城市軌道交通綜合監控系統工程兩國家標準系列講座（二）

全國城市軌道交通標準技術委員會 魏曉東

廣州地下鐵道設計研究院 毛宇豐

1 概述

《城市軌道交通綜合監控系統工程設計規范》共分為 ：總則，術語，基本規定，系統功能，系統性能，系統組成，系統軟件要求，系統接口，其他等九章。本講主要對2～8章中的重點章節加以解釋。

2 術語解釋

術語中定義條款有7 條，2.0.1條 城市軌道交通綜合監控系統。2.0.2條 集成子系統。2.0.3條、互聯系統。上一講已做了解釋。其他條款解釋如下：

“2.0.4條 模式控制：按照預先定義的要求，控制相關聯的一組設備的聯動控制，它在一定事件觸發下啟動。”

術語解釋：模式控制是當城市軌道交通發生某一工況，在單個或多個事件或人工觸發下，綜合監控系統控制和聯動相關聯的一組系統和設備，按照預先定義的（某一個）控制序列和順序，達到預定目標運行狀態。城市軌道交通通常有正常、阻塞、故障、災害和維修等工況，每一種工況都會對應多種控制模式。

“2.0.5條 阻塞（工況）模式obstructed mode：中央級綜合監控系統接收信號系統提供的列車阻塞信息，并根據列車阻塞位置情況自動啟動對應的控制模式，也可采用半自動控制方式、手動啟動對應的控制模式。控制方式 。”

術語解釋：當城市軌道交通發生阻塞工況，綜合監控（中央級）系統接收信號系統的列車阻塞信息，并根據列車阻塞位置自動啟動對應的阻塞模式，也可采用人工手動啟動對應阻塞模式。阻塞工況是（指非災害和故障情況下）列車在地下區間運行受阻，導致地鐵運營部分受阻，為確保列車內乘客安全、舒適及列車的工作環境在允許的范圍內工作，應即時啟動隧道通風系統對應的運行工況工作模式。根據列車阻塞在區間隧道內的停車位置，確定隧道通風系統的阻塞運行模式。

“2.0.6條 火災（工況）模式fire mode：當城市軌道交通火災自動報警子系統發出確認的火災報警信息，綜合監控系統的相關子系統進入排煙、送風及消防聯動控制和運行。”

術語解釋：當城市軌道交通發生火災工況，火災自動報警系統發出確認的報警和模式指令，綜合監控系統自動或通過人工手動啟動相關火災模式，通過信息共享，使集成和互聯系統進入相關火災模式運行，啟動消防系統和設備（釋放AFC和ACS、啟動廣播、PIS、疏散、導向、應急照明、防排煙、消防泵）運行，停止非消防系統和設備（一般照明和廣告照明、通風和空調、電梯和下行扶梯、三級負荷電源）運行，并切斷非消防電源，使相關系統和設備達到預先定義的（控制序列或控制預案）狀態。

“2.0.7條 綜合監控系統軟件平臺，integrated supervision and control system software platform：可對城市軌道交通各專業自動化子系統進行集成與互聯、可進行持續開發和擴展功能的，具有開放架構的軟件體系。”

術語解釋：綜合監控系統軟件平臺是實現城市軌道交通各集成與互聯系統功能和綜合功能，并可進行持續開發和擴展，具有開放架構的軟件體系。滿足各相關自動化系統信息集成和互聯需求的監視、控制和數據處理軟件；采用開放的軟件架構和標準的軟件組件，具有功能伸縮、可持續開發和擴展的軟件。

3 基本規定

本設計規范給出了關于城市軌道交通綜合監控系統工程的基本規定共14條款。這些條款全面地規定了綜合監控系統的設計總原則，在工程實踐中須遵照執行。

“3.0.0條 城市軌道交通應設綜合監控系統，作為線網、線路和車站綜合的自動化監控平臺和信息共享平臺。”

首先應明確要不要上綜合監控系統。當城市軌道交通各系統之間需要（跨多個系統實現）相互關聯，且聯動的信息較多，需要共享多個系統信息才能進行操作、控制和決策時，應當建立綜合監控系統，并將相關系統納入綜合監控系統，以便優化系統配置和接口關系，提高系統的綜合性能和能力。

