轨道交通综合监控系统实验验证平台设计方案及测试

芦海林+吴泰峰

摘要：城市轨道交通综合监控系统集成了多个子系统专业，接口功能复杂，现场调试工期紧张，为了在调试前做好充分的准备工作，预防、减少调试过程中出现的问题，保障整体工期进度和质量，在现场调试前搭建实验验证平台是一个很好的解决方案。本文介绍了苏州市轨道交通4号线工程综合监控系统实验验证平台的设计规划、系统规模和网络架构，通过实验验证平台所做的全部测试内容和取得的成果实践，希望能够为我国今后轨道交通项目如何更加合理规范和搭建综合监控实验验证平台起到推动和促进作用，促进城市轨道交通的健康发展。

关键词：综合监控系统；实验验证平台；轨道交通

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0176-03

Abstract：Mass Transit Integrated Supervison and Control System（ISCS） is a system which integreted multy subsystems through complex interface functions. In order to make full preparations and to prevent and reduce the problems of the on-site test before field testing building an experimental verification platform is a good solution to ensure the overall schedule progress and the quality. This thesis introduces the design planning， system scale and network structure of the experimental verification platform of Suzhou Metro Line 4. Through the experimental verification platform all the test contents and the results obtained are helpfull to improve a better building experimental verification platform and promote the healthy development of Urban Mass Transit

Key Words：Integrated Supervison and Control System； experimental verification platform； mass transit

截止到2016年底，全国共有30个城市开通轨道交通运营线路，总长度为4152.8公里，轨道交通已经在国内进入了建设的高峰期，综合监控系统在国内多条地铁线路投入运营，由于综合监控系统是城市轨道交通的控制指挥中心，涉及到电力、机电、火灾、闭路电视、门禁、广播、乘客信息系统、自动售检票等几乎所有的专业，接口数量众多、接口功能复杂，任何由于前期测试、准备不充分，都会在后期的调试过程中暴露出问题，从而影响项目整体工期进度、质量。

通过对国内多条城市轨道交通项目的调研，已经完成或者在建的轨道交通项目在项目进场调试前都会进行调试前的测试准备工作，规模或大或小都会搭建测试平台，但是如何做好测试平台的规划、做哪些测试、怎样能够充分发挥测试平台的作用，预防或者减少在调试过程中出现的问题，国内还没有一个适用的规范和标准，鉴于此，苏州市轨道交通集团有限公司根据苏州市轨道交通4号线及支线工程综合监控集成、采购及安装项目规模和整体项目工期进度，在项目进场调试前搭建了完全由项目实际使用设备构建的1个控制中心、2个车站规模的综合监控实验验证平台，以期望通过实验验证平台的验证测试达到项目在调试前发现和解决问题，调试中复现和查找问题，调试后仿真和培训操作人员的目的，为我国城市轨道交通综合监控系统实验验证平台的搭建积累经验，促进城市轨道交通的健康发展。

1 综合监控系统实验验证平台结构

1.1 实验验证平台搭建规划

如何才能充分发挥实验验证平台的作用，做到既能实现实验验证平台的设计目的，完成进场调试前的准备工作，又能不浪费实验验证平台的测试设备，测试完成后合理、充分利用测试设备，我们确定实验验证平台按照“三个一致”的原则进行搭建：

测试设备与项目实际使用设备相一致；

施工及调试方法与实际调试方法相一致；

测试及验证标准与项目验收标准相一致。

测试完成的设备将直接搬用到现场使用。

为了模拟轨道交通各车站和中心地理上分散、各专业系统内独立、系统间通过接口通信的模式，并且考虑到实验验证平台面积的限制，我们的实验验证平台总体设计规划如下：

（1）实验验证平台按专业进行区域划分，分为综合监控系统验证区、BAS验证区、CCTV验证区、ACS验证区、PIS验证区、PA验证区，其他专业测实验证区，各区域按设计通信方式进行集成和互联；

