11条 综合监控系统应实现重要控制对象的远程手动控制功能。车站控制室综合后备盘上应集中设置对集成和互联系统的手动后备控制。”

本条为强制执行条文。远程手动控制功能是防止模式控制功能失效，针对单一控制对象（设备）进行控制，辅助实现模式控制预案功能或改变控制预案，可灵活实现控制策略的一种手段。综合监控系统应实现（重要）控制对象的远程手动控制功能，是指工作人员通过控制中心或车站控制室的综合监控系统操作员工作站的显示器、鼠标或键盘，针对控制对象发出的改变工作状态的操作指令功能。重要控制对象是指由控制中心调度、车站和车辆基地值班员等负责操作的控制对象。集成和互联系统的手动后备控制是指控制信息不经过综合监控系统，直接由集成和互联系统实现手动控制功能，集中设在车站控制室综合后备盘上；其他涉及安全的非集成和互联系统手动后备控制功能也应集中设在综合后备盘上。

“3.0.12条 综合监控系统及其集成子系统应采用统一的软件平台、统一的人机界面、统一的命名和编码规则，并应建立统一的系统接口标准。”

本条款要求综合监控系统与其集成子系统采用同一软件平台、实质上要求对集成子系统的集成采用深度集成方式。

“3.0.13条 综合监控系统软件平台应符合下列规定。”

应是一个开放的软件开发平台；

应支持多种硬件构成，并应具有对不同系统和产品的集成能力；

应满足平稳迁移、平滑过渡支持工程实现规模扩展的功能；

应采用层次结构，工程应用层与软件系统平台层解耦、易于工程应用的灵活设计，并应便于工程组态的修改。

层次结构是指综合监控系统软件应分为系统软件、应用软件和工程软件不同层次构建。 层次结构的解耦，是指当在软件层次的顶层做修改时不影响底层，无须底层进行修改。工程组态软件的修改无须对应用软件或系统软件进行修改。这一条款是国家标准中首次对大型监控系统的软件平台提出了如此全面的要求，值得设计、工程、管理方面的人员认真学习、理解。

“3.0.14 条 控制中心中央控制室和车站控制室的工艺布置，宜与综合监控系统统一设计。”

控制中心中央控制室和车站控制室的工艺布置是综合监控系统设计内容的重要组成部分，也是目前设计中的薄弱环节，这部分涉及的内容很多，是值得设计单位深入研究与实践的。

4 系统功能

本标准对城市轨道交通综合监控功能做了较详细的规定，对于所有的系统集成项目和大型监控系统的需求分析和功能设计具有指导作用。这也是本规范的亮点之一，值得在实践中推广应用，也值得类似系统的功能规范参考，是本讲座的重点。系统功能分为四大部分阐述：（1）基本功能要求；（2）综合监控系统中央级功能；（3）综合监控系统车站级功能；（4）互联系统功能。

4.1 综合监控系统的基本功能

基本功能阐述了综合监控系统通用功能要求。标准规定了18条基本功能，主要有：

（1）联动功能。它是综合监控系统的重要功能，联动功能的实现可通过特定的事件、规定的时间和必要的人工介入；例如车站火灾事件触发自动售检票系统检票机打开的联动，但为保证准确性，一般会在操作终端弹出报警界面，通过人工点击确认后触发检票机全部打开疏散乘客。因此事件触发、时间触发和人工触发是联动功能的基本元素，可通过三种基本触发方式的组合满足运营管理的需求。

（2）遥控、顺控及点控功能。这是综合监控系统最基本功能，系统点控可独立改变某一对象运行状态的控制操作，包括设备的启动/停止、开关的合/分、自动装置投入/撤除等操作。综合监控系统技术发展过程中，曾有过综合监控系统不设点控功能给运营带来诸多问题的经验教训，务必要设计点控功能。

（3）监视、控制与调节功能。综合监控系统应具备监视和控制与调节、参数设置功能。这相当于分散型控制系统（DCS）的回路控制功能。在此条中规定任意人机界面间的切换不超过3键距。本条所指人机界面宜包括综合显示画面、分系统、分类、分层画面、BAS模式列表、报警列表、操作列表、维修列表等，为便于操作人员单手操作实现界面切换，到达任意画面操作不超过3次。

