軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺設(shè)計方案及測試

蘆海林+吳泰峰

摘要：城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成了多個子系統(tǒng)專業(yè)，接口功能復(fù)雜，現(xiàn)場調(diào)試工期緊張，為了在調(diào)試前做好充分的準備工作，預(yù)防、減少調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，保障整體工期進度和質(zhì)量，在現(xiàn)場調(diào)試前搭建實驗驗證平臺是一個很好的解決方案。本文介紹了蘇州市軌道交通4號線工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺的設(shè)計規(guī)劃、系統(tǒng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過實驗驗證平臺所做的全部測試內(nèi)容和取得的成果實踐，希望能夠為我國今后軌道交通項目如何更加合理規(guī)范和搭建綜合監(jiān)控實驗驗證平臺起到推動和促進作用，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：綜合監(jiān)控系統(tǒng)；實驗驗證平臺；軌道交通

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0176-03

Abstract：Mass Transit Integrated Supervison and Control System（ISCS） is a system which integreted multy subsystems through complex interface functions. In order to make full preparations and to prevent and reduce the problems of the on-site test before field testing building an experimental verification platform is a good solution to ensure the overall schedule progress and the quality. This thesis introduces the design planning， system scale and network structure of the experimental verification platform of Suzhou Metro Line 4. Through the experimental verification platform all the test contents and the results obtained are helpfull to improve a better building experimental verification platform and promote the healthy development of Urban Mass Transit

Key Words：Integrated Supervison and Control System； experimental verification platform； mass transit

截止到2016年底，全國共有30個城市開通軌道交通運營線路，總長度為4152.8公里，軌道交通已經(jīng)在國內(nèi)進入了建設(shè)的高峰期，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)多條地鐵線路投入運營，由于綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市軌道交通的控制指揮中心，涉及到電力、機電、火災(zāi)、閉路電視、門禁、廣播、乘客信息系統(tǒng)、自動售檢票等幾乎所有的專業(yè)，接口數(shù)量眾多、接口功能復(fù)雜，任何由于前期測試、準備不充分，都會在后期的調(diào)試過程中暴露出問題，從而影響項目整體工期進度、質(zhì)量。

通過對國內(nèi)多條城市軌道交通項目的調(diào)研，已經(jīng)完成或者在建的軌道交通項目在項目進場調(diào)試前都會進行調(diào)試前的測試準備工作，規(guī)?；虼蠡蛐《紩罱y試平臺，但是如何做好測試平臺的規(guī)劃、做哪些測試、怎樣能夠充分發(fā)揮測試平臺的作用，預(yù)防或者減少在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，國內(nèi)還沒有一個適用的規(guī)范和標準，鑒于此，蘇州市軌道交通集團有限公司根據(jù)蘇州市軌道交通4號線及支線工程綜合監(jiān)控集成、采購及安裝項目規(guī)模和整體項目工期進度，在項目進場調(diào)試前搭建了完全由項目實際使用設(shè)備構(gòu)建的1個控制中心、2個車站規(guī)模的綜合監(jiān)控實驗驗證平臺，以期望通過實驗驗證平臺的驗證測試達到項目在調(diào)試前發(fā)現(xiàn)和解決問題，調(diào)試中復(fù)現(xiàn)和查找問題，調(diào)試后仿真和培訓(xùn)操作人員的目的，為我國城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺的搭建積累經(jīng)驗，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺結(jié)構(gòu)

1.1 實驗驗證平臺搭建規(guī)劃

如何才能充分發(fā)揮實驗驗證平臺的作用，做到既能實現(xiàn)實驗驗證平臺的設(shè)計目的，完成進場調(diào)試前的準備工作，又能不浪費實驗驗證平臺的測試設(shè)備，測試完成后合理、充分利用測試設(shè)備，我們確定實驗驗證平臺按照“三個一致”的原則進行搭建：

