全自动运行线路综合监控系统与车辆接口方案浅析

吴艳春

（福州地铁建设有限公司，福建 福州 350000）

1 前言

城市轨道交通的全自动运行系统是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等系统设备组成，实现列车运行全过程自动化的系统。其中，综合监控在全自动运行系统中承担着“眼睛”的职能，尤其是对于控制中心的调度人员来说，需要全面地掌控列车的全部运行信息，以便于更加精准地根据各种工况做出及时、合理的判断和指挥。

《城市轨道交通全自动运行系统技术指南(试行)》中提出：“全自动运行系统控制中心应具备车辆监控功能、乘客服务功能。车辆监控功能宜纳入信号系统，乘客服务功能宜纳入综合监控系统。”但由于如今车辆系统需上传至中心的数据量较大，超过了LTE 综合承载的带宽限制，车辆监控功能不能完整地纳入信号系统，因此，通过综合监控系统在OCC 完整地显示车辆全部运行状态数据，正越来越多地被应用在各城市轨道交通的全自动运行线路建设中。本文通过分析调度人员对于车辆数据的使用需求，并调研各地的实现方案，归纳得出目前综合监控与车辆的接口方案存在3 种方式，通过各方案优缺点的比较，提出合理的方案，供各地建设方、运营方、设计方、集成商参考。

2 运营需求

全自动线路OCC 对于车辆的监控需求可分为与行车直接相关（如进路触发、停车发车、车门开关、休眠唤醒、工况执行、FAM 授权、制动及缓解等），以及与非行车直接相关（如车厢CCTV 联动信息、司机室监控面板在OCC 的复现、车辆维护诊断数据展示、车载PIS 下发、车载CCTV 调用）两类。对于与行车直接相关的车辆数据，均可通过信号ATS 系统显示，此类数据的相关接入方案较为成熟，不在本文讨论范围之内；而与非行车直接相关的数据，需要在综合监控的中心调度员界面中进行展示，此类数据可进一步分为监视信息和控制命令。

2.1 监视信息

即综合监控从车辆获得相应的信息点位，进行分析处理后，在人机界面中进行显示，并根据用户要求作为执行后续动作的判断，内容如下。

（1）联动车载CCTV 所需的关键报警信息。当综合监控接收到需联动车厢内CCTV 的报警时（如如车厢火灾报警、司机室盖板打开、障碍物触发、灭火器移动、乘客紧急对讲触发等），将联动调取对应位置的CCTV摄像头视频图像至OCC 终端，供调度人员掌握车厢内紧急事件情况，以便决定是否采取进一步处置措施使用。

（2）列车司机室内司机室显示屏（即DDU）在OCC调度席位上的复现。全自动运行模式下，调度人员需要全面地掌握列车的实时运行状况，故DDU 上的所有信息需要在OCC 进行复现，显示风格应尽可能与车载DDU 界面保持一致。

（3）车辆维护数据展示。全自动运行模式下，调度人员除了需要掌握列车的实时运行状况外，还需要掌握与列车维护相关的数据，以便于更好地向维修部门下发相应的维修工单，缩短故障修复时间。

以某市轨道交通2 号线为例，一列4 节编组的C 型车，上述三类数据共占用约8000 个信息点。

2.2 控制命令

即综合监控需要向列车下发某些控制命令，主要包括调度车载CCTV 摄像头以及向车载PIS 下发文本信息两类。

3 综合监控系统与车辆系统的接口方案

3.1 方案一：少部分关键数据通过数据接口传输至综合监控，全量数据通过界面嵌入方式集成至综合监控人机界面

如图1 所示，司机室监控面板在OCC 的复现、车辆维护数据通过界面嵌入的方式，由ISCS 提供界面集成接口，以浏览器的形式显示车辆相应数据的页面，即这部分数据不通过接口传输给综合监控系统。

图1 综合监控系统与车辆接口方案一示意图（车辆直接接口）

如图2 所示，车厢CCTV 联动信息（如车厢火灾报警、司机室盖板打开、障碍物触发、灭火器移动、乘客紧急对讲触发等）、通过车辆-PIS-ISCS 三方接口实现，上述数据需通过此三方接口传输给综合监控，由综合监控进行相应的展示。

图2 综合监控系统与车辆接口方案一示意图（PIS 转发接口）

采用本方案时，车辆与综合监控的接口功能如表1所示。

表1 综合监控系统与车辆接口方案一接口功能表

3.2 方案二：综合监控在地面接收车辆全量信息，自行开发所有界面

如图3 所示，需在综合监控中展示的所有车辆相关数据均通过车辆专业在控制中心设置的地面服务器落地，并传输给综合监控系统，包括车辆运行状态、车载设备工作状态、故障报警信息、故障报警处置流程信息、车辆自检信息、司控台仪器仪表按钮指示灯信息等。