（4） 其他功能条款中，在第6条，“综合监控系统宜具有事件回放、辅助决策支持等功能。”是指为便于对时间的跟踪，系统可考虑具备重要事件的回放。同时为便于工作人员的操作和事件处理的准确、快捷，系统可设置功能、操作步骤及使用智能提示功能，实现在线的操作人员辅助指导（此即辅助决策功能）。对于第10条报警功能根据实际应用，此功能最重要的是设置报警管理。第15条，系统宜具有设备维护管理系统（DMS）的功能，提供系统设备运行及设备维护、维修和管理信息。第16条，系统应具有培训管理系统（TMS）功能，宜包括运行管理、操作、以及日常维护、故障排除等业务培训，可在线和离线模式下进行，两种模式应具有相同的人机界面及功能。都是近年来特别强调要实现的功能。

4.2 综合监控系统中央级功能

中央级功能分为综合功能与系统功能。将综合功能提取出来是本标准的特点。中央的综合功能共有六条：

（1）应对全线与运营管理相关的监控对象的状态、参数等数据进行实时收集及处理，并应在各调度员工作站和综合显示屏以图形、图像等形式显示。

（2）应通过自动或人工方式向全线被监控对象或系统发送遥控、顺控等控制命令。

（3）应提供统一的、多层次的监控显示及操作。

（4）应提供全系统的网络状态图。网络状态图应显示系统主要设备的运行状态和网络通断状态。

（5）应提供全线、区域、站间、变电所间的设备联动功能。

（6）应设有与线网指挥中心的相关接口。

中央级系统功能主要是集成子系统的中央级功能，它们是电力监控的中央级功能、环境与设备监控中央级功能，如果FAS系统集成在综合监控系统中，也包含了FAS中央级功能。其中电力监控的中央级功能是核心，因为电力监控的执行主要在中央级。综合监控系统中央电力监控功能规定了8条：

（1）提供动态显示的供电系统图、变电所主接线图、牵引网供电分段示意图、程控等用户画面，以及变电所盘面图。

（2）对变电所主要电流、电压、功率、电度等进行实时采集。

（3）在综合显示屏系统指定区域显示全线的一次接线图。

（4）实现对全线遥控对象的遥控。遥控种类分选点式、选站式、选线式控制。

（5）实现多站并发顺序控制。

（6）实现对全线供电系统设备运行状态的实时监视、故障报警和保护复归。

（7）实现运行和故障记录信息的画面显示及打印功能。

（8）实现电能统计等的日报月报制表打印。

4.3 综合监控系统车站级功能

车站级功能也分为综合功能与系统功能。综合功能主要是：

应监控管辖范围内的供电、环境、防灾、乘客及车站主要设备的运行情况；

应按控制权限实现控制功能；

应显示集成子系统和互联系统的各类信息及车站综合信息；

应具有车站综合报警和报警管理功能；

应实现集成子系统和互联系统间的联动。

综合监控系统车站级包括车辆基地，它的功能主要在车控室实现，对于电力监控主要在中央级车站只设一个无人值守站，车控室的操作员主要监管环境与机电设备、FAS和其他互连系统的信息。车站级系统功能主要是环境与机电设备的功能，规定了8 条：

