城市轨道交通综合监控系统SIG子系统浅析

2015-07-18陆晨耿守阔

物联网技术 2015年5期

关键词：信号系统数据库

陆晨++耿守阔

摘要：首先简要介绍轨道交通综合监控系统的系统组成以及系统架构，其次重点阐述信号子系统的功能实现以及数据库实现方案，并根据实际需求完成系统仿真。

关键词：轨道交通综合监控；信号系统；数据库；实现方案

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）05-00-03

0 引言

随着我国经济的飞速发展，城市建设不断加强，各大城市随之出现的交通拥堵现象日益严重，为解决这一问题，快速发展具有客运量大、快捷、安全、准时、环保、高效等优点的轨道交通不失为一个正确的选择。

轨道交通综合监控系统是原各个单独机电系统的应用集成，具有多子站、多子系统和地理分布分散的结构特点。其主要功能包括对设备的集中监控和子系统之间的协调联动，一般综合监控系统由电力（PSCADA）、信号（SIG）、环控（BAS）、乘客信息（PIS）、乘客广播（PA）、视频监控（CCTV）、火灾报警（FAS）、售检票（AFC）、门禁（ACS）和屏蔽门（PSD）等子系统组成。

本文重点阐述SIG子系统的功能要求、数据库建立及演示仿真过程。

1 综合监控系统SIG系统功能要求

1.1 控制显示功能

控制和显示功能全面地向行车调度员显示SIG功能操作的当前和历史信息以及他们所控制的线路。它允许行车调度员在授权的情况下，人工向系统输入命令。

控制和显示功能包括操作授权、概况显示、联锁和列车控制命令处理以及信息显示功能。

操作授权也称为权限管理，决定哪些命令行车调度员可以使用和哪些信息行车调度员可以访问，行车调度员操作授权由系统管理员决定，并且通过登录过程完成。

概况显示就是线路的现状可通过视觉显示单元以图形方式实时地向行车调度员显示，这些信息包括列车的位置和进路状况、保护区段、轨道区段、道岔和信号机的状态，信息的类型与显示的详细程度可以由行车调度员的显示控制命令而控制。例如，用于展示列车位置的详细视图的区域显示，比那些用于概观全线的显示方式所显示的轨道区段数量多，因而它能够显示更准确的列车位置信息。

联锁和列车控制命令处理是根据操作授权，来自行车调度员的联锁和列车自动控制系统功能命令被接收，并输出到联锁控制功能。如果从联锁控制功能得到一个确认请求，它就被输出给行车调度员，如果从行车调度员得到一个确认，它就被输出到联锁控制功能。

信息显示是根据授权从行车调度员得到的显示控制命令，将错误信息、日常时刻表和时刻表偏差以适当格式显示给行车调度员，另外，来自记录功能的操作信息和错误信息也能够被打印出来存档。

1.2 记录功能

记录功能是按顺序和类别存档从其它子系统功能得到的信息，例如操作信息和错误信息。

记录是在收到操作和错误信息时按事件（干扰、要求或公告）和起因（联锁功能、SIG功能、操作系统或联锁命令）将其分类。每个信息的文本和类别按时间顺序储存在操作记录上。那些类别为干扰的信息同时也被记录在当前故障列表上，直到收到此故障已被排除的信息，并将信息文本依照类别标准输出到人机界面。

2 数据库建立

上级ATS系统通过MODBUS和TCP/IP方式将计划和实际时间表传递给前置机，经过解析将状态表、快速轮询表、慢速轮询表、定时轮询表中的数据存放在数据库对应的数据表中，城市轨道交通综合监控系统SIG子系统通过访问这些数据表，实现上述功能，从而实现控制显示与记录功能。具体框架如图1所示。

2.1 创建数据库表

建立数据表，逻辑框图如图2所示。

需要在城市轨道交通综合监控系统数据库中添加参数表与实时表，具体形式见表1。具体表的字段如图3所示。

表1 参数表与实时表

参数表实时表

车次窗定义表车次窗表

站台定义表站台实时表

道岔定义表道岔实时表

区段定义表，区段关联表区段关联实时表

图1 SIG系统框图

在后台数据库建立数据表，通过QzATS和Qzdata将SIG子系统与现有监控系统整合接入，实现信号系统的监控。

2.2 SIG系统处理过程

通过程序，控制数据表操作，处理过程如下：

（1）SIG系统通过SCADATS接收并解析列车信息，确定车次窗信息、车次窗号、车次窗位置，并将列车服务号写入车次窗实时表中的相应字段，根据车次窗中有无列车，确定车次窗占用标志。