（2）各专业系统设备必须要成套，组屏安装到机柜里，各专业验证区按箱柜尺寸做好基础和线槽，机柜安装到基础底座上，模块箱安装到验证区墙壁上，前端设备安装到指定位置并做好屏蔽和接地；

（3）电源线、柜内配线、柜间连线、通信线、接地线和项目实际使用的线缆一致。

整体规划如图1所示。

国内轨道交通综合监控系统是按照两级管理、三级控制的分布式模式进行运营，两级管理分别是中心级、车站级调度管理；三级控制分别是中心级、车站级和现场级控制。按照总体设计规划，实验验证平台各系统的設备都是成套安装到机柜里，单位面积就能承载更多的设备，所以在空间上我们就具备了缩微实际运营模式组网架构的条件，我们的实验验证平台网络架构模式为控制中心级监控层、车站级监控层和将两个监控层连接起来的OTN网络传输层组成。endprint

1.2 控制中心级监控层

控制中心级监控层按1+4模式设置：一套中心级综合监控系统（CISCS）设备、四个子专业各一套系统设备组成。四个子专业分别包括一套闭路电视系统（CCTV）设备、一套门禁系统（ACS）设备、一套乘客信息系统（PIS）设备和一套广播系统（PA）设备。

（1）综合监控系统：由中心级冗余实时、历史服务器及存储、中心电调工作站、环调工作站组成；

（2）PA系统：由中心网络控制器、接口控制器、录音控制器、广播控制盒及网管工作站组成；

（3）PIS系统：由中心服务器、视频流服务器、视音频切换矩阵、直播数字电视编码器、操作终端工作站组成；

（4）CCTV系统：由中心视频管理服务器、流媒体服务器、IPSAN视频存储、高清视频解码器、控制键盘、维护工作站组成；

（5）ACS系统：由中心服务器、中央授权工作站、维护工作站组成。

1.3 车站级监控层

车站级监控层按两个站的规模设置，每个车站按1+5模式设置：一套车站级综合监控系统（SISCS）设备、五个子专业各一套系统设备组成。五个子专业分别包括一套环境与机电设备监控系统（BAS）设备、一套闭路电视系统（CCTV）设备、一套门禁系统（ACS）设备、一套乘客信息系统（PIS）设备、一套广播系统（PA）设备。

（1）综合监控系统：由车站级冗余实时/历史服务器、值班员工作站组成；

（2）BAS系统：由车站A/B两端的冗余PLC、4个远程I/O模块箱组成；

（3）PA系统：由车站电源监测器、网络节点控制器、网络音频播放器、接口控制器、录音控制器、噪检控制器、IP网络功率放大器、交换机、广播控制盒、话筒、扬声器组成；

（4）PIS系统：由车站数据服务器、LCD播放控制器、电源时序控制器、交换机、操作终端工作站、LCD显示屏、LED显示屏组成；

（5）CCTV系统：由车站视频管理服务器、IPSAN视频存储、高清视频解码器、控制键盘、高清摄像机（球机和枪机）、交换机、视频监控终端组成；

（6）ACS系统：由车站门禁主控制器、就地控制器、读卡器、电锁、门磁、出门按钮、紧急按钮、管理工作站组成。

1.4 网络传输层

网络传输层承载着中心-车站数据交换功能，由中心、车站OTN传输设备组成通信骨干网，为各系统提供冗余以太网接口，各系统的中心、车站交换机按照统一的网络规划接入OTN设备以太网传输端口，实现中心-车站的数据交换。

2 综合监控系统实验验证平台的验证测试

如何最大化的利用实验验证平台、充分发挥实验验证平台进场调试前的验证、准备功能，是我们在设计和规划验证平台时着重考虑的问题。我们搭建实验验证平台的目的，不仅仅是满足验证平台系统内和系统间的各项测试计划，更要创造条件，进行验证平台系统和外部系统之间的测试，为此，我们协调机电、供电、通信、信号各相关专业，提前计划、部署和协调，按计划有序的进行了验证系统内部及验证系统和外部系统的功能、性能、动态测试。