“3.0.1條 綜合監控系統設計應滿足線路運營控制中心調度、車站和車輛基地值班員、系統和設備維修人員的使用要求。”

綜合監控系統設計應滿足線路運營控制中心調度、車站和車輛基地值班員、系統和設備維修及管理等人員的使用要求，也可根據需要滿足其它崗位人員或相關系統（如上級系統或辦公自動化管理系統）的使用要求。設計應明確綜合監控系統面向的使用對象、或者說是誰是用戶。

“3.0.2條 綜合監控系統應支持實現行車和行車指揮、機電設備監控和管理、防災和安全、乘客服務、系統維修和管理等運營功能，應與運營管理模式和運營管理的發展相適應，并應滿足城市軌道交通運營和管理整體功能的需求。”

綜合監控系統應實現行車和行車指揮、機電設備監控和管理、防災和安全、乘客服務、系統維修和管理等功能、為以上各崗位服務；綜合監控系統功能應與城市軌道交通現代運營管理模式相適應，主要應滿足列車有效運行、設備良好運轉、對乘客周到服務等城市軌道交通運營監控管理整體功能的需求。綜合監控系統除實現上述功能外，還可考慮實現線網指揮中心調度、應急指揮和應急操作、OA管理、系統開發、操作培訓等功能。

“3.0.3條 綜合監控系統設計階段應完成技術規格書的編制。技術規格書應包括系統構成、系統功能與性能、系統制造、系統實施和系統驗收的全面技術要求。”其意自明無需解釋。

“3.0.4條 綜合監控系統應采用集成和互聯方式構建，集成和互聯的范圍應符合下列規定。”

應將電力監控系統、環境與設備監控系統、屏蔽門和防淹門等集成到綜合監控系統中；

宜將火災自動報警系統集成到綜合監控系統中；

可將馬達控制中心集成到綜合監控系統中；

宜將信號系統、閉路電視系統、廣播系統、乘客信息系統、自動售檢票系統、門禁系統、時鐘系統等互聯到綜合監控系統；也可根據需要集成到綜合監控系統中；

信號系統的列車自動監控系統應根據技術發展和運營管理的需要集成到綜合監控系統中。

這條基本規定是重中之重。規定對城市軌道交通綜合監控系統的構建方式提出明確要求。標準明確規定將電力監控系統、環境與設備監控系統、屏蔽門和防淹門等集成到綜合監控系統中。綜合監控系統集成的電力監控專業（用設備）和環境與設備監控專業（用設備）是綜合監控系統的主體。火災自動報警系統是否集成到綜合監控系統主要由當地消防管理部門確定，本規范推薦應采用集成接入方式。將列車自動監控系統集成到綜合監控系統是技術發展的趨勢，但應視工程的客觀條件是否成熟。 將馬達控制中心納入綜合監控系統范圍有利于工程建設。可將馬達控制中心（直接）納入綜合監控系統，或通過環境與設備監控專業設備納入綜合監控系統。

“3.0.5條 綜合監控系統電力監控專業的設計應分界到變電所間隔層設備的端子；環境與設備監控專業的設計應分界到現場設備的控制端子。”

綜合監控系統的設計范圍非常重要，本規定很具體地說明了集成和互聯的界面劃分，明確專業之間的分工界面，電力監控系統的設計分界應到變電所間隔層設備端子；環境與設備監控系統的設計分界應到現場設備（傳感器、變送器和執行器）。

“3.0.6 條 綜合監控系統宜采用通信處理機接入互聯系統。”

說明互聯系統的接入方式，互聯系統宜通過通信處理機接入綜合監控系統。各互聯系統應不依賴于綜合監控系統獨立工作。

“3.0.7 條 綜合監控系統應符合下列規定。”

