地铁综合监控系统建设延伸线网络接入方式探讨

李成县 薛扬禹 陈明章 王凯

摘  要：地铁线路分期建设时，综合监控网络接入既有线的联网方式有破环网接入组网和延伸线独立组网。为确保延伸线交换机设备可靠接入既有线综合监控主干网，对上述两种方式的性能分析进行对比并提出实施性建议，结果表明，独立组网的单点故障切换时间仅为1秒，减小了网络单点故障对网络的影响，提高了综合监控网络健壮程度，保证网络更加稳定运行以便后期运营维护。

关键词：地铁工程;综合监控;系统组网方式;新线建设

中图分类号：U231          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0111-03

Abstract： When the subway line is constructed in stages， the integrated monitoring network connects to the existing line in the form of broken ring network access network and extended line independent network. In order to ensure the reliable access of the extension line switch equipment to the existing line integrated monitoring backbone network， the performance analysis of the above two methods is compared and the implementation suggestions are put forward. the results show that the single point failover time of the independent networking is only one second. It reduces the influence of network single point failure on the network， improves the robustness of the integrated monitoring network， and ensures the more stable operation of the network for later operation and maintenance.

Keywords： subway engineering; comprehensive monitoring; system networking mode; new line construction

城市軌道交通综合监控系统是以自动化技术为核心，支持扩展且实现了模块化目标的大型综合自动化项目。但是，因考虑项目投资及工期，越来越多的线路进行分期建设，轨道交通综合监控系统两期贯通的实施困难日益显现，一方面要保证地铁的正常运营，不能对既有线正常运营产生影响，另一方面要对新建车站进行调试[1]。

以成都地铁3号线二三期工程为例，全长29.5km，共设20座车站，其中二期工程呈西南-东北向，三期工程呈西南-东北向。在3号线南北贯通调试实施初期，采取二三期单独组网设置临时中心的方案来进行贯通前控制中心调试，有效降低了对3号线一期既有线综合监控系统正常运行的影响。

本文对破环接入组网和独立组网的联网方式进行性能分析，并提出实施性建议，确保成都地铁3号线综合监控网络更加稳定运行，进而从根源上减小网络单点故障对整体网络的影响。

1 综合监控主干传输网结构

综合监控系统网络大致可分为主干传输网、中央和车站局域网和现场总线网络，通过通信系统提供的单模光纤接口实现中央、车站和车辆段接入主干传输网，其中交换设备采用工业级的以太网交换机。在这一系统中，所有站点的交换机不再经过第三方的光传输平台，而是以光纤线路为核心传输通道，再根据交换机协议构建成为主干传输网。

1.1 独立双环网组网

为了保证城市轨道交通综合监控系统的正常运行，需要实时对运行异常信息进行监控，提高系统的运行能力，保证系统的可靠性和稳定性。因此，高冗余度的独立双环网组网方式显得尤为重要[2-3]。

目前，此组网方式已被大部分的轨道交通监控系统所采用，具有很强的冗余功能，单点故障或多点故障不会影响整个综合监控系统的信息互通。独立双环网组网方式中交换机主要有A环网和B环网，其中A网和B网之间通过链路聚合技术，进一步提高了整个系统的冗余性能。综合监控数据先在A环网中进行传输，而B网备用，当A网络中出现单点故障时，例如服务器中的A网出现网卡故障、网线脱落、车站A的交换机故障等，可立即切换至B网进行数据通信，保证综合监控系统的正常运行。A、B环网的运行必须基于环网协议，方可避免运行故障[4]。

1.2 延伸线接入组网方式

1.2.1 破环网接入组网

为接入延伸线新增网络节点时，打开既有线的工程环网，并重新配置站级节点跳线以形成一个完整的环形网络，在既有线的中央级网络设备配置方面，不必考虑为接入延伸线预留硬件端口，但需调整车站级节点的交换机路由配置，在延伸线接入时，新增网络节点的接入建设和调试都将对已运营的既有线路具有一定的影响。破环接入组网拓扑结构图，如图1所示。

1.2.2 独立组网

采用独立组网的方式接入延伸线，通过在延伸线工程网络系统中，增加一台核心交换机与既有线工程环网中心设备对接进行数据交换，实现独立组网的目的。独立组网拓扑结构图，如图2所示。

另外，在此组网方式中，车站内接入交换机使用Spanning-tree协议与车站核心交换机级联组成站内环网，终端端口关闭生成树以达到快速收敛的目的。车站核心交换机使用Supreme-ring协议参与既有线车站的综合监控网络系统环网。

2 延伸线综合监控网络接入仿真试验

以成都地铁3号线二三期为例，为确保3号线二、三期交换机设备可靠接入一期联网工程，结合现场实际情况，分别对破环接入组网和独立组网的接入方式进行仿真平台搭建和试验，共模拟3号线一期工程中2个车站和1个控制中心，3号线二三期工程中20个车站和1个控制中心，总计48台设备。

仿真试验过程中，分别就两种组网方式进行网络连通性测试、设备断电链路测试、VRRP热备冗余协议、状态测试、风暴测试、性能测试以及稳定性测试，两种组网方式的测试性能对比，如表1所示。

特别地，独立成环组网方式能够降低对既有线运营的影响，同时施工作业量也降低，具体差异如表2所示。模拟单点故障切换时间，如图3所示。

通过以上分析，破环网组网方案在实施和后期维护中对原有网络都会产生直接影响，不仅降低了网络整体的稳定性，还增加了后期维护的难度。而在两个独立成环组网方案中，单点网络波动不会影响其他环网的正常工作，而且实施过程对原有网络正常运行不会产生任何影响，网络的可靠性、容错性、冗余性和稳定性都比破环组网方式更优。

3 结束语

在确保地铁正常运营安全的前提下，延伸线采用独立成组网的方式接入既有线，将延伸线路新增网络节点的接入建设和调试对已运营的既有运营线的影响降到最小，并能确保在接入延伸线工程后，全线网络系统整体性能不低于既有线原有设计能力。

参考文献：

[1]彭越，张俊，朱明言.轨道交通综合监控项目的实施和管理[J].城市轨道交通研究，2013，16（4）：9-11.

[2]张杰.地鐵综合监控系统冗余机制探讨[J].科技风，2013（8）：51-51.

[3]陈省文.城市轨道交通综合监控系统组网方案分析[J].通讯世界，2017（14）：22-24.

[4]文豪.浅析西安地铁二号线DCS骨干环网设计选用[J].中国新通信，2016，18（11）：36-36.