（1）应实现车站综合显示画面、环境与设备监控系统设备分类画面、环境与设备监控系统模式的显示。

（2）应监视、控制本车站及所辖区间、车站隧道通风系统、车站通风空调系统、给排水系统、自动扶梯、照明系统、车站事故照明电源、集中冷站等设备，并应对故障进行报警。

（3）应监视和记录车站站厅、站台、设备用房等区域的温度、湿度、压力等环境参数。

（4）对于所有的监控设备，应实现手动或自动模式控制。

（5）应监视车站公共区空调通风系统的参数和状态，并应控制车站公共区空调通风系统。

（6）应监视本站屏蔽门、防淹门设备。

（7）应将车站被控设备运行状态、报警信号及测试点数据送至控制中心，并应接受中央级的各种运行模式指令。

（8）应接收火灾自动报警系统发出的模式指令及监视环境与设备监控系统执行防灾模式的情况。

4.4 互联系统功能

综合监控系统介入的互联系统较多，各工程规模不同，标准主要规定了六个互联系统的功能其他可参照。六个互联系统是：

（1） 综合监控系统的广播功能

应能选择广播区域；

应能选择广播源；

应监视广播设备状态和报警；

应实现进站自动广播的联动功能；

应实现自动时间表广播。

（2） 综合监控系统的闭路电视功能

应实现闭路电视监控自动或手动操控功能；

应任意选择所管辖范围内的闭路电视监控监视图像显示；

应实现闭路电视监控视频图像在中央控制室综合显示屏上的显示功能。

（3） 综合监控系统的门禁功能

应接收并储存门禁系统的故障信息、状态信息及通讯状态信息；

应接收门禁系统设备报警并显示；

应实现火灾联动控制功能。

（4） 综合监控系统的乘客信息功能

中央级应具备乘客信息系统的信息编辑功能，信息应包括列车到发信息、时间、实时通告等；车站级应具备编辑实时文字通告信息功能；

应实现乘客信息系统状态信息监视、乘客信息系统报警监视、显示范围选择、预定义信息播放功能。

（5） 综合监控系统的信号功能

应接入列车信息、阻塞信息、设备报警、通道检测信息并显示；

宜根据信号系统提供的实际运行图信息，进行自动广播、乘客信息显示，以及与列车运行有关的联动；

在车站控制室内的综合后备盘上应设有列车自动监控系统的紧急停车、扣车和放行开关。

（6） 综合监控系统的自动售检票功能

应具备监视客流信息及自动售检票系统主要设备报警信息的功能；

车站级综合监控系统应具备闸机控制功能。此外综合监控系统与时钟系统应具有对时功能，中央级、车站级设备时钟系统应同步。综合监控系统应监视不间断电源的工作状态、各种电量参数、报警信息及电池状态等，且具备操作权限的人员可对不间断电源实现远程控制及远程参数设置。

5 系统性能

本标准对综合监控系统的性能提了三方面要求：（1）系统响应性；（2）系统可靠性、可用性、可维护性、安全性要求；（3）设备负载要求。

响应性要求主要是遥控命令在综合监控系统中的传送时间应小于2s。即从中央控制站到车站控制器端子的传送时间或表述为：下行命令下达小于2s。同时要求设备状态变化信息在综合监控系统中的传送时间应小于2s。即设备状态变化的信息传送至中央工作站的时间。或表述为：上行信息送到时间小于2s。

本标准第一次在大型监控系统的性能要求中提出RAMS（系统可靠性、可用性、可维护性、安全性）要求。可参照欧州有关标准执行。

6 系统组成

综合监控系统组成在条文说明中加入了一个构成图，对系统组成主要参考这个图。从图中可见，综合监控系统主要是中央与车站级系统的结构，中央和车站级监控网络都是由高速交换以太网构成，中央级网络支持多服务器和多工作站结构。中央级网络和车站级网络由骨干网链接。通过通信处理机综合监控系统与互联系统相连。

7 系统软件要求

本标准对于综合监控系统软件要求给出了规范，对澄清目前在综合监控系统招投标中关于软件要求的混乱做法具有十分重要的意义。软件要求分为三部分：（1）针对城市轨道交通应用特点的软件一般要求；（2）应用软件要求；（3）软件数据库管理要求。

在本标准的条文说明中对软件的条文说明最为详尽，请读者对着每一条款，理解条文说明含义进而理解条款本身的含义。

在软件要求中最重要的是软件的开放性。软件的开放性水平主要表现在它的COTS（Commercial Off The Shelf）占比水平上，即构成软件的模件大都应是商用软件模件。

8 接口要求

综合监控系统工程的关键点之一就是接口，本规范提出了内外接口的概念使实践中接口问题简化。

综合监控系统设计应通过内部接口将被集成子系统无缝接入系统中构成系统主体。通过内部接口所传输的信息在接口双方具有一致的表达形式，应无须经过转换而直接使用。

难点是外部接口。综合监控系统设计应通过外部接口实现与互联系统的信息交互，通过外部接口所传输的信息在接口双方具有不同的表达形式，信息共享平台应对接口数据进行处理，还原原始信息，或构成新的信息。外部接口是综合监控系统连接互联系统的接口，涉及到不同系统的链接，是系统集成的关键。

本标准特别强调了接口开发与管理的规范化做法主要表现在：

（1） 综合监控系统接口设计应对接口的物理特性进行描述，包括以下内容：

接口位置；

通信介质；

链路数量；

连接形式；

物理接口界面。

（2） 综合监控系统接口设计应包括以下要求

接口软件通信协议；

冗余要求；

监控信息点表；

采用结构化形式组织；

电磁兼容性要求。

（3）综合监控系统接口设计与管理应提供以下接口文件

详细接口规格书；

详细接口测试计划；

接口测试规格书；

监控信息点表。

（3）中所提出的文件必须在项目实施时认真按期完成。这些文件是保证接口工作规范化进行的指导文件，系统集成商应认真准备，业主工程师应认真审核。

条文说明中列举了实际应用案例帮助理解接口开发中的规范化做法。这些案例须在实践过程中对照应用。

9 总结

城市轨道交通综合监控系统工程的设计工作是工程成败的关键。经过了近十年的实践，在成功经验基础上建立的这一国家标准无疑会对综合监控系统工程的高质量建设具有推动作用。目前，新一轮城市轨道交通建设正在兴起，寄望于标准将起到它应有的作用。