應滿足集中監控和管理、分層分布式控制、資源共享的要求；

系統構成、硬件配置及軟件編制應滿足運營功能和性能參數指標的要求；

應滿足安全性、可靠性、可維護性、可擴展性的要求，并應滿足分期實施、線路延伸及用戶業務不斷發展的需求；

應采用可靠性措施，關鍵設備應采用冗余配置，并應滿足系統故障或災害不擴散、不傳播的要求。

本條款闡述清楚明白應遵照執行。特別是綜合監控系統應進行可靠性設計，應在事實與運營中進行RAMS（可靠性、安全性和維護性）管理。

“3.0.8條 綜合監控系統應實現正常、阻塞、故障、火災、公共災害和維護等運行模式。”

這是綜合監控系統必須具有的模式控制功能。在設計中應重點開發，應按照運營需求精心設計，并依照實踐經驗加以改進。

“3.0.9條 綜合監控系統設計和設備選型應滿足城市軌道交通環境條件與電磁兼容性要求。”

綜合監控系統設計應滿足城市軌道交通環境條件（包括溫度、濕度、震動、含塵量、電磁等）的要求，是指設計的系統方案和工程安裝實施方案應滿足城市軌道交通（重點是車站）環境條件的要求。城市軌道交通（重點是車站）的設備選型應滿足環境條件的要求，是指設備的安全性、可靠性、可維護性及對環境的適應性等應滿足環境條件的要求。

“3.0.10條 綜合監控系統應實現遠程故障診斷、遠程維護、軟件遠程編程和下載功能。”

本條是指綜合監控系統后臺輔助功能應滿足的功能要求。綜合監控系統構成方案和實現功能應考慮實現遠程故障診斷、遠程維護、軟件遠程編程和下載功能，這是地鐵必須的，也是地鐵的特點決定的，地鐵線路長，有的還延伸到郊區，車站級系統和設備出現問題和故障，人員要想及時地趕到現場處理，存在交通不便，特別是夜晚，時效性也不允許。這是為地鐵維修部門維修人員少人化配置和提高故障處理的時效性要求而考慮的。

“3.0.11條 綜合監控系統應實現重要控制對象的遠程手動控制功能。車站控制室綜合后備盤上應集中設置對集成和互聯系統的手動后備控制。”

本條為強制執行條文。遠程手動控制功能是防止模式控制功能失效，針對單一控制對象（設備）進行控制，輔助實現模式控制預案功能或改變控制預案，可靈活實現控制策略的一種手段。綜合監控系統應實現（重要）控制對象的遠程手動控制功能，是指工作人員通過控制中心或車站控制室的綜合監控系統操作員工作站的顯示器、鼠標或鍵盤，針對控制對象發出的改變工作狀態的操作指令功能。重要控制對象是指由控制中心調度、車站和車輛基地值班員等負責操作的控制對象。集成和互聯系統的手動后備控制是指控制信息不經過綜合監控系統，直接由集成和互聯系統實現手動控制功能，集中設在車站控制室綜合后備盤上；其他涉及安全的非集成和互聯系統手動后備控制功能也應集中設在綜合后備盤上。

“3.0.12條 綜合監控系統及其集成子系統應采用統一的軟件平臺、統一的人機界面、統一的命名和編碼規則，并應建立統一的系統接口標準。”

本條款要求綜合監控系統與其集成子系統采用同一軟件平臺、實質上要求對集成子系統的集成采用深度集成方式。

“3.0.13條 綜合監控系統軟件平臺應符合下列規定。”

應是一個開放的軟件開發平臺；

應支持多種硬件構成，并應具有對不同系統和產品的集成能力；

應滿足平穩遷移、平滑過渡支持工程實現規模擴展的功能；

應采用層次結構，工程應用層與軟件系統平臺層解耦、易于工程應用的靈活設計，并應便于工程組態的修改。

層次結構是指綜合監控系統軟件應分為系統軟件、應用軟件和工程軟件不同層次構建。 層次結構的解耦，是指當在軟件層次的頂層做修改時不影響底層，無須底層進行修改。工程組態軟件的修改無須對應用軟件或系統軟件進行修改。這一條款是國家標準中首次對大型監控系統的軟件平臺提出了如此全面的要求，值得設計、工程、管理方面的人員認真學習、理解。

“3.0.14 條 控制中心中央控制室和車站控制室的工藝布置，宜與綜合監控系統統一設計。”