图3 综合监控系统与车辆接口方案二示意图

采用本方案时，车辆与综合监控的接口功能如表2所示。

表2 综合监控系统与车辆接口方案二接口功能表

3.3 方案三：综合监控在列车上部署车载综合监控系统（TISCS），通过TISCS 与列车完成数据交互

如图4 所示，该方案通过TISCS 实现车辆数据的采集与转发，车载功能作为ISCS 的一部分，集成在ISCS 内。TISCS 主要由车头/尾各1 台车载ISCS 服务器、车载交换机、中继器等设备组成。车载ISCS 服务器与TCMS、车载PIS、车载CCTV 等进行通讯，实现以下功能：（1）建立ISCS 与TCMS 的通信连接（MVB 接口），实现车辆运行信息上传。（2）建立ISCS 与车载CCTV 的通信连接（以太网接口），实现ISCS 对车载CCTV 实时图像/录像调用，在应急情况下，调用车载CCTV 选取的应急视频。（3）建立ISCS 与车载PIS 的通信连接（以太网接口），实现ISCS 向车载PIS 转发OCC 下发的文字信息，与车载CCTV 共享接口物理链路。（4）建立ISCS 与车辆运行信息系统的通信链接（以太网接口），按照约定的格式，实现车辆维护数据的上传与接收。

图4 综合监控系统与车辆接口方案三示意图

两套TISCS 服务器热备冗余，正常情况下均处于激活状态，且由主端（可定义）承载业务。当主端故障时，从端自动获得承载业务权限。

采用本方案时，车辆与综合监控的接口功能如表3所示。

表3 综合监控系统与车辆接口方案三接口功能表

4 方案比较

方案一：具有车辆与综合监控交互数据量少，仅需传输部分关键报警数据并在人机界面中进行展示，而全量数据仍由车辆专业自身处理，通过界面嵌入的方式实现在一个综合监控工作站上展示不同业务需求的数据，对于综合监控集成商的开发要求较低，适用于工程经验较少，但工程开通节点紧迫的线路。此方案的弊端也相当明显，综合监控仅接入少部分车辆数据，不利于系统集成范围的扩展，后续若需要在综合监控的基础上进一步进行开发数据挖掘等智能化深度功能时，需要调整接口；此外，当调度员需要获知详细车辆信息时，需要另行点击页面查阅，影响操作便捷性。

方案二：在方案一的基础上，加强了全自动运行模式下对车辆的深度管控，有助于中央调度员实时知晓当前全线车辆状态，通过综合分析、场景联动、辅助决策等功能降低调度管控难度。尤其是应急和故障场景下，使中心调度员可以及时获取全部车辆相关信息，通过可靠的辅助决策和高效的联动功能，提高车辆调度的管控效率和质量。此方案需要综合监控集成商具有丰富的车辆专业知识，且数据点位的增多将对系统平台的稳定性、可靠性提出更高的要求，开发周期较方案一也更长。

方案三：通过在列车上直接部署TISCS，在TISCS架构下，整个综合监控除了具有方案二的优势外，还可通过TISCS 实现对车地传输的数据内容统一整合管理、带宽控制等功能，每一列车对于综合监控来说都可看作一个移动的车站，车辆数据与综合监控系统的接入可靠性更高。但此方案需要在列车上部署综合监控设备并组建TISCS 网络，对综合监控系统集成商的能力要求更高，接口数量显著增多。

综合比较，方案二和方案三均接入了全量的车辆信息，都可根据用户需求对非行车相关设备进行监控，完成车载设备监控、车厢监视、乘客沟通、应急指挥功能；也可统一调度员工作站操作方式、界面风格，方便调度使用，均可作为未来全自动运行线路车辆与综合监控的接口方案。相比较而言，方案三应用案例较少，对综合监控集成商与车辆供应商的接口配合要求最高，对业主的协调工作量也较大，是否选择该方案取决于建设方对综合监控的定位以及潜在供应商的能力。

5 结语

全自动运行是轨道交通未来的主流发展趋势，采用此模式时，综合监控对车辆的监控需求明显高于非全自动线路，目前，各个城市的不同线路针对综合监控对车辆的监控方案各有千秋。通过对比分析，可以得出方案二和方案三均可满足全自动运行的调度需求，可作为各地建设全自动运行线路时的备选方案使用。