城市軌道交通綜合監控系統網絡組成及實施初探

楊青

（南昌市建筑科學研究所 江西南昌 330000）

引言

城市軌道交通綜合監控系統簡稱ISCS，該系統的組成和實施，能夠促進城市軌道交通運營管理的順利開展，為數據傳輸提供載體，對于服務高效化與安全化的實現也具有重要意義。隨著城市化建設進程不斷加快，城市軌道交通線路建設力度也明顯加大，綜合監控系統作為城市軌道交通線路中的重要組成部分，其組成與實施的科學性直接關系著城市軌道交通的運行與后期管理，因此探討城市軌道交通綜合監控系統的組成與實施，具有一定現實意義。

1 城市軌道交通綜合監控系統的網絡組成

城市軌道交通綜合監控系統的價值在于，滿足軌道交通運營管理過程中的調度與維護需求，從行調、環調、維調和總調度等環節入手，增進信息良性溝通，為行車安全提供支持條件。通過城市軌道交通綜合監控系統的穩定運行，來對系統設備進行全面監控，降低報警信息所造成的不利影響，促進城市軌道交通綜合監控系統應用價值的最大化發揮。城市軌道交通綜合監控系統以移動設備和固定設備作為監控對象，移動設備是指運行中的列車，固定設備則是指車站與控制中心設備等。

從物理角度來進行劃分，可將城市軌道交通綜合監控系統劃分為控制中心級局域網、通信區間主干網、車輛段級局域網、子系統現場網絡等。在整個城市軌道交通綜合監控系統中，ISCS主體、環境與設備監控系統BAS、閉路電視監視系統CCTV、廣播系統PA以及門禁系統ACS等都是系統中重要的組成部分，外部系統專業包括電力監控系統、屏蔽門系統、火災報警系統、防淹門系統等，在控制中心的指揮下，通過各系統的協調作用，來維護整個城市軌道交通綜合監控系統的正常運行。

從應用類型角度進行劃分，可將城市軌道交通綜合監控系統劃分為主干層、局域層和現場控制層。其中，主干層網絡負責對控制中心、車站以及停車場等進行連接，由通信承包商負責實施，一般通過節點交換機千兆電口與OTN實現對接。局域層網絡屬于中心ISCS、TMS、DMS以及NMS的局域網，以以太網交換機和FEP作為核心設備，在以太網口和單模光口的作用下實現上下有序連接。CCTV和PIS系統運行過程中，由于數據流量較大，因此以太網通道主要由通信專業來實現，可將CCTV、PIS和PA局域網增加于局域層網絡中。現場控制層屬于子系統執行層上網絡，其主要價值在于，在工業控制網絡或現場總線的作用下，通過PSCADA、BAS系統等來實現控制。

2 城市軌道交通綜合監控系統的網絡搭建

2.1 車站級局域層網絡硬件設備組成

在城市軌道交通綜合監控系統中，車站級局域層網絡采取交換式以太網，具有冗余性，一般為100/1000m為基本模式，其中，以太網交換機和FEP是主要硬件設備，分別設置千兆電口、百兆電口和百兆單模光口，分別滿足主干網、車站服務器、BAS系統PLC以及ACS等的連接及傳輸需求，FAS、CCTV、PIS等展業的互聯需求，可通過FEP設置百兆電口及串口來實現。

2.2 車站級局域層網絡物理線纜

網絡線和單模光纖是局域層網絡的常用線纜狀態，其中，網絡線即超五類8芯屏蔽雙絞線滿足交換機與主干層網絡接口、服務器、FEP等之間的連接，結合路線實際長短情況，可網絡線來實現交換機與BAS系統PLC、復式工作站的連接，也可通過單模四芯光纜來實現交換機與PSCADA之間的連接。除此之外，網路線可滿足FEP與FAS、PA、PSD的連接需求。

2.3 車站級局域網搭建

為促進城市軌道交通綜合監控系統的穩定運行，在實際搭建過程中要明確車站級局域網的搭建前提，確保組裝并安裝綜合監控硬件設備后，安裝互聯系統各網絡硬件設備，之后可局域網絡之間互聯可通過物理線纜來實現。車站級局域網絡的搭建前提主要體現在以下兩方面：

（1）在安裝綜合監控網絡硬件設備方面，要以以太網交換機和FEP作為硬件設備，于車站綜合監控設備室的ISCS網絡機柜內進行組裝，確保硬件設備保持分層排列狀態。在安裝互聯系統網絡硬件設備的過程中，于相應設備室內安裝主干網OTN、CCTV交換機、ACS交換機、PA接口控制器等，促進其與車站交換機和FEP實現網絡互聯，從而滿足城市軌道交通綜合監控系統的運行需求。相關設備所安裝具體設備室情況，如表1所示。

表1 相關設備所安裝設備室分布信息表

（2）對于外部物理線纜來說，在不同長度的線路下，車站級以太網交換機、FEP與互連設備接口之間的局域網連接主要通過超五類8芯屏蔽雙絞線來實現，也可通過單模四芯光纖來實現。

