城市軌道交通綜合監控系統的技術發展

張瑞寧 郭冬冬 王瑞賓

【摘 ?要】在軌道交通大發展的背景下，推動了各種新技術，特別是自動化技術與信息技術在軌道交通中的應用融合，有利于建成從運營自動化、單線路運營到線網運營管理及決策的完整的城市軌道交通自動化集成系統，符合城市軌道交通發展要求。本文主要是從綜合監控的內容和目標出發，探討當前技術發展情況。

【關鍵詞】城市軌道;監控系統;自動化

隨著計算機技術、網絡技術和自動控制技術的進步，城市軌道交通各專業系統按照自身的技術特點，不同程度地實現了自動化控制和管理，形成了各自的監控系統和網絡。為提高城市軌道交通運營管理水平，近年來提出了城市軌道交通綜合監控的思想，將車站和控制中心具有相關功能的系統進行集成與互聯，達到多專業系統設備共享、數據信息互通、提高運營管理效率的目的。本文主要是對城市軌道交通綜合監控系統的技術發展進行探討。

1、綜合監控系統的主要內容和總體目標

城市軌道交通工程的弱電系統主要包括信號系統、傳輸系統、公務及專用電話系統、無線通信系統、閉路電視系統、廣播系統、乘客信息系統、時間系統、火災報警系統、氣體滅火系統、設備監控系統、自動售檢票系統、電力監控系統、屏蔽門控制系統等。綜合監控系統采用集成和互聯的手段，對上述系統進行整合，實現信息互通、資源共享，達到簡化系統設備配置、壓縮設備用房面積、減少綜合投入、提高運營效率、提高應變能力、提高城市軌道交通現代化運營管理水平的目的，并且為優化運營調度和值班模式提供靈活的平臺。

設置綜合監控系統的總體目標為：保障乘客安全，提供各子系統之間的業務關聯和事件聯動，提高對事件的反應能力和速度，提供內在的控制協調;保障行車，提供統一的基礎數據平臺，保證各子系統采用相同的基本運行參數，以行車計劃為基礎，制定各系統運行計劃;提高運營管理效率，提供統一的運行和維護平臺，優化崗位設置，避免業務的重疊和交叉，保障設備維護計劃與運營計劃的協調;節能降耗，在行車組織計劃的基礎上，提供各系統的協調運行機制，優化設備運行模式，降低能耗，降低運營成本;作為運營線路的信息中心，為城市軌道交通網絡化管理和上層管理部門提供統一的信息渠道和接口。

2、綜合監控系統的技術發展方向

2.1 與信息系統一體化

絕大部分現有綜合監控系統與上層生產調度和計劃、質量管理、設備管理、安全管理、辦公自動化等管理信息系統是分離的，或者僅有簡單的從下向上的單向簡單數據傳輸，無法與上層信息系統融合成為一個有機的統一體。按照發展新型工業和企業信息化的要求，自動化應該是集管理和控制于一體的，它包含低層的控制與高層次的管理自動化。企業信息化對系統的自動化程度提出了更高的要求，它包含了從經營管理層、生產執行層、過程控制層直到現場設備層的全過程，涵蓋了從傳感器開始到整個系統優化運行的全部低層控制及高層管理。為保證整個控制過程中的所有有用的信息不沉淀和流失，便于實現實時協調，加強對上層決策的輔助支持，應建立全局化的概念，統一信息平臺，克服“自動化孤島”、“信息孤島”現象，實現管控一體化的無縫集成。

整個系統應采用分層分布式系統結構，軟件體系應采用模塊化結構，構建為開放的可擴展的系統，以利于系統靈活配置、功能擴展和性能提升，支持企業可持續的業務流程重組，適應企業的改造與升級。綜合信息管理系統中包含了實時控制信息和業務管理信息，系統應保證兩類信息嚴格分開處理，防止互相干擾或影響?？稍诮y一數據管理系統和數據服務軟總線基礎上，構建專業化的應用數據庫、以實時監控為主的實時數據軟總線和以運營管理為主的管理數據軟總線。專業化應用數據庫包括設備數據庫、實時數據庫、歷史數據庫、報警數據庫、地理信息數據庫、決策支持數據庫、多媒體流數據庫等，這些數據庫邏輯上形成統一的完整數據庫，為整個系統提供基礎的數據服務功能，物理上可獨立管理和維護，互相之間通過數據軟總線進行信息交換和協同處理。系統中以實時監控為主的應用將主要通過實時數據軟總線進行通信，可確保這些應用的實時性和高可用性;以經營管理和運營優化為主的應用將主要通過管理數據軟總線進行通信，獲取管理所需的基礎設備數據和現場運營數據，可確保這些應用所需的大數據量通信和數據挖掘優化運算。在進行綜合監控系統和上層管理系統的一體化架構設計時，還必須考慮如何復用企業現有的或已有的應用系統，以保護了現有的IT基礎建設投資。

