軌道交通綜合監控系統中的接口管理及在綜合聯調中的應用實踐

張海尚，李劍波

0 引言

綜合監控系統（ISCS）[1-4]近年來已成為各個城市軌道交通機電自動化領域的主要建設系統之一，直接服務于電調、環調、站務等各個崗位，以保證全線所有機電系統“正常工況下經濟運行、緊急工況下安全運行”的主要目的，并且逐漸向著更加系統化、集成化的方向發展，其目的是用系統化方法將各個分散的自動化系統聯結為一個有機的整體，實現各個專業、各個系統之間的信息互通和資源共享，以提高各系統的協調配合能力，高效實現系統間的聯動。

綜合監控系統集成和互聯數十個系統和專業，并且隨著電能質量管理系統、視頻分析系統、智能疏散系統、供電安全管理系統等新系統的建設，接口[5-6]數量和形式越來越多，因此接口管理是否合理是保證整個系統順利實施的首要任務。當前項目實施中，接口管理中主要存在物理接口多樣化、軟件協議私有化、通訊介質不統一等現象，導致接口管理難度大，維護困難等問題出現。為此，本文主要分析綜合監控系統外部接口的特點，提出接口標準化[3]建議、接口臺賬管理和接口測試的基本方案，以及在綜合聯調[2，5]中接口調試的主要應對策略和建議等。

1 接口標準化

1.1 接口關系

綜合監控系統，負責對地鐵所有機電設備和系統進行狀態監視和控制，并且實現信息共享和協同工作。從數據資源的耦合性角度將接入方式區分為集成和互聯兩類。常規集成系統包括：環境與設備監控系統（BAS）、電力監控系統（PSCADA）、火災自動報警系統（FAS）等；互聯系統包括：乘客資訊系統（PIS）、自動售檢票系統（AFC）、綜合安防系統（ISDS）、廣播系統（PA）、屏蔽門系統（PSD）、信號系統（SIG）、時鐘（CLK）等[1，3]。

圖1以地鐵典型車站綜合監控系統為例示意了接口各系統之間的接口關系。綜合監控系統將所有機電系統整合為一個有機的數據中心，對全線自動化系統和機電設備進行經濟節能、安全高效的控制和運營。

1.2 接口分析

根據接口位置的不同，綜合監控系統的外部接口常見的接入位置包括：交換機、前置機、工作站、光電轉換裝置，以及專用的協議轉換設備處。

圖1 ISCS主要數據接口關系示意圖

根據接口介質的不同，綜合監控系統的外部接口線纜介質種類包括：超五類屏蔽雙絞線、單模光纜、多模光纜、RS485總線、RS422總線、視頻線纜、音頻線纜等等。

根據應用層接口協議的不同，綜合監控系統的外部接口協議常見類型有：ModbusTCP、ModbusRTU、OPC、IEC104、NTP、常用PLC系統的工業協議（AB EtherNet、Siemens ProfiBUS等），以及某些設備和系統廠家提供的自定義非標協議（常見于信號系統、車輛等接口）或者SDK開發包（常見于CCTV接口）等。

同時，考慮車站規模的大小、接口設備間的距離等因素，對于同一個接口系統在線路的不同節點可能會出現不同的接口位置和接口介質，例如：大型換乘站內由于設備房距離較遠，BAS系統通過光纜接入ISCS系統，但在常規的車站內使用超五類屏蔽雙絞線接入即可。

綜上分析，綜合監控系統外部接口較多，且接口介質、協議、位置等存在個性化因素，會造成接口調試時經常出現通訊不暢甚至無法通訊的問題出現，加之國內項目工期緊張，這些問題通常都由工程人員提供現場摸索和臨時現編程序代碼等方式臨時應付解決，最終增加了運營對綜合監控系統接口的維護難度。

1.3 接口標準化

鑒于長沙1號線和2號線的項目實施經驗，建議在綜合監控系統建設中加強標準化建設，例如：光纜統一采用單模而不是單多模混用、串行總線統一采用RS485方式而不是RS232/422/485混用、采用統一的工業級通訊協議替代某些廠家的自定義非標協議等，同時接口方式在接口技術規格書中得到固化和落實。

設計單位、集成商、施工單位和用戶單位均應以標準化為目標，力爭在設計、招標、接口聯絡等各個環節中嚴把技術關，采用標準通訊介質，推廣標準化通信協議，固化接口位置。同時，依托綜合監控系統的現有規范，根據實踐經驗進行完善和修訂接口相關的條款，或者加快制定綜合監控系統的接口技術標準。也可嘗試以運營為主體制定適應于工程實際的企業標準。在技術規范書中明確接口規范，根據自身運營實際情況，形成具有延續性的標準化特色。

只有逐步推進標準化接口，才更有利于ISCS系統項目的快速實施和部署，才能有效降低運營人員的接口日常維護工作量以及增強維護人員快速定位故障點的能力，系統穩定性才能得到最充分而有力的保障，才能將地鐵建設向全自動無人駕駛的目標順利推進。

2 接口規范化

2.1 接口臺賬管理

除了在技術方面推進接口標準化外，建立規范的接口臺賬是綜合監控系統接口管理規范化的一項必要措施，有助于實現接口的細化管理，易于實現集成商與運營之間的交接過渡。

接口臺賬包括：接口廠家通訊錄、接口規范和協議簽訂統計表、類表跟蹤進度、點表跟蹤進度、實驗室協議測試進度表、實驗室點表測試進度表、數據庫開發進度表、HMI（人機交互的軟件界面）開發進度表、接口設備安裝進度表、接口單機調試進度表、接口對點調試進度表、功能測試進度表、聯動測試進度表等。

