基于地铁综合监控系统与BAS系统的一键开关站方案研究

王孟强

（厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门 361000）

1 背景及概述

截至2020年底，全国共有44个城市开通运营城市轨道交通线路，运营里程约7545.5km。在城市轨道交通行业持续发展的过程中，各地铁公司对运营人员的服务质量要求越来越高，站务人员和管理人员的压力越来越大。目前，地铁早间开站和晚间关站均是由站务及安保人员手动执行，在检查现场设备状态正常后，手动开启和关闭相关设备。此种开关站方式效率较低，随着客流的增加，地铁早、晚高峰可能出现动态调整，运营人员的管理效率亟待提高。

2 传统开关站模式与一键开关站模式的对比分析

2.1 传统开关站模式分析

目前国内大部分地铁PIS、PA、AFC等系统均独立开关机控制模式，电梯、扶梯、出入口卷帘门未对BAS开放远程开、关机控制接口功能。站务人员在开关站时，均需要到现场确认每一台电梯、扶梯、卷帘门设备状态正常后，再逐一对其进行开机和关机。一个流程下来至少需要30min，大型换乘站的开关站时间可能更久。地铁PIS、AFC系统由各自系统服务器进行定时开机与关机，未与PA、照明、电梯、扶梯、出入口卷帘门等进行联动，出现上述情况的主要原因是，在设计阶段未明确PIS、PA、AFC、AFC、卷帘门、电梯、扶梯等系统需提供接口控制功能，给运营后期的维护管理与客运组织造成极大困扰。

2.2 一键开关站模式分析

通过综合监控系统与BAS采集相关接口系统设备状态信息，同时增加接口控制功能，最后由综合监控系统平台实现一键开关站场景模式联动。站务人员在车控室ISCS人机界面执行一键开关站操作，同时结合CCTV视频画面进行安全确认，即可实现开关站管理，大大缩减开关站时间，减少人力成本。

2.3 两种模式对比分析

在传统模式下，站务人员通过人工开关站时间较长，工作效率较低，且容易出错。基于综合监控系统和BAS的一键开关站模式，彻底解决了运营在开关站过程中遇到的困扰。

此种模式高度融合地铁客运组织的管理理念，结合单一控制点、多设备联动控制点、可控时间的功能，极大提升了车站开关站的正确率，缩短了站务人员开关站时间，单个流程最多只需要4min就可以完成，提高了运营管理的效率。基于综合监控系统与BAS的一键开关站模式，1个标准站每年可节约安保人员工时成本约5万元，1条地铁标准线路（按26站考虑），每年可节省人力成本130万元。

3 设计思路与方案

针对国内地铁目前存在的开关站问题，笔者对原设计方案进行优化，增加ISCS与PIS、AFC的接口控制功能，增加BAS与电梯、扶梯、出入口卷帘门的接口控制功能，最终通过综合监控系统平台实现一键开关站管理功能，下面是具体设计思路和方案。

3.1 综合监控系统（ISCS）

综合监控系统（ISCS）是一个高度集成的综合自动化监控系统，通过集成车站级环境与设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）、综合自动化系统（PSCADA）等多个子系统，互联信号CCTV、PIS、PA、PSD、AFC等多个子系统，形成统一的监控层硬件平台和管理层软件平台，实现对地铁主要机电系统设备的集中监控和管理功能。图1为ISCS接口示意图。

图1 ISCS接口示意图

3.2 对综合监控系统与PIS、AFC、PA、CCTV接口功能进行优化升级

一是增加ISCS对PIS远程开机和关机接口控制功能；二是增加ISCS对AFC远程开机和关机接口控制功能；三是增加ISCS对PA一键开关站信息广播功能；四是增加ISCS对CCTV群控、轮询调用功能；五是增加ISCS对BAS接口控制点位（通过BAS控制卷帘门、电梯、扶梯开关机）；六是增加ISCS对相关系统群控、场景联动功能，采集联动控制执行结果信息。

3.3 环境与设备监控系统（BAS）

环境与设备监控系统（BAS）是地铁车站级核心自动化控制系统，通过与机电系统的接口，实现对车站级通风空调系统、给排水系统、照明系统、电梯、扶梯、人防门等系统进行车站级监视和控制管理，同时采集现场环境温度参数，为运营提供辅助管理功能。

3.4 对环境与设备监控系统与卷帘门、电梯、扶梯接口功能进行优化升级

一是增加BAS与电梯远程开机和关机接口控制功能；二是增加BAS与扶梯远程开机（上行与下行）和停梯接口控制功能；三是增加BAS与出入口卷帘门接口，实现对其远程开关机控制功能，采集卷帘门开关机到位状态及故障状态信息；四是在出入口卷帘门内侧和外侧增设红外感应装置，当感应到卷帘门下方有人或异物时，卷帘门自动停止，避免对人体造成伤害。

3.5 一键开站场景联动设计方案

3.5.1 根据运营时间表，综合监控系统人机界面在每天早上6∶30自动推图弹出“一键开站”按钮（该时间可根据运营管理要求进行灵活设置），同时发出声光报警，提示站务人员即将执行一键开站模式。

3.5.2“一键开站”按钮推图提示后，站务人员须通过车控室综合监控系统人机界面先查看车站屏蔽门状态是否正常；确认屏蔽门状态正常后，点击“一键开站”按钮；ISCS自动联动触发PA系统，公共区与设备区的PA设备循环播放预录制的开站广播（广播内容：各工作人员请注意，车站即将开启，请勿乘坐扶梯，远离卷帘门所在区域）。