2.2 安全系統

安全是指不因人、機、媒介的相互作用而導致系統損失、人員傷害、任務受影響或造成時間的損失。目前國內的綜合監控系統大都沒有按照安全相關系統進行設計和建設，缺乏系統的安全分析、危害識別和安全管理。隨著綜合監控系統的進一步發展，綜合監控系統的安全性越來越得到重視和關注，安全問題不解決也將制約綜合監控系統的發展和提升。IEC61508國際標準規范了電氣/電子/可編程電子安全相關系統軟硬件生存周期的各個階段的任務和目標，提供一個制定安全需求規范的方法，是進行軌道交通安全評估和論證重要的參考標準。在軌道交通領域，歐洲以IEC61508標準為基礎，吸收該標準的精髓，制訂鐵路行業標準。

2.3 移動智能系統

目前專網和公網無線通信技術已經非常成熟，并廣泛應用各類自動化和信息化系統中。在城市軌道交通行業應用中，基于TETRA（Terrestrial Trunked Radio，即陸上集群無線電）的數字集群通信技術已在列車運營管理和控制系統中廣泛使用。通過融合現有綜合監控系統和移動通信系統，可為城市軌道交通的日常運營管理提供行車、電力和環控的本地和遠程調度服務，以及移動維修調度、客流分析、節能分析、無線應急指揮等服務。綜合監控系統通過深度集成無線通信系統，能實現現有綜合監控系統的可移動化和遠程服務能力，從而改變以往系統只能在車站和中心調度室固定終端上操作和使用的缺點，發揮移動增值獨特優勢，針對地鐵維修人員提供移動維修功能，針對地鐵火災等緊急情況下提供應急預案管理、指揮和決策輔助功能，針對地鐵調度人員和管理人員等提供基于平板電腦、智能手機或微型面板的移動監控終端，實現移動辦公，有利于提升系統的智能化水平。

3、新型城市軌道交通綜合信息管理系統

為適應城市軌道交通綜合監控系統的技術發展，相關公司提出了新一代城市軌道交通綜合信息管理系統MACS-I2SCS的系統框架，從架構上建立信息集成統一架構，從技術上整合SCADA和管理系統，采用以服務為中心的SOA系統體系結構，通過SOA連接器可方便地把第三方系統或現在系統集成起來。在新一代城市軌道交通綜合信息管理系統，建立自動化和信息化集成體系框架和接口規范，易于整合現有軟件資產，提高軟件復用性，降低成本，并且也為未來的擴展留下了空間。借助于系統平臺，可實現管控一體化，可在以下方面顯著擴展綜合監控系統的范圍和智能化：集成地理信息GIS數據，實現人員定位和資源優化組織，可以在地圖中按地理位置顯示現場設備對象，直觀清晰地顯示各個車站和整條線路的概覽，從而可以對整個城市軌道交通綜合監控系統進行輕松便捷地監視;集成視頻數據，通過智能視頻分析結合GIS數據，可實現在重大公共活動、上下班高峰期或緊急事故情況下的換乘站、交通樞紐人流密度管理和人流安全疏導;基于HTML5實現決策支持系統DSS，提供應急預案的管理和執行功能，在發生緊急情況時可以幫助操作人員做出決策;安全可靠的通訊網絡和統一協調的多模式信息發布。

采用綜合監控系統對弱電系統進行有機的集成，是城市軌道交通建設的發展趨勢，也會為優化運營調度和值班模式提供靈活的平臺，是一項減少綜合投入，提高運營管理效率和應變能力的重要舉措。本文對城市軌道交通綜合監控系統的技術發展展開探討，為相關人員提供理論參考。

參考文獻：

[1]于鑫，張銘，白麗.城市軌道交通建設安全監控預警系統研究[J].鐵道運輸與經濟，2017，39（06）：87-92.

[2]王乾坤，王淑嬙，萬暢，周華杰.城市軌道交通施工安全監控管理信息系統的研究[J].武漢理工大學學報，2010，32（07）：147-151.

（作者單位：鄭州地鐵集團有限公司）