不同供應商或者不同的建設方對臺賬的細節內容有可能要求不一，只要能體現接口實施各個階段的主要內容即可實現有效管理，例如接口規范和協議簽訂統計表中建議包括以下內容：接口名稱、站點、傳輸介質、接頭形式、接口數量、協議、是否冗余、類表確認、點表確認、當前存在問題、后續計劃摘要等。

通過在接口實施的不同階段建立一系列的接口臺賬表，可以實現接口進度的有效管理，便于各方及時掌握接口進度，也可以及時發現接口推進和實施中的一些問題，也可以作為項目資料在后期移交給運營進行接口管理。

2.2 接口測試

接口測試主要在實驗室和現場進行，主要包括協議測試、類表測試、點表測試和冗余測試，是對接口功能和性能的有效驗證手段，便于及時發現問題，修訂接口設計規范和調整接口措施。

實驗室接口測試的前提必須是接口雙方完成實驗室測試平臺的完整搭建工作，完成完全模擬接口現場條件的硬件、軟件開發工作。

務必重視實驗室接口測試工作，盡早發現設計環節中的遺漏和不足，有充足時間進行修訂和采取改正措施。另外由于當前各條線路都存在趕工期的情況，如果能做到實驗室接口100%對點測試，將大幅度減少現場調試時間，有助于更加順利推進聯調工作進行。

現場測試主要用于在現場施工完成從HMI到終端設備的整個接口鏈路情況下對接口功能和性能的再次驗證，在單機和單系統調試完成后進行現場接口測試。實踐中在此階段通常只是進行功能和性能驗證工作，在細節方面做查缺補漏工作，而極少進行大幅度接口功能調整。

3 接口綜合聯調

綜合聯調是城市軌道交通工程建設階段中的一個極其重要的環節，是對信號、車輛、供電、環控、自控等各個系統的工作狀態、性能、功能和系統間聯動功能進行綜合測試、調整、優化和驗證，使整體性能和功能達到設計要求和試運行開通標準。合理組織和開展以綜合監控系統為檢驗終端的站內設備和自控相關系統聯調、以信號系統為檢驗終端的軌行區設備和車輛系統聯調是綜合聯調的主要工作內容和方式。

3.1 聯調目的和任務

綜合聯調是地鐵工程從建設期向運營期過渡的關鍵節點，開展聯調工作的主要目的：（1）驗證設備和系統的全功能；（2）驗證設備和系統的接口參數最優化配置；（3）驗證各個系統在正常和緊急工況下的運行狀態以及各個系統的性能是否滿足設計要求；（4）驗證系統和設備整體運行的穩定性和可靠性；（5）培養運營人員操作技能，制定和檢驗規章制度的合理性和可操作性等。

考慮到各地和各條線路的實際特點，建設方和運營方共同制定合乎線路建設特點的綜合聯調標準化方案勢在必行，既有利于縮短聯調周期，又能提供聯調效率。

3.2 聯調組織

綜合聯調不僅是對系統和設備之間的功能和性能驗證，也是各方人員、制度和設備之間的一次大整合，因此聯調的組織工作尤為重要。

聯調的組織規劃主體必須是建設方，所有參建方協同開展工作。只有建設方才能具備協調所有設計單位、設備廠家、施工單位、運營公司等單位的權力和能力。在某些新建線路城市，將聯調責任主體歸為第三方調試咨詢公司、信號廠家、車輛廠家、綜合監控廠家等，都是不科學和不可取的方案。

制定合理的調試科目和詳細的聯調方案以及制定調試進度計劃表和嚴格的整改閉環機制，都是在聯調組織中必須重點堅持的原則。

3.3 聯調重難點

綜合聯調除了信號系統相關的行車設備類和綜合監控系統相關的非行車設備類等主要聯調項目外，由于不同線路的特點，需要側重考慮以下因素：（1）各個站點的建設進度不同，各個聯調科目的進度不同，如何合理調配各方資源；（2）協調各系統參與大小交路、列車調停、單邊和大雙邊供電、火災模式、主變退出等極端工況下的系統能力驗證；（3）與已投入運營的換乘站交互、延長線接入等線間聯動；（4）如何統籌規劃人力、調試設備等資源，落實聯調前置條件，避免重復調試和窩工等現象，提高聯調效率；（5）充分發揮運營人員的積極性，提前進入試運營角色等。

3.4 聯調總結

綜合聯調完成后，及時開展聯調總結，深入分析聯調中暴露的問題，有利于快速閉環消缺整改，提供聯調質量。建議從5方面入手進行總結：（1）針對聯調過程中發生安全事故、弄虛作假等問題的項目，直接判定聯調不通過，并嚴肅追責，重新進行聯調；（2）對于影響行車安全、乘客安全等聯調項，通過率必須＞99%，遺留問題必須立即整改和各方重測；（3）將聯調其他問題客觀分類，落實責任承包單位進行整改，由運營人員復測銷項；（4）總結聯調過程中各方的主觀問題，并進行通報，落實獎懲制度；（5）綜合分析聯調中的通病，減少后續線路的質量隱患，優化各項制度和流程化。

4 結語

綜合監控系統建設中，積極推進標準化和規范化建設，組織高效有序的綜合聯調，制定詳盡的閉環問題整改措施，推進行業和企業級實施標準的建立，都將有助于提高建設和運營服務水平，為城市軌道交通行業的發展有所貢獻。