基于地鐵綜合監控系統與BAS系統的一鍵開關站方案研究

王孟強

（廈門軌道交通集團有限公司，福建廈門361000）

1 背景及概述

截至2020年底，全國共有44 個城市開通運營城市軌道交通線路，運營里程約7545.5km。在城市軌道交通行業持續發展的過程中，各地鐵公司對運營人員的服務質量要求越來越高，站務人員和管理人員的壓力越來越大。目前，地鐵早間開站和晚間關站均是由站務及安保人員手動執行，在檢查現場設備狀態正常后，手動開啟和關閉相關設備。此種開關站方式效率較低，隨著客流的增加，地鐵早、晚高峰可能出現動態調整，運營人員的管理效率亟待提高。

2 傳統開關站模式與一鍵開關站模式的對比分析

2.1 傳統開關站模式分析

目前國內大部分地鐵PIS、PA、AFC 等系統均獨立開關機控制模式，電梯、扶梯、出入口卷簾門未對BAS 開放遠程開、關機控制接口功能。站務人員在開關站時，均需要到現場確認每一臺電梯、扶梯、卷簾門設備狀態正常后，再逐一對其進行開機和關機。一個流程下來至少需要30min，大型換乘站的開關站時間可能更久。地鐵PIS、AFC 系統由各自系統服務器進行定時開機與關機，未與PA、照明、電梯、扶梯、出入口卷簾門等進行聯動，出現上述情況的主要原因是，在設計階段未明確PIS、PA、AFC、AFC、卷簾門、電梯、扶梯等系統需提供接口控制功能，給運營后期的維護管理與客運組織造成極大困擾。

2.2 一鍵開關站模式分析

通過綜合監控系統與BAS 采集相關接口系統設備狀態信息，同時增加接口控制功能，最后由綜合監控系統平臺實現一鍵開關站場景模式聯動。站務人員在車控室ISCS 人機界面執行一鍵開關站操作，同時結合CCTV 視頻畫面進行安全確認，即可實現開關站管理，大大縮減開關站時間，減少人力成本。

2.3 兩種模式對比分析

在傳統模式下，站務人員通過人工開關站時間較長，工作效率較低，且容易出錯。基于綜合監控系統和BAS 的一鍵開關站模式，徹底解決了運營在開關站過程中遇到的困擾。

此種模式高度融合地鐵客運組織的管理理念，結合單一控制點、多設備聯動控制點、可控時間的功能，極大提升了車站開關站的正確率，縮短了站務人員開關站時間，單個流程最多只需要4min 就可以完成，提高了運營管理的效率。基于綜合監控系統與BAS 的一鍵開關站模式，1 個標準站每年可節約安保人員工時成本約5 萬元，1 條地鐵標準線路（按26 站考慮），每年可節省人力成本130 萬元[1]。

3 設計思路與方案

針對國內地鐵目前存在的開關站問題，筆者對原設計方案進行優化，增加ISCS 與PIS、AFC 的接口控制功能，增加BAS 與電梯、扶梯、出入口卷簾門的接口控制功能，最終通過綜合監控系統平臺實現一鍵開關站管理功能，下面是具體設計思路和方案。

3.1 綜合監控系統（ISCS）

綜合監控系統（ISCS）是一個高度集成的綜合自動化監控系統，通過集成車站級環境與設備監控系統（BAS）、火災自動報警系統（FAS）、綜合自動化系統（PSCADA）等多個子系統，互聯信號CCTV、PIS、PA、PSD、AFC 等多個子系統，形成統一的監控層硬件平臺和管理層軟件平臺，實現對地鐵主要機電系統設備的集中監控和管理功能。圖1 為ISCS 接口示意圖。

3.2 對綜合監控系統與PIS、AFC、PA、CCTV 接口功能進行優化升級

一是增加ISCS 對PIS 遠程開機和關機接口控制功能；二是增加ISCS 對AFC 遠程開機和關機接口控制功能；三是增加ISCS 對PA 一鍵開關站信息廣播功能；四是增加ISCS 對CCTV 群控、輪詢調用功能；五是增加ISCS 對BAS 接口控制點位（通過BAS 控制卷簾門、電梯、扶梯開關機）；六是增加ISCS 對相關系統群控、場景聯動功能，采集聯動控制執行結果信息。