（2）把列车服务号写入到列车运行实时表，若实时表中没有该列车服务号记录，则增加记录，如已存在，则不做处理。

（3）接收列车运行信息，确定列车服务号，根据列车服务号把运行信息写入到列车运行实时表中。

（4）接收道岔信息，更新到道岔实时表，将信息传递给系统，显示至电脑屏幕。

（5）如果有区间限速，则根据区间和车次窗之间的关系设置车次窗的限速标志和限速速度，如果取消，则取消限制速度（操作实时表）。

（6）接收站台实时信息，更新站台的到站时间和离站时间，每个站台实时信息中包含到站时间、离站时间和列车服务号，根据信息中站台的序号，判断列车到达的站台名称和列车服务号，把到站信息发送到PIS系统和PA系统（站号、站台、到/离站、列车服务号），每个站台依次进行如上处理。

ATS系统将列车时刻表（实际/计划）传送到综合监控系统中，综合监控系统将时刻表解析整理后放入实时库中，实时数据库定时将列车时刻表备份到参数库中，实时库中存当天的计划表和实际运行表，每天运营结束，将时刻表保存到历史数据库中，综合监控系统提供专用的对话框显示/查询列车时刻表信息。

3 仿真系统演示

3.1 界面介绍

全线站场线路图的铺设需要大量的车站及车站设备元件，本系统是基于遥信变量的仿真模拟系统，可通过数据库修改某表内的值，演示监控状态变化，后续正式运营后，遥信采集数据更新至数据库，综合监控系统通过访问数据库，在操作界面显示出对应的状态。

演示界面包括两个部分，上半部分为显示窗口，如图4所示，下半部分为操作窗口，如图5所示。系统初始启动时，根据管理员权限显示按钮可用（激活），不可用的按钮显示灰色，鼠标无法点击。

图4 显示窗口

图5 操作窗口

图中的铁轨、道岔、信号灯等轨道设备，均为遥测遥信量，通过脚本编辑的方式，实现列车自动排列进路，交通灯自动显示状态，道岔自动实现跳转，并配合PIS系统实现定时开关门的功能。

在操作窗口中显示的是操作动作按钮，这些按钮可用来操作单个元素。操作窗口的内容取决于所选的操作类型。

操作窗口中有下列对话框：

（1）联锁对话框；

（2）安全操作对话框；

（3）ATS对话框；

（4）时刻表对话框；

（5）管理对话框（以管理员身份登录，点击管理将显示用户管理操作对话框）。

3.2 演示过程

列车从上行区间开进轨道，此时轨道颜色为黄色，表示进路允许进入，列车进入车次窗，被占轨道以及后方轨道变为红色，表示区段占用，当列车进入车站后，屏蔽门自动打开，出现倒计时，当倒计时为0时，信号灯变成绿色，前方进路为黄色允许进入，以此类推进入下一站，到达终点返回时，道岔自动排进路到下行区间，继续行驶。操作板块可对信号灯、道岔等轨旁设备进行人工置数，实现控制功能。

轨道交通综合监控系统是一个多元系统，SIG系统和PIS、PA等共同完成对轨道交通各方面的监控。

4 结语

众多大中型城市都开通了轨道交通，它已成为人们生活不可或缺的一部分，轨道交通综合监控系统为其安全准时高效的运行提供了保障，SIG系统作为监控系统的一部分，实现了对列车行车自动化的有效监视与控制，本文的方法是工程可实现的，作为演示系统，还有很多不完善的地方，仍有很大的改进与提升空间。

参考文献

[1]何燕.城市轨道交通信号系统在大连快轨3号线中的应用[J].城市轨道交通研究.2007（7）：58-61.

[2]张越，徐小燕.地铁综合自动化系统的研究[J].南京林业大学学报：自然科学版， 2007，31（5）：97-100.

[3]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京：电子工业出版社，2004.

[4]彭辉，徐志修，周文华，等.城市轨道交通智能综合监控系统设计[J].铁道工程学报，2006（1）：15-18.

[5]王开满，张慎明，江平.轨道交通自动化监控系统的特点及其发展趋势[J].城市轨道交通研究，2006（2）：1-4.

[6]王开满，王军，张慎明.城市轨道交通自动化综合监控系统的集成模式[J].城市轨道交通研究，2007（3）：57-60.

[7]陈卫华.适用于ATS测试及培训的CBTC仿真系统[J].铁道通信信号，2010，46（3）：28-30.

[8]黄建宇.城市轨道交通列车自动监督系统的设计与实现[D].南京：南京理工大学，2009.