測試設(shè)備與項目實際使用設(shè)備相一致；

施工及調(diào)試方法與實際調(diào)試方法相一致；

測試及驗證標準與項目驗收標準相一致。

測試完成的設(shè)備將直接搬用到現(xiàn)場使用。

為了模擬軌道交通各車站和中心地理上分散、各專業(yè)系統(tǒng)內(nèi)獨立、系統(tǒng)間通過接口通信的模式，并且考慮到實驗驗證平臺面積的限制，我們的實驗驗證平臺總體設(shè)計規(guī)劃如下：

（1）實驗驗證平臺按專業(yè)進行區(qū)域劃分，分為綜合監(jiān)控系統(tǒng)驗證區(qū)、BAS驗證區(qū)、CCTV驗證區(qū)、ACS驗證區(qū)、PIS驗證區(qū)、PA驗證區(qū)，其他專業(yè)測實驗證區(qū)，各區(qū)域按設(shè)計通信方式進行集成和互聯(lián)；

（2）各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備必須要成套，組屏安裝到機柜里，各專業(yè)驗證區(qū)按箱柜尺寸做好基礎(chǔ)和線槽，機柜安裝到基礎(chǔ)底座上，模塊箱安裝到驗證區(qū)墻壁上，前端設(shè)備安裝到指定位置并做好屏蔽和接地；

（3）電源線、柜內(nèi)配線、柜間連線、通信線、接地線和項目實際使用的線纜一致。

整體規(guī)劃如圖1所示。

國內(nèi)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是按照兩級管理、三級控制的分布式模式進行運營，兩級管理分別是中心級、車站級調(diào)度管理；三級控制分別是中心級、車站級和現(xiàn)場級控制。按照總體設(shè)計規(guī)劃，實驗驗證平臺各系統(tǒng)的設(shè)備都是成套安裝到機柜里，單位面積就能承載更多的設(shè)備，所以在空間上我們就具備了縮微實際運營模式組網(wǎng)架構(gòu)的條件，我們的實驗驗證平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式為控制中心級監(jiān)控層、車站級監(jiān)控層和將兩個監(jiān)控層連接起來的OTN網(wǎng)絡(luò)傳輸層組成。endprint

1.2 控制中心級監(jiān)控層

控制中心級監(jiān)控層按1+4模式設(shè)置：一套中心級綜合監(jiān)控系統(tǒng)（CISCS）設(shè)備、四個子專業(yè)各一套系統(tǒng)設(shè)備組成。四個子專業(yè)分別包括一套閉路電視系統(tǒng)（CCTV）設(shè)備、一套門禁系統(tǒng)（ACS）設(shè)備、一套乘客信息系統(tǒng)（PIS）設(shè)備和一套廣播系統(tǒng)（PA）設(shè)備。

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)：由中心級冗余實時、歷史服務(wù)器及存儲、中心電調(diào)工作站、環(huán)調(diào)工作站組成；

（2）PA系統(tǒng)：由中心網(wǎng)絡(luò)控制器、接口控制器、錄音控制器、廣播控制盒及網(wǎng)管工作站組成；

（3）PIS系統(tǒng)：由中心服務(wù)器、視頻流服務(wù)器、視音頻切換矩陣、直播數(shù)字電視編碼器、操作終端工作站組成；

（4）CCTV系統(tǒng)：由中心視頻管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、IPSAN視頻存儲、高清視頻解碼器、控制鍵盤、維護工作站組成；

（5）ACS系統(tǒng)：由中心服務(wù)器、中央授權(quán)工作站、維護工作站組成。

1.3 車站級監(jiān)控層

車站級監(jiān)控層按兩個站的規(guī)模設(shè)置，每個車站按1+5模式設(shè)置：一套車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)（SISCS）設(shè)備、五個子專業(yè)各一套系統(tǒng)設(shè)備組成。五個子專業(yè)分別包括一套環(huán)境與機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）設(shè)備、一套閉路電視系統(tǒng)（CCTV）設(shè)備、一套門禁系統(tǒng)（ACS）設(shè)備、一套乘客信息系統(tǒng)（PIS）設(shè)備、一套廣播系統(tǒng)（PA）設(shè)備。

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)：由車站級冗余實時/歷史服務(wù)器、值班員工作站組成；