2.1 验证测试内容

按照设计规划进行了ISCS系统和5个接入子系统内部测试，同时按照设计联络会确定的时间节点，按计划组织协调通信OTN设备、消防火灾FAS主机、屏蔽门PSD接口设备、自动售检票AFC接口设备、防淹门接口设备、信号ATS接口设备、机电全部设备进行测试：

（1）系统功能测试：根据招标文件、投标文件、技术规格书、设计联络会和其他会议确定系统功能进行了ISCS系统、BAS系统、PA系统、PIS系统、CCTV系统功能测试；

（2）接口测试：根据接口规格书进行了ISCS和各接入子系统的接口协议测试、BAS系统和机电设备的接口协议测试、PA-FAS、PIS-PA的接口协议测试；根据确定的接口类表和点表进行了ISCS和各接入子系统实验室点对点测试、BAS系统和机电设备的实验室点对点测试；

（3）施工及调试方法测试：主要检查是否按照2011《城市轨道交通综合监控系统工程施工与治理验收规范》进行施工，施工工序、施工方法、调试方法是否符合规范要求。同时调试人员和施工人员在实验验证平台按照正确的方法进行演练，并形成规范性文件，指导和要求现场施工及调试；

（4）系统性能测试：检测硬件设备是否按照合同設备清单进行配置，系统的CPU占用率、内存使用率、网络带宽、丢包率和场强等技术参数是否满足技术规格书要求；

（5）安全性和可靠性测试：系统安全性测试主要是进行ISCS系统冗余设备FEP（前端处理器）、交换机、服务器，BAS系统主备冗余PLC单点故障自动切换测试。系统可靠性测试进行了ISCS、BAS、PA、PIS、CCTV、ACS单系统7X24小时不间断运行测试，测试系统是否能够稳定、可靠、连续运行；

（6）iFAT集成测试：进行进场调试前最大化系统（ISCS+BAS、PA、PIS、CCTV、ACS等5个子系统）、最大数据量（41个站全数据规模）的集成测试，验证综合监控系统的数据处理能力、集成和系统联动功能。

2.2 实验验证平台取得的成绩及优势

实验验证平台由于使用的测试设备是与现场调试相一致的硬件设备，而且从规划上充分利用验证平台空间，各系统设备成套组屏安装到机柜里、模块箱墙壁安装、前端设备墙壁或吊顶安装，并且测试区按系统划分，测试场地固定，测试时间连续，所以为验证测试提供了硬件、场地和时间上的保障，从实验验证平台实施和运行的效果来看，和常规测试相比有如下优势：

（1）数据规模：实验验证平台汇集了ISCS系统和5个接入子系统，实现了41个车站+控制中心的全数据测试，和实际投运规模一致；

（2）测试连续性：实验验证平台从第一次设计联络会结束开始搭建，一直到现场典型站调试结束前，实验验证平台都在连续运转，持续为项目进场调试前提供技术保障；

（3）可进行动态测试：选择实验验证平台地点时，就规划了动态测试功能，验证平台的外围可以进行车辆行驶，按计划完成了地面PIS和信号的动态测试项目。

测试项目对比见表1。

3 结语

综合监控系统实验验证平台按照设计规划完成了6项功能测试、ISCS系统12个接入子系统接口测试、BAS系统13个机电接入设备接口测试、施工及调试方法测试、系统性能测试、安全性和可靠性测试、iFAT集成测试，整理制定了ISCS系统和5个子系统施工工序及施工方法、调试方法等12项作业指导文件，调整和优化ISCS系统供电线缆、CCTV系统前端摄像机供电线缆、PA系统噪声监测线缆等3项设计方案。很好的为项目现场调试前做好了实验室的验证和准备工作，培训了现场施工和调试人员，为项目整体工期进度和质量提供了强有力的技术保障。

本文通过综合监控系统实验验证平台的技术实践，希望为我国今后的轨道交通项目如何更加合理规范和搭建综合监控实验验证平台起到推动和促进作用，促进城市轨道交通的健康发展。

参考文献

[1]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，2014.

[2]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.endprint