現代有軌電車弱電系統集成方案研究

孫昊天?黃榮

內容摘要 在充分考慮有軌電車運營管理的業務特點及應用系統集成的基礎上，研究基于信號控制的“弱電集成”系統，通過骨干網和無線通信網絡的綜合承載、系統聯動機制和綜合調度平臺等技術實現運營和維護人員對信號系統、PSCADA、BAS、AFC、PIS、PA、CCTV等弱電系統的統一操作和管理，及時獲得全線所有專業系統的綜合信息。

關鍵詞 有軌電車 弱電集成系統 綜合承載 綜合調度平臺

1 引言

本次研究過程中，擬對有軌電車弱電原本彼此獨立的各子系統進行集成，從而形成適應有軌電車運營需求的高度集成、運營維護友好、節約投資的弱電集成系統，基于云計算、綜合承載、數據庫等技術將原本復雜獨立的各子系統有機融為一體，從而形成功能集中，軟硬件架構精簡的有軌電車弱電集成系統，做到對行車、設備、乘客、環境的綜合智能化管理，提高有軌電車綜合調度效率，有利于推動有軌電車建設。

2 有軌電車弱電集成系統方案

2.1 弱電集成系統需求與架構

弱電集成系統需求：①有軌電車系統構架簡單，有必要對信號系統、綜合監控系統、通信系統做集成，將本增效。②運營操作的需要，有軌電車系統車站實行無人值守，對信號、車輛、車站設備等線路操控需要有完整的輔助手段，保證中央對現場情況的了解。③對突發情況的高效處置依賴于運控系統為其提供融合高效的監控界面和信息智能分析能力，快速高效組織、設備修復、災害救援和人員疏散。④設施設備狀態監測，安全感知維護，運維一體化管理模式需求[1]。

弱電集成系統架構分為3層：應用層、平臺層和設備層。

在應用層主要實現有軌電車的綜合調度及運維，包括以下內容：①行車調度：信號監控、行車計劃管理、列車運行監督、路口信號監控;②綜合監控：電力監控、PIS、PA、CCTV、FCS、通信;③綜合運維：設備管理、維修流程、運營分析、應急指揮。

平臺層包括：①調度運維：對有軌電車線路信息進行實時監控，并與社會交通相聯動根據客流密度變化調整有軌電車的運營計劃，實現最優調度方案;②乘客：通過站臺、列車內設置LCD屏和廣播系統設備，乘客可及時了解有軌電車車輛的位置和到站信息;③有軌電車司機：通過設置車載監督系統設備，在人工駕駛的情況下實現列車的高效、安全控制，充分發揮司機控車的能動性，并結合線路情況，在特殊地段（如道岔區域）輔助司機完成安全控車。

2.2 弱電集成系統功能

弱電集成系統除了完成其集成各系統的功能外，還有以下新增功能：①系統間聯動功能。弱電集成系統在承載各系統既有功能基礎上，充分考慮系統融合，通過數據共享、功能共享、界面共享實現聯動;②數據共享功能。系統基于信息網絡化技術、云計算及大數據、實現信息流的互聯互通，并應用于現代有軌電車系統，從而更好地使現代有軌電車項目服務于城市的公共交通領域，提高其運營調度效率，可以讓市民享受到實時更新、高效便捷的公共交通信息服務;③可視化管理功能。綜合運維系統是弱電集成系統的中樞神經系統，通過對各個系統綜合信息的收集、處理和利用，以數據呈現、整合和挖掘等方式，為調度控制中心的管理者提供“數字化、全面化、效率化”的可視化管理平臺。

2.3 弱電集成系統方案

2.3.1 界面集成方案

界面集成方案主要是將有軌電車弱點系統在界面層進行集成。通過綜合運營管理軟件平臺對各系統在不同應用場景下硬件設備需求進行分析，將服務器、存儲空間、工作站及通信帶寬等資源進行科學合理的分配。并采用高性能、高可靠性服務器，通過虛擬化技術，按計算資源需求靈活分配主機設備，靈活響應不同類型業務，實現各種應用服務器功能。

該方案下，ATS、CCTV、PSCADA、PA、AFC、FAS、車輛等以界面集成、接口方式實現系統集成，形成以行車指揮為核心的綜合運營管理系統，對行車、電力監控、火災報警、售檢票、綜合通信系統進行監控，及時了解掌握電車運行狀態及設備運轉情況，實現設備資源、人力成本統一管理，達到整合調度中心智能控制系統目的，用戶界面操作簡潔，聯動性強，方便調度員處理各類突發事件，為后期運營大大節省設備和人工成本。