3 城市軌道交通綜合監控系統的實施

在城市軌道交通綜合監控系統網絡搭建完成后，需明確具體實施過程，通過交換機VLAN劃分、IP設置、路由設計和網絡測試這幾個流程，確保在網絡作用下系統數據流能夠有序逐層傳輸，促進城市軌道交通綜合監控系統應用價值的最大化發揮。

3.1 交換機VLAN劃分

城市軌道交通綜合監控系統的實施過程中，網絡邏輯設計的價值在于改善管理成效，維護網絡安全運行，因此需要對虛擬網進行科學劃分，也就是交換機VLAN劃分。虛擬網技術的原理在于，通過分離物理基礎設施與網絡邏輯基礎設施，便于網絡管理人員對虛擬網進行建立和重構，并確保操作的動態新與便捷性，通過適應局域網絡變動來提高網絡管理成效，并確保網絡管理的經濟性與可行性。在城市軌道交通綜合監控系統實施過程中，以端口為基礎的靜態VLAN能夠促進交換機VLAN劃分的順利實現。

就主干層的雙環網來看，于A網和B網分別設置VLAN，二者ID存在一定差異，A環網與B環網下交換機所設置VLAN相同，通過此種方式從屋里鏈路和邏輯鏈路兩方面令A環網和B環網達到隔離狀態。局域層方面VLAN的劃分過程中，為避免局域網內子系統相互干擾，并致力于提高網絡交換質量，可充分發揮以太網交換機的實際作用，通過縮小設備間廣播域并調整子系統內廣播包數量來滿足不同規劃的VLAN需求。在這一過程中，在網絡技術支持下，車站交換機與FEP實現互聯，在交換機方面，服務器、BAS PLC、打印機等端口都能夠與FEP方面的PA、PIS、FAS等端口保持相同的VLAN段，這也就是所謂的ISCS VLAN。車站交換機與FEP VLAN劃分情況，如表2所示。

3.2 IP設置

在科學劃分交換機VLAN并明確各端口VLAN狀態后，明確本VLAN內設備網關，并準確設置相應IP。IP設置過程中，車站網段號以IP地質中的第三位X來表示，以0表示控制中心ID，從第一個車站向后依次遞增設置，令第一個車站為1，第二個車站為2，以此類推到最后車站。就ISCS網絡來看，其中分為A網和B網，以A網IP為基礎，B網IP設置中增加100，也就是A網中的第三位X，B網中表示為1XX。就交換機上端口IP設置來看，在OTN方面，A網IP設置為192.168.X.254，則B網IP設置為192.168.1XX.254。在ISCS方面，A網IP設置為10.1.X.254，B網IP設置為10.1.1XX.254。同理，分別對ACS通道、PSCADA、主變PSCADA中的A網和B網IP進行合理設置。在FEP方面，端口IP設置也具有一定相似性，以CCTVIP設置為例，A網IP為10.2.X.1，B網IP設置為10.2.1XX.1。同理，分別對PA、PIS、PSD、FAS中的A網和B網分別進行IP設置，以確保城市軌道交通綜合監控系統正常運行，促進其使用性能的有效發揮。

3.3 路由設計

城市軌道交通綜合監控系統實施過程中，要在科學設置IP的基礎上，對路由進行設計，結合主干層各網絡節點的實際互訪需求開展綜合分析，以中心、車站、車輛段級停車場作為重要節點，當節點存在互訪需求時，令OSPF保持開啟狀態，建立開啟協議，確保開放式最短路徑優先，在構建動態路由協議后，充分發揮協議作用來促進節點互聯的順利實現。就城市軌道交通綜合監控系統實施的整個過程來看，局域層各節點系統的相互訪問，主要通過兩種方式來實現：①通過ISCS系統與外部PSCADA的數據交換來滿足節點系統之間訪問需求，但由于ISCS系統與外部PSCADA之間VLAN存在一定差異，IP地址所處網段不同，因此在節點系統之間相互訪問的過程中，實際連接需要充分發揮三層靜態路由協議的作用，從而達到良好的相互訪問效果。②通過ISCS與其他系統之間數據交換來實現節點系統之間互相方位，包括BAS、CCTV、PIS、PSD、ACS等，在節點系統相互訪問的條件下，VLAN相同，但IP地址所屬網段不同，因此在實際連接過程中可采取兩層直連的方式，以達到理想的局域層節點系統之間訪問效果。

4 結語

總而言之，城市軌道交通綜合監控系統在城市軌道交通線路建設中扮演著重要的角色，隨著城市化建設的不斷加快，城市軌道交通綜合監控系統也將受到高度重視，相關研究也將不斷深入。未來城市軌道交通綜合監控系統網絡組成將趨于安全化和合理化，為城市軌道交通綜合監控系統的順利實施提供有利條件，進而提升后期運營管理成效。