地铁综合监控系统中辅助决策支持系统的研究

李 田

南京国电南自轨道交通工程有限公司，江苏南京 210032

由于地铁具有空间相对封闭、人流量大且疏散困难等特点，一旦发生自然灾害、人为破坏、设备故障等突发事件，如果缺乏有效的应急预案及保障预案执行的基础设施、环境设施、机电设备、人员、组织等，将会带来灾难性的后果。综合监控系统的联动功能是轨道交通中安全保证的核心，实现对突发事件在设备层协同应急处理，是缩短救援时间、减少损失、减少事故影响至关重要的一环，被认为是处理地铁突发事件的基础保障[1]。

在综合监控系统控制过程中，辅助决策支持系统（DSS）协助调度员在多系统联动中完成处置紧急情况。综合监控系统（ISCS）的主要功能就是将分散孤立的各个系统集中成为一个整体，提高了各子系统之间的协调配合能力和地铁运营的整体自动化水平，增强对各种突发事件的应变能力。在轨道交通系统应对突发事件，应急预案有重要作用，DSS在处置紧急情况过程中自动显示相应预案，起到了辅助的作用，保证调度员在处置突发事件时能够自动提示相应信息，显示已经对应操作流程，方便调度员参照操作。

DSS提供了运营人员根据运营策略编制场景的工具以及紧急事件监测模块。DSS的场景编辑工具能够定义一系列与综合监控系统数据联动的场景并定义需要显示的规程，当紧急事件监测模块发现当前系统出现满足触发紧急事件条件后，将以声光报警、闪烁等形式在操作界面上显示出来，用来提醒调度员。此时调度员按照当前提示操作即可逐步完成紧急事件处置。在事件的处置过程中，紧急事件监测模块将根据采集到的实时数据所反映的状态联动显示与当前紧急事件的相关的内容。

另外，DSS模块还可以具有规程编辑查询功能，提供完善的目录及全文检索系统，可以方便调度员随时查阅相关规程。

1 详细功能

由于综合监控系统集成与互联了各相关子系统，例如ATS、PSCADA、BAS、FAS、ACS、PSD、CCTV、PA、TA等，收集了全部子系统的相关运营数据，且对各子系统具有一定权限的控制功能，可实现复杂的联动功能。而决策支持系统是基于综合监控系统而来，拥有综合监控系统的全部数据，对关键数据进行分析，主要用于在突发事件的情况下，对调度员提供极大的帮助和指导。通过预先定义的逻辑和处理流程，自动在人机操作界面上提示出操作建议，帮助调度员作出正确的操作选择。同时避免调度员在紧急情况和突发事件下因为工作生疏，或者由于心理紧张而慌乱，出现操作失误等情况。

决策支持系统应用的事故场景及事故处理规程主要包括车站火灾规程、火灾模式恢复规程、客流突增控制规程、恐怖袭击规程、电力局部故障规程、故障恢复规程。

DSS有独立的操作界面，预先定义的各操作类型都包含在内，一旦发生突发事故，调度员可借助DSS作出反应决策。

预定义操作类型如下：辅助操作、触发预先选定、报警分析及情况判断、选择不同的操作方案来解决问题、各种解决方案的仿真操作、执行所选方案、执行DSS辅助方案后的信息反馈

（1）这个功能模块是为高级监督职能而设置的。DSS主要用于在突发事件的情况下，对调度员提供帮助和引导。当发生下列情况时，调度员可以寻求决策支持：状态改变、警报、预设时间、人工选择、定时器到时、故障代码。

（2）DSS是实现各子系统联动功能的重要模块。DSS功能基于设计规则、运营规程和数据分析，包括：车站火灾规程、火灾模式恢复规程、客流突增控制规程、400V局部故障规程、恐怖袭击规程、恶劣天气处理规程、故障恢复规程。

DSS灵活的在线辅助功能，加上提供方便而且简单的配置工具，能高效地帮助调度员完成日常操作任务。决策支持系统的辅助设计是基于调度的日常操作经验和地铁运营规则，能够正确地帮助调度员处理紧急事故，杜绝误操作的情况。

（3）决策支持系统提供的功能有：操作配置、在线功能、规则库维护。调度员可以在操作界面上进行操作配置功能，输入初始条件，并自定义该条件被触发时应该执行的所有操作；另外还可以定义这些操作为全自动操作还是半自动操作。