3.3 環境與設備監控系統（BAS）

環境與設備監控系統（BAS）是地鐵車站級核心自動化控制系統，通過與機電系統的接口，實現對車站級通風空調系統、給排水系統、照明系統、電梯、扶梯、人防門等系統進行車站級監視和控制管理，同時采集現場環境溫度參數，為運營提供輔助管理功能[2]。

3.4 對環境與設備監控系統與卷簾門、電梯、扶梯接口功能進行優化升級

一是增加BAS 與電梯遠程開機和關機接口控制功能；二是增加BAS 與扶梯遠程開機（上行與下行）和停梯接口控制功能；三是增加BAS 與出入口卷簾門接口，實現對其遠程開關機控制功能，采集卷簾門開關機到位狀態及故障狀態信息；四是在出入口卷簾門內側和外側增設紅外感應裝置，當感應到卷簾門下方有人或異物時，卷簾門自動停止，避免對人體造成傷害。

3.5 一鍵開站場景聯動設計方案

3.5.1 根據運營時間表，綜合監控系統人機界面在每天早上6∶30 自動推圖彈出“一鍵開站”按鈕（該時間可根據運營管理要求進行靈活設置），同時發出聲光報警，提示站務人員即將執行一鍵開站模式。

3.5.2 “一鍵開站”按鈕推圖提示后，站務人員須通過車控室綜合監控系統人機界面先查看車站屏蔽門狀態是否正常；確認屏蔽門狀態正常后，點擊“一鍵開站”按鈕；ISCS 自動聯動觸發PA 系統，公共區與設備區的PA 設備循環播放預錄制的開站廣播（廣播內容：各工作人員請注意，車站即將開啟，請勿乘坐扶梯，遠離卷簾門所在區域）。

3.5.3 ISCS 自動聯動PA 系統播放開站廣播10s后，BAS 自動聯動開啟照明系統（出入口飛頂照明與車站公共區照明），ISCS 聯動觸發開啟站內PIS 屏幕，同時聯動開啟站內閘機。

3.5.4 PA 系統播放開站廣播10s 后，ISCS 自動聯動CCTV 系統，調用站內電梯、出入口及站內扶梯的監視畫面，在CCTV 終端上進行顯示。站務人員確認電梯、扶梯上無異物后，在綜合監控系統人機界面，點擊彈出的“確認”按鈕，通過BAS 遠程開啟電梯、扶梯。

3.5.5 車站電梯、扶梯全部開啟后，綜合監控系統通過BAS 自動聯動開啟各出入口卷簾門。

3.5.6 ISCS 收到所有系統均聯動成功后，綜合監控系統人機界面顯示“一鍵開站模式執行完成”。圖2 為一鍵開站場景聯動設計示意圖。

圖2 一鍵開站場景聯動流程設計示意圖

3.6 一鍵關站場景聯動設計方案

3.6.1 根據運營時刻表，站務人員每天晚上完成清客后，綜合監控系統人機界面在23∶30 自動推圖彈出“一鍵關站”按鈕（該時間點可根據運營管理要求進行靈活設置），同時發出聲光報警，提示站務人員即將執行一鍵關站模式。

3.6.2 一鍵關站按鈕推圖提示后，站務人員在確認完成清客的情況下，點擊“一鍵關站”按鈕，ISCS 聯動觸發PA 系統，全站PA 循環播放預錄制的關站廣播（廣播內容：各工作人員請注意，車站即將關閉，請勿乘坐扶梯，遠離卷簾門所在區域）。

3.6.3 ISCS 聯動廣播10s 后，BAS 聯動關閉出入口卷簾門，ISCS 聯動關閉PIS 屏幕，同時聯動關閉站內閘機。

3.6.4 PA 系統播放關站廣播10s 后，ISCS 自動聯動CCTV 系統；CCTV 工作站輪詢顯示站內及出入口電梯、扶梯視頻；站務人員通過視頻信息確認電梯、扶梯上無人、無異物后，在綜合監控系統人機界面，點擊“執行當前操作”，關閉站內電扶梯。

