地铁运营线综合监控系统升级改造技术研究

高阳 谷通通 李增利

（中铁电气化局集团第一工程有限公司 北京市 100070）

该技术研究从如何指导地铁运营线路综合监控系统更新改造的角度出发，从施工准备、施工工序、工艺流程、施工方法以及运营保证等方面对综合监控系统更新改造施工进行了系统阐述，形成并完善了该系统技术工艺。

1 系统硬件升级

控制中心综合监控系统更换新的骨干网交换机、中心实时服务器、中心历史服务器、磁盘阵列、SAN交换机、通信前置机、设备机柜、KVM 等。

1.1 机柜安装

综合监控系统新增加机柜安装的原则为尽量靠近原有机柜，保证配线方便。机柜安装不影响现有设备的运行，在白天实施。

1.2 电缆敷设

通讯电缆主要包括：屏蔽双绞线、串口通信的电缆、光纤跳线和电源电缆。PA、CCTV、CLK 和FAS 专业采用RS422 通信，PIS、ATS、TCC、ALM、AFC 专业采用以太网通信。

串口通信的电缆连接到配线箱的通信端子排外线侧，内线侧通过跳线与综合监控网络柜端子排的外线侧相连；RJ45 以太网接口专业通信电缆连接到配线箱的双绞线配线架外线侧，并通过跳线接入FEP 后置交换机。

1.3 硬件设备安装

设备进场后，服务器、FEP、交换机均可在运营时间内运行，不影响既有系统的正常使用；既有FEP 与新增FEP 均与串口专业的通信通道时时连通，因此两套平台的FEP 在某一时刻只能启动其中一套的软件。即运营时间启动既有FEP 的软件，停运调试期间启动新增FEP的新版软件。待全线、全系统、全功能调试完成后，拆除既有设备。

1.4 线缆成端

设备安装完之后，进行线路成端。线路成端分两阶段进行。

第一阶段：进行新敷设电缆的成端，按照图纸连接到相应的位置上，连接完成后进行测试，保证成端的设备互联互通；

第二阶段：成端原有的电缆，如各子专业通信的电缆、工作站通信的电缆等。

第一阶段成端的电缆不影响既有设备运行，白天实施。第二阶段成端的电缆影响既有设备运行，停运后实施。

2 系统软件升级

2.1 网络测试

交换机上电并配置完成后，将新增服务器通过重新敷设的通信线缆接入到交换机上。原交换机与新交换机在调试期间同时运行。调试完成后，拆除原交换机及相应线缆。自组骨干网与在用的OTN 通道互相独立，互不干涉，因此旧有骨干网在新设备的安装调试均无需断开，减少了调试期间网络倒切导致系统故障的风险。

对新组建的骨干网进行网络测试以及接入交换机的网络设备的测试均不影响既有设备的运行，测试可在白天进行。

由于控制中心是共用中心，在中心网络测试中，对既有车站也要进行测试。

2.2 各接口通信测试

为了不影响既有线白天的运营，接口调试工作采用分专业进行，每天晚上调试1 到2 个专业的接口，调试完成后，恢复到工作前的状态，直到所有专业都调试完成，选择在一个晚上接入所有的专业，完成整个控制中心的接口倒换工作，切换到新设备运行。

接口通信测试工作影响既有设备运行，停运后实施。

具体的实施步骤如下：

（1）新敷设的通信线缆根据接线图纸，接入交换机、FEP。

（2）停运后，停止旧有FEP 的软件（或直接断电处理）。

（3）将各专业的通信线缆接入新的FEP。

（4）启动新增FEP 新版软件。

（5）进行现场端到端测试。

（6）工作票截止时间前停止新增FEP 的软件。

（7）将各专业的通信线缆恢复到执行工作票前的状态。

（8）启动既有FEP 的软件。

在大厅调度操作员站HMI 上确认全线所有专业通信状态已经恢复且远端设备监控正常。

调试过程中，原中心级服务器不会受任何影响，所有不涉及调试的专业的数据可以通过原系统中的两台FEP 继续传输，运营不受影响。比如进行中心CCTV 调试时，断开CCTV 与两台原中心FEP 的连接，让CCTV与调试用FEP 建立通道链接，通过中心接口调试服务器与这台调试FEP 进行CCTV 的调试，待夜间调试计划结束，断开CCTV 与调试FEP 的链接，恢复CCTV与原两台中心FEP 的链接，即可恢复原中心级系统与CCTV 的接口及功能，如图1。