（2）BAS系統(tǒng)：由車站A/B兩端的冗余PLC、4個遠程I/O模塊箱組成；

（3）PA系統(tǒng)：由車站電源監(jiān)測器、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點控制器、網(wǎng)絡(luò)音頻播放器、接口控制器、錄音控制器、噪檢控制器、IP網(wǎng)絡(luò)功率放大器、交換機、廣播控制盒、話筒、揚聲器組成；

（4）PIS系統(tǒng)：由車站數(shù)據(jù)服務(wù)器、LCD播放控制器、電源時序控制器、交換機、操作終端工作站、LCD顯示屏、LED顯示屏組成；

（5）CCTV系統(tǒng)：由車站視頻管理服務(wù)器、IPSAN視頻存儲、高清視頻解碼器、控制鍵盤、高清攝像機（球機和槍機）、交換機、視頻監(jiān)控終端組成；

（6）ACS系統(tǒng)：由車站門禁主控制器、就地控制器、讀卡器、電鎖、門磁、出門按鈕、緊急按鈕、管理工作站組成。

1.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層承載著中心-車站數(shù)據(jù)交換功能，由中心、車站OTN傳輸設(shè)備組成通信骨干網(wǎng)，為各系統(tǒng)提供冗余以太網(wǎng)接口，各系統(tǒng)的中心、車站交換機按照統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃接入OTN設(shè)備以太網(wǎng)傳輸端口，實現(xiàn)中心-車站的數(shù)據(jù)交換。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺的驗證測試

如何最大化的利用實驗驗證平臺、充分發(fā)揮實驗驗證平臺進場調(diào)試前的驗證、準備功能，是我們在設(shè)計和規(guī)劃驗證平臺時著重考慮的問題。我們搭建實驗驗證平臺的目的，不僅僅是滿足驗證平臺系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的各項測試計劃，更要創(chuàng)造條件，進行驗證平臺系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間的測試，為此，我們協(xié)調(diào)機電、供電、通信、信號各相關(guān)專業(yè)，提前計劃、部署和協(xié)調(diào)，按計劃有序的進行了驗證系統(tǒng)內(nèi)部及驗證系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的功能、性能、動態(tài)測試。

2.1 驗證測試內(nèi)容

按照設(shè)計規(guī)劃進行了ISCS系統(tǒng)和5個接入子系統(tǒng)內(nèi)部測試，同時按照設(shè)計聯(lián)絡(luò)會確定的時間節(jié)點，按計劃組織協(xié)調(diào)通信OTN設(shè)備、消防火災(zāi)FAS主機、屏蔽門PSD接口設(shè)備、自動售檢票AFC接口設(shè)備、防淹門接口設(shè)備、信號ATS接口設(shè)備、機電全部設(shè)備進行測試：

（1）系統(tǒng)功能測試：根據(jù)招標文件、投標文件、技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計聯(lián)絡(luò)會和其他會議確定系統(tǒng)功能進行了ISCS系統(tǒng)、BAS系統(tǒng)、PA系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)功能測試；

（2）接口測試：根據(jù)接口規(guī)格書進行了ISCS和各接入子系統(tǒng)的接口協(xié)議測試、BAS系統(tǒng)和機電設(shè)備的接口協(xié)議測試、PA-FAS、PIS-PA的接口協(xié)議測試；根據(jù)確定的接口類表和點表進行了ISCS和各接入子系統(tǒng)實驗室點對點測試、BAS系統(tǒng)和機電設(shè)備的實驗室點對點測試；

（3）施工及調(diào)試方法測試：主要檢查是否按照2011《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程施工與治理驗收規(guī)范》進行施工，施工工序、施工方法、調(diào)試方法是否符合規(guī)范要求。同時調(diào)試人員和施工人員在實驗驗證平臺按照正確的方法進行演練，并形成規(guī)范性文件，指導(dǎo)和要求現(xiàn)場施工及調(diào)試；