控制中心中央控制室和車站控制室的工藝布置是綜合監控系統設計內容的重要組成部分，也是目前設計中的薄弱環節，這部分涉及的內容很多，是值得設計單位深入研究與實踐的。

4 系統功能

本標準對城市軌道交通綜合監控功能做了較詳細的規定，對于所有的系統集成項目和大型監控系統的需求分析和功能設計具有指導作用。這也是本規范的亮點之一，值得在實踐中推廣應用，也值得類似系統的功能規范參考，是本講座的重點。系統功能分為四大部分闡述：（1）基本功能要求；（2）綜合監控系統中央級功能；（3）綜合監控系統車站級功能；（4）互聯系統功能。

4.1 綜合監控系統的基本功能

基本功能闡述了綜合監控系統通用功能要求。標準規定了18條基本功能，主要有：

（1）聯動功能。它是綜合監控系統的重要功能，聯動功能的實現可通過特定的事件、規定的時間和必要的人工介入；例如車站火災事件觸發自動售檢票系統檢票機打開的聯動，但為保證準確性，一般會在操作終端彈出報警界面，通過人工點擊確認后觸發檢票機全部打開疏散乘客。因此事件觸發、時間觸發和人工觸發是聯動功能的基本元素，可通過三種基本觸發方式的組合滿足運營管理的需求。

（2）遙控、順控及點控功能。這是綜合監控系統最基本功能，系統點控可獨立改變某一對象運行狀態的控制操作，包括設備的啟動/停止、開關的合/分、自動裝置投入/撤除等操作。綜合監控系統技術發展過程中，曾有過綜合監控系統不設點控功能給運營帶來諸多問題的經驗教訓，務必要設計點控功能。

（3）監視、控制與調節功能。綜合監控系統應具備監視和控制與調節、參數設置功能。這相當于分散型控制系統（DCS）的回路控制功能。在此條中規定任意人機界面間的切換不超過3鍵距。本條所指人機界面宜包括綜合顯示畫面、分系統、分類、分層畫面、BAS模式列表、報警列表、操作列表、維修列表等，為便于操作人員單手操作實現界面切換，到達任意畫面操作不超過3次。

（4） 其他功能條款中，在第6條，“綜合監控系統宜具有事件回放、輔助決策支持等功能。”是指為便于對時間的跟蹤，系統可考慮具備重要事件的回放。同時為便于工作人員的操作和事件處理的準確、快捷，系統可設置功能、操作步驟及使用智能提示功能，實現在線的操作人員輔助指導（此即輔助決策功能）。對于第10條報警功能根據實際應用，此功能最重要的是設置報警管理。第15條，系統宜具有設備維護管理系統（DMS）的功能，提供系統設備運行及設備維護、維修和管理信息。第16條，系統應具有培訓管理系統（TMS）功能，宜包括運行管理、操作、以及日常維護、故障排除等業務培訓，可在線和離線模式下進行，兩種模式應具有相同的人機界面及功能。都是近年來特別強調要實現的功能。

4.2 綜合監控系統中央級功能

中央級功能分為綜合功能與系統功能。將綜合功能提取出來是本標準的特點。中央的綜合功能共有六條：

（1）應對全線與運營管理相關的監控對象的狀態、參數等數據進行實時收集及處理，并應在各調度員工作站和綜合顯示屏以圖形、圖像等形式顯示。

（2）應通過自動或人工方式向全線被監控對象或系統發送遙控、順控等控制命令。

（3）應提供統一的、多層次的監控顯示及操作。

（4）應提供全系統的網絡狀態圖。網絡狀態圖應顯示系統主要設備的運行狀態和網絡通斷狀態。

（5）應提供全線、區域、站間、變電所間的設備聯動功能。

（6）應設有與線網指揮中心的相關接口。

中央級系統功能主要是集成子系統的中央級功能，它們是電力監控的中央級功能、環境與設備監控中央級功能，如果FAS系統集成在綜合監控系統中，也包含了FAS中央級功能。其中電力監控的中央級功能是核心，因為電力監控的執行主要在中央級。綜合監控系統中央電力監控功能規定了8條：