3.6.5 電梯、扶梯全部關閉后，PA 停止播放，BAS 聯動關閉站內照明系統。

3.6.6 ISCS 在收到所有系統均聯動成功后，綜合監控人機界面顯示“一鍵關站模式執行完成”。圖3為一鍵關站場景聯動設計示意圖。

圖3 一鍵關站場景聯動流程設計示意圖

4 具體實施方案

文章結合綜合監控系統、BAS 與互聯專業接口方案、一鍵開關站場景模式及某地鐵換乘站一鍵開關站模式實施案例做進一步說明。每座地鐵車站設置一套BAS，通過設置在現場的RS485 通信模塊，與電梯、扶梯、卷簾門之間采用標準的Modbus-RTU 工業通信協議，通過設置在現場的DI/DO 與AI/AO 模塊，同步采集照明系統設備狀態信息和現場環境參數（溫濕度、二氧化碳濃度），并對照明系統進行遠程開關機群控。在本實施方案中，BAS 通過新增DI/DO 硬線接口模塊，增加了對電梯、扶梯、卷簾門遠程開關機控制功能。BAS 遠程I/O 模塊通過以太網將采集到的數據傳送至車站大端的BAS，BAS 再通過通信網關（采用Modbus-TCP/IP 工業通信協議）與ISCS 進行數據共享與交互[3]。

車站級綜合監控系統互聯了PIS、PA、CCTV、AFC、PSD 等接口系統，通過前置處理機（FEP），采用標準的Modbus-TCP/IP 工業協議與上述系統進行通信，采集PIS、AFC、PSD 設備狀態信息，車站CCTV 視頻信息，再通過以太網將相關數據傳送至車站級綜合監控系統實時服務器，綜合監控服務器負責對這些數據進行集中處理。在本實施方案中，增加了ISCS 對PIS、AFC 一鍵開關機控制功能，增加了ISCS 觸發PA一鍵開關站廣播信息功能，增加了CCTV 對應電梯、扶梯輪詢顯示功能，通過ISCS 與CCTV 定義好的IP地址，分組調用CCTV 對應電梯、扶梯視頻畫面。圖4為ISCS、BAS 與互聯接口系統示意圖。

圖4 ISCS、BAS 與互聯系統接口數據示意圖

車站級綜合監控系統服務器采集到所有接口系統的設備狀態信息數據和CCTV 視頻數據后，通過特定的組態，分類，計算，設定早晚一鍵開關站時間表，同時結合車站整體建筑結構模型，將一鍵開關站功能形象地展示在綜合監控人機界面，為站務人員提供更直觀、高效的管理手段。

針對車站一鍵開關站管理，還可以結合車站環境工況做進一步優化設計。比如，在空調季，早上開站之前，如果站內溫度過高或者長時間未獲取新風，可以通過BAS 自動聯動開啟車站通風空調系統，使站內溫度和空氣質量達到設計要求，再進行開站，從而為乘客提供更舒適的乘車環境。目前，基于綜合監控系統與BAS 的一鍵開關站管理功能已經在廈門地鐵開始做試點，正在測試階段，筆者將繼續跟蹤和落實此功能在廈門地鐵線網的實施和運營情況。圖5 為五緣灣站一鍵開關站人機界面。

圖5 五緣灣站一鍵開關站HMI

5 結語

聯動與群控功能是綜合監控系統的重要功能之一，地鐵一鍵開關站功能可作為綜合監控系統的子系統管理模塊，嵌入在綜合監控系統人機界面，使綜合監控系統發揮更強大的作用。目前，我國城市軌道交通已經邁入一個全新的發展階段，地鐵已經從簡單的保開通、重安全的基本需求，逐步轉變為全功能、高質量、高標準、高可靠性發展階段，未來一鍵開關站功能還可基于車站BIM 技術，融合智慧車站、智慧地鐵理念，利用綜合監控系統平臺的大數據、多系統聯動功能優勢，為運營提供更加便捷、高效、優質的服務。