3.5.3 ISCS自动联动PA系统播放开站广播10s后，BAS自动联动开启照明系统（出入口飞顶照明与车站公共区照明），ISCS联动触发开启站内PIS屏幕，同时联动开启站内闸机。

3.5.4 PA系统播放开站广播10s后，ISCS自动联动CCTV系统，调用站内电梯、出入口及站内扶梯的监视画面，在CCTV终端上进行显示。站务人员确认电梯、扶梯上无异物后，在综合监控系统人机界面，点击弹出的“确认”按钮，通过BAS远程开启电梯、扶梯。

3.5.5 车站电梯、扶梯全部开启后，综合监控系统通过BAS自动联动开启各出入口卷帘门。

3.5.6 ISCS收到所有系统均联动成功后，综合监控系统人机界面显示“一键开站模式执行完成”。图2为一键开站场景联动设计示意图。

图2 一键开站场景联动流程设计示意图

3.6 一键关站场景联动设计方案

3.6.1 根据运营时刻表，站务人员每天晚上完成清客后，综合监控系统人机界面在23∶30自动推图弹出“一键关站”按钮（该时间点可根据运营管理要求进行灵活设置），同时发出声光报警，提示站务人员即将执行一键关站模式。

3.6.2 一键关站按钮推图提示后，站务人员在确认完成清客的情况下，点击“一键关站”按钮，ISCS联动触发PA系统，全站PA循环播放预录制的关站广播（广播内容：各工作人员请注意，车站即将关闭，请勿乘坐扶梯，远离卷帘门所在区域）。

3.6.3 ISCS联动广播10s后，BAS联动关闭出入口卷帘门，ISCS联动关闭PIS屏幕，同时联动关闭站内闸机。

3.6.4 PA系统播放关站广播10s后，ISCS自动联动CCTV系统；CCTV工作站轮询显示站内及出入口电梯、扶梯视频；站务人员通过视频信息确认电梯、扶梯上无人、无异物后，在综合监控系统人机界面，点击“执行当前操作”，关闭站内电扶梯。

3.6.5 电梯、扶梯全部关闭后，PA停止播放，BAS联动关闭站内照明系统。

3.6.6 ISCS在收到所有系统均联动成功后，综合监控人机界面显示“一键关站模式执行完成”。图3为一键关站场景联动设计示意图。

图3 一键关站场景联动流程设计示意图

4 具体实施方案

文章结合综合监控系统、BAS与互联专业接口方案、一键开关站场景模式及某地铁换乘站一键开关站模式实施案例做进一步说明。每座地铁车站设置一套BAS，通过设置在现场的RS485通信模块，与电梯、扶梯、卷帘门之间采用标准的Modbus-RTU工业通信协议，通过设置在现场的DI/DO与AI/AO模块，同步采集照明系统设备状态信息和现场环境参数（温湿度、二氧化碳浓度），并对照明系统进行远程开关机群控。在本实施方案中，BAS通过新增DI/DO硬线接口模块，增加了对电梯、扶梯、卷帘门远程开关机控制功能。BAS远程I/O模块通过以太网将采集到的数据传送至车站大端的BAS，BAS再通过通信网关（采用Modbus-TCP/IP工业通信协议）与ISCS进行数据共享与交互。

车站级综合监控系统互联了PIS、PA、CCTV、AFC、PSD等接口系统，通过前置处理机（FEP），采用标准的Modbus-TCP/IP工业协议与上述系统进行通信，采集PIS、AFC、PSD设备状态信息，车站CCTV视频信息，再通过以太网将相关数据传送至车站级综合监控系统实时服务器，综合监控服务器负责对这些数据进行集中处理。在本实施方案中，增加了ISCS对PIS、AFC一键开关机控制功能，增加了ISCS触发PA一键开关站广播信息功能，增加了CCTV对应电梯、扶梯轮询显示功能，通过ISCS与CCTV定义好的IP地址，分组调用CCTV对应电梯、扶梯视频画面。图4为ISCS、BAS与互联接口系统示意图。

图4 ISCS、BAS与互联系统接口数据示意图

车站级综合监控系统服务器采集到所有接口系统的设备状态信息数据和CCTV视频数据后，通过特定的组态，分类，计算，设定早晚一键开关站时间表，同时结合车站整体建筑结构模型，将一键开关站功能形象地展示在综合监控人机界面，为站务人员提供更直观、高效的管理手段。

针对车站一键开关站管理，还可以结合车站环境工况做进一步优化设计。比如，在空调季，早上开站之前，如果站内温度过高或者长时间未获取新风，可以通过BAS自动联动开启车站通风空调系统，使站内温度和空气质量达到设计要求，再进行开站，从而为乘客提供更舒适的乘车环境。目前，基于综合监控系统与BAS的一键开关站管理功能已经在厦门地铁开始做试点，正在测试阶段，笔者将继续跟踪和落实此功能在厦门地铁线网的实施和运营情况。图5为五缘湾站一键开关站人机界面。

图5 五缘湾站一键开关站HMI

5 结语

联动与群控功能是综合监控系统的重要功能之一，地铁一键开关站功能可作为综合监控系统的子系统管理模块，嵌入在综合监控系统人机界面，使综合监控系统发挥更强大的作用。目前，我国城市轨道交通已经迈入一个全新的发展阶段，地铁已经从简单的保开通、重安全的基本需求，逐步转变为全功能、高质量、高标准、高可靠性发展阶段，未来一键开关站功能还可基于车站BIM技术，融合智慧车站、智慧地铁理念，利用综合监控系统平台的大数据、多系统联动功能优势，为运营提供更加便捷、高效、优质的服务。