（1）提供動態顯示的供電系統圖、變電所主接線圖、牽引網供電分段示意圖、程控等用戶畫面，以及變電所盤面圖。

（2）對變電所主要電流、電壓、功率、電度等進行實時采集。

（3）在綜合顯示屏系統指定區域顯示全線的一次接線圖。

（4）實現對全線遙控對象的遙控。遙控種類分選點式、選站式、選線式控制。

（5）實現多站并發順序控制。

（6）實現對全線供電系統設備運行狀態的實時監視、故障報警和保護復歸。

（7）實現運行和故障記錄信息的畫面顯示及打印功能。

（8）實現電能統計等的日報月報制表打印。

4.3 綜合監控系統車站級功能

車站級功能也分為綜合功能與系統功能。綜合功能主要是：

應監控管轄范圍內的供電、環境、防災、乘客及車站主要設備的運行情況；

應按控制權限實現控制功能；

應顯示集成子系統和互聯系統的各類信息及車站綜合信息；

應具有車站綜合報警和報警管理功能；

應實現集成子系統和互聯系統間的聯動。

綜合監控系統車站級包括車輛基地，它的功能主要在車控室實現，對于電力監控主要在中央級車站只設一個無人值守站，車控室的操作員主要監管環境與機電設備、FAS和其他互連系統的信息。車站級系統功能主要是環境與機電設備的功能，規定了8 條：

（1）應實現車站綜合顯示畫面、環境與設備監控系統設備分類畫面、環境與設備監控系統模式的顯示。

（2）應監視、控制本車站及所轄區間、車站隧道通風系統、車站通風空調系統、給排水系統、自動扶梯、照明系統、車站事故照明電源、集中冷站等設備，并應對故障進行報警。

（3）應監視和記錄車站站廳、站臺、設備用房等區域的溫度、濕度、壓力等環境參數。

（4）對于所有的監控設備，應實現手動或自動模式控制。

（5）應監視車站公共區空調通風系統的參數和狀態，并應控制車站公共區空調通風系統。

（6）應監視本站屏蔽門、防淹門設備。

（7）應將車站被控設備運行狀態、報警信號及測試點數據送至控制中心，并應接受中央級的各種運行模式指令。

（8）應接收火災自動報警系統發出的模式指令及監視環境與設備監控系統執行防災模式的情況。

4.4 互聯系統功能

綜合監控系統介入的互聯系統較多，各工程規模不同，標準主要規定了六個互聯系統的功能其他可參照。六個互聯系統是：

（1） 綜合監控系統的廣播功能

應能選擇廣播區域；

應能選擇廣播源；

應監視廣播設備狀態和報警；

應實現進站自動廣播的聯動功能；

應實現自動時間表廣播。

（2） 綜合監控系統的閉路電視功能

應實現閉路電視監控自動或手動操控功能；

應任意選擇所管轄范圍內的閉路電視監控監視圖像顯示；

應實現閉路電視監控視頻圖像在中央控制室綜合顯示屏上的顯示功能。

（3） 綜合監控系統的門禁功能

應接收并儲存門禁系統的故障信息、狀態信息及通訊狀態信息；

應接收門禁系統設備報警并顯示；

應實現火災聯動控制功能。

（4） 綜合監控系統的乘客信息功能

中央級應具備乘客信息系統的信息編輯功能，信息應包括列車到發信息、時間、實時通告等；車站級應具備編輯實時文字通告信息功能；

應實現乘客信息系統狀態信息監視、乘客信息系統報警監視、顯示范圍選擇、預定義信息播放功能。

（5） 綜合監控系統的信號功能

應接入列車信息、阻塞信息、設備報警、通道檢測信息并顯示；

宜根據信號系統提供的實際運行圖信息，進行自動廣播、乘客信息顯示，以及與列車運行有關的聯動；

在車站控制室內的綜合后備盤上應設有列車自動監控系統的緊急停車、扣車和放行開關。

（6） 綜合監控系統的自動售檢票功能

應具備監視客流信息及自動售檢票系統主要設備報警信息的功能；

車站級綜合監控系統應具備閘機控制功能。此外綜合監控系統與時鐘系統應具有對時功能，中央級、車站級設備時鐘系統應同步。綜合監控系統應監視不間斷電源的工作狀態、各種電量參數、報警信息及電池狀態等，且具備操作權限的人員可對不間斷電源實現遠程控制及遠程參數設置。