图1：调试状态中心设备网络连接示意图

2.3 中心调试

中心ISCS 调试涉及控制中心和后备中心软硬件，主要包括对站下及所内联调和中心级系统的单系统、接口、点对点和功能调试。

对于中心联调工作，在中心不具备条件时，在后备中心搭建中心级系统，作为中心级系统的联调平台。项目早期如后备中心仍不具备条件，在车站及变电所内搭建中心级过渡系统，实现中心级模拟联调，提高车站对中心的联调验证效率。

2.4 控制中心双系统并行调试

对于控制中心ISCS，实施夜间停运后，既有ISCS系统服务器、FEP、工作站的系统保持在线，同时新ISCS 系统服务器、FEP、工作站组成的单机系统上线，并进行调试。在全部调试完成之前，新系统还无法替换既有系统，在夜间调试作业结束前仍必须确保既有系统的正常运行。

调试期间的新系统称之为中心ISCS 过渡系统，过渡系统包括机柜、一体机、FEP、交换机及工作站，具备完整的ISCS 系统中心级监控功能及与车站、变电所系统的联调联试条件。

2.5 控制中心级接口系统调试

控制中心过渡系统具备调试条件后，在控制中心进行ISCS 与通信、信号各专业的中心级接口调试。

对于控制中心ISCS 接口系统而言，既有和过渡系统可以实现并行运行和调试，但不能实现并行监控。在调试期间，既有和过渡系统ISCS 与各专业的接口通讯状态通过端口通断来切换。

3 中心级综合监控系统贯通升级

在完成车站与中心级系统的改造调试、联调工作后，将进行中心既有系统的数据及功能倒接工作，以完成新系统的上线。

软件贯通主要包含以下几个方面的工作：

（1）升级中心商用库数据；

（2）升级全线实时服务器程序、数据及配置；

（3）升级中心工作站数据；

（4）升级全线复式工作站数据；

（5）升级全线值班工作站。

鉴于贯通倒接工作需要升级的终端较多，包括正线及中心级终端、服务器，因此人员计划分位3 组，其中控制中心1 组，备用中心1 组，车站1 组。车站计划安排在正线中间位置车站，作为应急响应。

新线段新增画面及中心修改的相关画面会提交至软件版本库，涉及到需要升级的工作站可以得到新版本的推送。现场升级人员在完成版本推送后，会进行版本检查。采用远程登录检查，结合运营确认的方式。

在数据库升级和版本库更新之前，做好系统检查及备份工作。因对既有运营系统无任何影响，因此建议在非停运时间段进行。

系统升级完成后，软件上暂时用权限设置屏蔽中心级调度对新建段设备的遥控、报警和事件浏览权限，开放图形画面浏览功能。待验证工作全部结束后，征得运营公司同意，再将中心调度对北延段的所有监控功能权限开放。

全线数据库扩容正式升级工作需重启中心实时服务器，升级全过程中将影响ISCS 全线各站的各专业监控功能。同时，新建段ISCS 车站服务器已完成数据库更新，不在本次扩容升级范围内。正式升级工作由0:30 开始，全部工作完成为150 分钟，可以保证在凌晨3:30 完成。即使出现有问题需要回退的情况，考虑到最长时长为180分钟，仍然可以保证在凌晨3:30 完成。具体分解如表1。

表1：操作流程表

步骤1-9 的更新过程全部顺利完成的时间约为150分钟，可在第二天运营开始前升级完毕。其中，黄色底色步骤2、5、7 为风险较高的判断能否进入下一步骤，是否需要回退的关键步骤，即有3 种回退路线分别为1-2-9、1-5-9 以及1-7-9（图2）。

图2：更新过程流程图

整个贯通升级过程中，可能存在的风险点一共有三个：

（1）升级过程第2 步操作。更新中心商用数据库时，可能会出现更新失败、错误的问题。如果出现此类问题，要清除掉当前更新的数据库，将备份的数据库文件还原，恢复系统。并停止此次升级工作。

（2）升级过程第5 步操作。完成画面更新后，测试中心及典型站的系统功能。如果发现功能有故障、缺失、遗漏或者错误的情况，要清除当前更新的数据库，将备份的数据库文件还原，并将软件版本库版本回退，恢复到更新前的软件数据版本，恢复系统。并停止此次升级工作。

（3）升级过程第7 步操作。完成中心典型站测试后，测试全线的系统功能。如果发现功能有故障、缺失、遗漏或者错误的情况，同样要清除当前更新的数据库，将备份的数据库文件还原，并将软件版本库版本回退，恢复到更新前的软件数据版本，恢复系统。并停止此次升级工作。

4 结语

结合在综合监控系统改造施工中的验证和实践，在整体工期紧张，作业环境复杂，施工组织难度大，只能在天窗点施工的情况下，利用此研究有效提高施工效率，降低材料损耗，节约了成本，确保节点工期的顺利完成，确保了工程质量，取得了很好的效果。