（4）系統(tǒng)性能測試：檢測硬件設(shè)備是否按照合同設(shè)備清單進行配置，系統(tǒng)的CPU占用率、內(nèi)存使用率、網(wǎng)絡(luò)帶寬、丟包率和場強等技術(shù)參數(shù)是否滿足技術(shù)規(guī)格書要求；

（5）安全性和可靠性測試：系統(tǒng)安全性測試主要是進行ISCS系統(tǒng)冗余設(shè)備FEP（前端處理器）、交換機、服務(wù)器，BAS系統(tǒng)主備冗余PLC單點故障自動切換測試。系統(tǒng)可靠性測試進行了ISCS、BAS、PA、PIS、CCTV、ACS單系統(tǒng)7X24小時不間斷運行測試，測試系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運行；

（6）iFAT集成測試：進行進場調(diào)試前最大化系統(tǒng)（ISCS+BAS、PA、PIS、CCTV、ACS等5個子系統(tǒng)）、最大數(shù)據(jù)量（41個站全數(shù)據(jù)規(guī)模）的集成測試，驗證綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力、集成和系統(tǒng)聯(lián)動功能。

2.2 實驗驗證平臺取得的成績及優(yōu)勢

實驗驗證平臺由于使用的測試設(shè)備是與現(xiàn)場調(diào)試相一致的硬件設(shè)備，而且從規(guī)劃上充分利用驗證平臺空間，各系統(tǒng)設(shè)備成套組屏安裝到機柜里、模塊箱墻壁安裝、前端設(shè)備墻壁或吊頂安裝，并且測試區(qū)按系統(tǒng)劃分，測試場地固定，測試時間連續(xù)，所以為驗證測試提供了硬件、場地和時間上的保障，從實驗驗證平臺實施和運行的效果來看，和常規(guī)測試相比有如下優(yōu)勢：

（1）數(shù)據(jù)規(guī)模：實驗驗證平臺匯集了ISCS系統(tǒng)和5個接入子系統(tǒng)，實現(xiàn)了41個車站+控制中心的全數(shù)據(jù)測試，和實際投運規(guī)模一致；

（2）測試連續(xù)性：實驗驗證平臺從第一次設(shè)計聯(lián)絡(luò)會結(jié)束開始搭建，一直到現(xiàn)場典型站調(diào)試結(jié)束前，實驗驗證平臺都在連續(xù)運轉(zhuǎn)，持續(xù)為項目進場調(diào)試前提供技術(shù)保障；

（3）可進行動態(tài)測試：選擇實驗驗證平臺地點時，就規(guī)劃了動態(tài)測試功能，驗證平臺的外圍可以進行車輛行駛，按計劃完成了地面PIS和信號的動態(tài)測試項目。

測試項目對比見表1。

3 結(jié)語

綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺按照設(shè)計規(guī)劃完成了6項功能測試、ISCS系統(tǒng)12個接入子系統(tǒng)接口測試、BAS系統(tǒng)13個機電接入設(shè)備接口測試、施工及調(diào)試方法測試、系統(tǒng)性能測試、安全性和可靠性測試、iFAT集成測試，整理制定了ISCS系統(tǒng)和5個子系統(tǒng)施工工序及施工方法、調(diào)試方法等12項作業(yè)指導(dǎo)文件，調(diào)整和優(yōu)化ISCS系統(tǒng)供電線纜、CCTV系統(tǒng)前端攝像機供電線纜、PA系統(tǒng)噪聲監(jiān)測線纜等3項設(shè)計方案。很好的為項目現(xiàn)場調(diào)試前做好了實驗室的驗證和準備工作，培訓(xùn)了現(xiàn)場施工和調(diào)試人員，為項目整體工期進度和質(zhì)量提供了強有力的技術(shù)保障。

本文通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)實驗驗證平臺的技術(shù)實踐，希望為我國今后的軌道交通項目如何更加合理規(guī)范和搭建綜合監(jiān)控實驗驗證平臺起到推動和促進作用，促進城市軌道交通的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]魏曉東.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[2]王開滿，王軍，張慎明.城市軌道交通自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成模式[J].城市軌道交通研究，2007，（3）：57.endprint