在线功能可以管理调度员在DSS中操作的步骤、对话以及视图；一旦预定义的某个条件的被触发，在线功能即可通过逻辑推理，若满足条件，即执行相对应的操作任务列表。

规则库维护功能则提供了一套友好且易操作的人机操作界面，可以把ISCS各子专业的规则、数据收集归纳和整理后，手动或者自动录入系统规则库，提高DSS的适用性和便捷性。

（4）操作顺序参考信息。调度员在遇到紧急情况或者突发事件时必须按照预先定义好的规则进行操作，有单人或者多人联合操作的情况，所有的操作必须在规则范围之内。

虽然在数据库中存储着调度员操作的每个步骤，但是必须要有友好快捷的人机界面提供给调度员，调度员才能方便且直观的了解该如何操作以及采取何种应对措施。每个动作的响应可以是由系统全自动操作，这时候调度员只需要点击确定按钮就行；若是半自动则调度员必须对每一步操作进行核对确认，才能进行下一步的操作。

与各子专业和其它部门的联动是应急运营的最大特点，ISCS的价值也体现于此。ISCS与环境与设备监控系统（BAS）、乘客信息系统（PIS）、广播（PA）、视频监控（CCTV）等直接联动，可以监视到现场的突发状态，实施远程指挥。如车站发生火灾，或者隧道火灾、车辆着火等情况，这时候就涉及到应急服务与指挥乘客疏散之间的协调配合问题，这些视频会自动切换到火灾现场，广播自动播放疏散语音，显示屏也会以文字或者视频格式显示疏散指示，并且启动喷淋泵和排烟风机等，这些一系列的操作都需要按照步骤进行，这时候就直接体现到了DSS的优点，协助调度员按部操作，并且能避免误操作引起的救援失败。

2 DSS与联动功能比较

2.1 联动功能主要用于处理系统故障

沟通动作只存在于手动操作中。没有给调度员提供操作指南，调度员只能基于面板上存在的控制动作或通讯动作来执行合适的动作。

有三种类型的联动功能：自动、半自动和手动。前面两种只能通过预先定义的报警/状态触发，后一种则由具有权限的调度员手动触发。

2.2 辅助决策支持系统

主要处理包含多个操作步骤和系统控制的重要事件。有权限的调度员可以选择控制和通讯动作。

提供操作指南。操作基于计算结果，根据从外部数据获取的当前信息或者从其他DSS场景触发的事件来动作。调度员将按照基于计算结果的每个动作一步一步的操作，但仍可根据控制面板上存在的不同动作自己调整执行。

设计两种类型的DSS：报警/事件触发和手动触发。

ISCS基于已有的信息提出一个更好的动作建议供调度员确认。

3 实现方案

辅助决策支持系统作为综合监控系统的高级应用，具有综合监控系统的分层分布性。调度员在车站以及控制中心都可以调用该功能，具有多重冗余性，不会因为一台服务器或者一台工作站的掉线影响其使用，保障了极端条件（如断网、中心服务器或者车站断线等）下的稳定性和可用性。

DSS采用数据订阅的方式监视所有由场景编辑模块定义的数据，包括数据、报警等，根据场景编辑模块定义的。

DSS是基于综合监控系统的联动功能（CoF）实现的。在决策处理系统预先定义好的模块配置编辑完成后，联动功能可以提醒调度员对于不同的场景进行不同的操作，甚至能够进行多站点多调度员来配合一起解决遇到的问题。同一个场景应用联动可以触发另一个场景的联动，不同的调度员也可以同时执行同一个场景联动。系统将自动记录调度员的所有操作。

示例如下：一条地铁线上顺序相邻的三个车站1、车站2、车站3，车站2与车站1和3相邻，介于1、3车站之间。当车站2出现一起列车故障，控制中心ISCS操作界面上则出现声光告警，提示有一起CoF事件已经发生，需要各专业进行联动。调度员则可以按照人机界面的提醒指示来应对当前事件。操作步骤如下：

（1）车站2调度员必须联动本站所有相关设备，进行操作；

（2）中心调度员通知消防中心及110、112和功能车；

（3）中心调度员通知车站1和车站3，协助车站2进行乘客疏散，并且将可能造成晚点的列车通知给各车站。

这些操作步骤在一步进行后才能进行下一步操作，当出现紧急情况时调度员只要按照提示的步骤进行操作就可以，操作完成执行成功后的操作将标记为已完成。

DSS在ISCS的基础上还具备规程查询检索功能，调度员在HMI上点击相应按钮即可打开查询检索窗口，预览全部应急事件所对应的操作。

[1] 杜军威，万思军，朱中，等.基于案例推理的综合监控系统辅助决策支持系统研究[J].青岛大学学报（工程技术版），2011，26（4）：39-42.