5 系統性能

本標準對綜合監控系統的性能提了三方面要求：（1）系統響應性；（2）系統可靠性、可用性、可維護性、安全性要求；（3）設備負載要求。

響應性要求主要是遙控命令在綜合監控系統中的傳送時間應小于2s。即從中央控制站到車站控制器端子的傳送時間或表述為：下行命令下達小于2s。同時要求設備狀態變化信息在綜合監控系統中的傳送時間應小于2s。即設備狀態變化的信息傳送至中央工作站的時間。或表述為：上行信息送到時間小于2s。

本標準第一次在大型監控系統的性能要求中提出RAMS（系統可靠性、可用性、可維護性、安全性）要求。可參照歐州有關標準執行。

6 系統組成

綜合監控系統組成在條文說明中加入了一個構成圖，對系統組成主要參考這個圖。從圖中可見，綜合監控系統主要是中央與車站級系統的結構，中央和車站級監控網絡都是由高速交換以太網構成，中央級網絡支持多服務器和多工作站結構。中央級網絡和車站級網絡由骨干網鏈接。通過通信處理機綜合監控系統與互聯系統相連。

7 系統軟件要求

本標準對于綜合監控系統軟件要求給出了規范，對澄清目前在綜合監控系統招投標中關于軟件要求的混亂做法具有十分重要的意義。軟件要求分為三部分：（1）針對城市軌道交通應用特點的軟件一般要求；（2）應用軟件要求；（3）軟件數據庫管理要求。

在本標準的條文說明中對軟件的條文說明最為詳盡，請讀者對著每一條款，理解條文說明含義進而理解條款本身的含義。

在軟件要求中最重要的是軟件的開放性。軟件的開放性水平主要表現在它的COTS（Commercial Off The Shelf）占比水平上，即構成軟件的模件大都應是商用軟件模件。

8 接口要求

綜合監控系統工程的關鍵點之一就是接口，本規范提出了內外接口的概念使實踐中接口問題簡化。

綜合監控系統設計應通過內部接口將被集成子系統無縫接入系統中構成系統主體。通過內部接口所傳輸的信息在接口雙方具有一致的表達形式，應無須經過轉換而直接使用。

難點是外部接口。綜合監控系統設計應通過外部接口實現與互聯系統的信息交互，通過外部接口所傳輸的信息在接口雙方具有不同的表達形式，信息共享平臺應對接口數據進行處理，還原原始信息，或構成新的信息。外部接口是綜合監控系統連接互聯系統的接口，涉及到不同系統的鏈接，是系統集成的關鍵。

本標準特別強調了接口開發與管理的規范化做法主要表現在：

（1） 綜合監控系統接口設計應對接口的物理特性進行描述，包括以下內容：

接口位置；

通信介質；

鏈路數量；

連接形式；

物理接口界面。

（2） 綜合監控系統接口設計應包括以下要求

接口軟件通信協議；

冗余要求；

監控信息點表；

采用結構化形式組織；

電磁兼容性要求。

（3）綜合監控系統接口設計與管理應提供以下接口文件

詳細接口規格書；

詳細接口測試計劃；

接口測試規格書；

監控信息點表。

（3）中所提出的文件必須在項目實施時認真按期完成。這些文件是保證接口工作規范化進行的指導文件，系統集成商應認真準備，業主工程師應認真審核。

條文說明中列舉了實際應用案例幫助理解接口開發中的規范化做法。這些案例須在實踐過程中對照應用。

9 總結

城市軌道交通綜合監控系統工程的設計工作是工程成敗的關鍵。經過了近十年的實踐，在成功經驗基礎上建立的這一國家標準無疑會對綜合監控系統工程的高質量建設具有推動作用。目前，新一輪城市軌道交通建設正在興起，寄望于標準將起到它應有的作用。