2.3.2 深度集成方案

（1）集成管理。通過建立標準的、統一的、開放的系統集成平臺，將列車運行監控、供電監控（PSCADA）、車載超級電容監視、視頻監控（CCTV）、乘客信息（PIS）、廣播（PA）、電話、無線（RC）進行深度集成，考慮到售檢票（FCS）系統涉及費用管理，保留其相對獨立性。

（2）硬件整合。控制中心服務器統一設置數據庫服務器，應用服務器，網管及病毒庫服務器等。控制中心存儲設備統一設置，為各子系統劃分獨立的存儲空間。設置統一的公務電話、調度電話、無線調度臺。

（3）綜合聯動。通過集成平臺，以前各分離的子系統，現在可以共享數據，各系統間通過信息共享，提供強大的聯動功能，從而提高了突發事件的處理能力，為安全出行提供了保障。系統在統一數據平臺的基礎上以車站、車載顯示及移動客戶終端為媒介向乘客提供信息服務。確保乘客通過正確的服務信息引導，安全、便捷地乘坐有軌電車。系統聯動分為全自動、半自動和手動3種。

（4）用戶自定義聯動功能。綜合調度管理子系統提供了靈活的在線聯動功能開發工具，用戶可以根據運行需要，靈活地設計各種類型的全自動、半自動和手動聯動，并可以對聯動功能在線進行功能的擴充、編輯、修改、完善。

（5）綜合通信、信號、施工統一招標。綜合通信、信號及施工統一招標優勢在于，業主單位只需安排一名專業負責人管理整個通信信號專業及施工。所有具體事宜由集成商進行統一籌劃，業主代表輔助與集成商項目經理及施工負責人溝通，協調外部接口。

3 弱電集成方案的優點

（1）統一設置硬件設備，節約系統投資。有軌電車弱電系統進行集成后，各子系統服務器統一考慮，最大程度地共享利用（如系統的數據庫服務器、辦公系統的服務器、網系統網絡管理的服務器、綜合維護服務器）。同時，對于工作站和存儲相關的設備，將調度工作站、維護工作站、網管工作站設置后讓各子系統實現共享使用，在簡化系統架構的同時也有效控制了投資成本。

（2）角色適配人機界面。根據用戶角色定制主畫面顯示，設定顯示內容和層次，過濾次要信息避免干擾。行調/電調等傳統調度崗位畫面設置與原有系統兼容一致。

（3）信息融合互顯。弱電集成系統在承載各系統既有功能基礎上，充分考慮系統融合，通過數據共享、功能共享、界面共享實現聯動。例如，在行調畫面顯示供電區段狀態、顯示車站客流、顯示火災告警及區間風機。BAS畫面顯示站臺設備和列車信息，在BAS區間風機畫面顯示區間列車信息等。并可以實現綜合操控，如在行調畫面快捷發起PIS和廣播操作，發布運營變更;在行調/電力/機電等畫面快捷發起相關區域視頻調閱。

（4）減少系統維護工作。通過設置統一的網絡管理及設備維護系統，對所有弱電設備進行統一的維護管理。并可以引入智能診斷和預警分析專家系統，減緩一線工區運維壓力，便于對故障做出合理快速反應。各種維護信息聯動分析故障，避免跨設備跨系統查找。故障處理統一由集成平臺分析，減少各系統間溝通時間。

4 結語

本研究推薦采用深度集成方案，實現將原來分立的各個系統進行統一規劃、統一建設，基于統一的硬件平臺及軟件平臺及云計算數據庫等技術，把原本架構復雜，互相獨立的各子系統進行集成，為用戶提供一套集行車指揮、設備監控、決策支持于一體的弱電集成系統平臺，實現有軌電車的信息融合與聯動指揮，協同處置與跨專業順控，從而提高有軌電車運行效率，節約系統投資，更加有利于有軌電車的發展。

（第一作者系中鐵第五勘察設計院集團有限公司 助理工程師）

【參考文獻】

[1] 魏洋.實時數據庫系統及其在有軌電車弱電集成系統中的應用[J].鐵路計算機應用，2018，254（5）：65-71.