地鐵線網指揮中心級運營調度系統設計

張 浩,劉 琴

(1.南京地鐵建設有限責任公司,江蘇 南京 210000;2.南京國電南自軌道交通工程有限公司,江蘇 南京 210032)

0 引言

隨著地鐵建設進程的加快及線網規模逐步成型,為了加強線網運營模式下的日常管理,在突發緊急狀況下形成有效的指揮救援和資源調配,各大城市已啟動地鐵線網指揮中心級運營調度系統的建設與應用。

地鐵線網指揮中心級運營調度系統能夠對全線網列車運行、客流變化、電力供應、車站設備運行、防災報警、環境監控、票務管理及乘客服務等地鐵運營全程進行調度指揮和監控。系統整體構建完整的3級調度體系,按照“集中領導、統一指揮、逐級負責”的原則開展線網運營指揮工作。

1 地鐵線網指揮中心級運營調度系統平臺

地鐵線網指揮中心級運營調度系統平臺包括數據接入、數據處理、人機交互、備用中心、網絡管理、開發測試、培訓系統7個平臺。

(1)數據接入平臺:負責對接入系統進行接口管理和數鋸采集的預處理,通常由接入服務器、FEP前置數據采集裝置、網絡設備實現接入平臺的相關功能。

(2)數據處理平臺:負責對接入的系統進行數據處理、運算和存儲。數據處理平臺采用多服務器分攤處理業務,分別設置實時和歷史服務器處理各線路系統上傳的實時數據和歷史數據,設置應用服務器承擔應用服務功能;同時,系統數據處理平臺還應設置高效的存儲系統和數據備份系統。

(3)人機交互平臺:通過圖形化界面向用戶展示各系統監視數據,實現各類應用功能的人機界面(Human Machine Interface, HMI)顯示,負責系統與用戶進行對話,實現數據的輸入輸出。

(4)備用中心平臺:通過遠程網絡實現與主中心數據處理系統的數據同步、備份。當主中心系統部分故障或完全癱瘓時替代主中心實現線網調度系統的部分功能,并在主中心恢復正常后將數據恢復至主中心系統。

(5)網絡管理平臺:主要用來配置、監視和控制整個系統網絡。

(6)開發測試平臺:實現對系統的軟件功能進行開發、測試、修改和維護管理。

(7)培訓系統平臺:實現對系統的模擬操作,在模擬仿真的操作環境下掌握系統的各類使用功能。

2 地鐵線網指揮中心級運營調度系統功能

線網指揮中心級運營調度系統功能架構如圖1所示。

圖1 線網指揮中心級運營調度系統功能架構

2.1 線網客流監察

2.1.1 實時客流監控

線網運營調度系統通過接口獲取各車站閘機最新進出站客流數據,進行實時客流監控。在大屏幕或LED上以統計趨勢圖或柱狀圖的方式直觀顯示線網當前客流量的統計信息。

2.1.2 客流熱力圖

該功能結合地理信息系統實現,采用熱力圖方式直觀地在地圖上顯示客流的分布情況。通過客流熱力圖,調度人員可以直觀地掌握全網客流的分布情況,快速定位客流集中的熱點區域,進而協調各相關車站執行客流引導、限流等應對措施。

2.2 線網供電監察

地鐵線網指揮中心負責監控線網各主變電所、降壓/混合變電所的運行狀態以及供電設備的報警和狀態,包括開關狀態、故障報警、操作位置、對分線路、分系統分時段的能耗分析評價和對比。

2.2.1 主變電所供電調度

負責與城市供電局建立應急協調機制,在發生大面積停電時可應急指揮;負責制定線網供電運行模式方案,如一個主變電所退出運行時由鄰線主變電所支援,2個主變電所退出時線網供電模式的調整,統籌跨中心主變電所電力調度指揮;在應急情況下各主變電所的供電模式調整,下達調整指令。

2.2.2 降壓、牽引所供電狀態監控

根據各條線路采集的PSCADA實時狀態信息實現對降壓/牽引所供電所現場設備故障或停用狀態的監視,使線網級電調人員能第一時間掌握現場關鍵設備狀態,以便開展日常及應急情況下的指揮管理工作。

2.3 線網設備監控

線網運營調度系統應實現對各條線路FAS、BAS、PSD等設備系統的監察功能,在進行線網設備監控人機界面設計時,可采用多種形式監察,如線網、線路和車站各級綜合設備監控信息界面,隧道、車站關鍵設備監控平面圖等,滿足調度員實時監控的需要。

2.4 線網視頻監察

(2)實時監控功能:對各條線路的圖像調看、控制及顯示等功能;系統能監控、選擇全線同各車站視頻監控系統任意一路的視頻圖像,能調看各車站視頻監控系統任意一路的圖像。

(3)圖像攝取及調看:系統實時查閱調看全線網各攝像頭的圖像,支持單播/組播實時視頻流的接收播放,支持多種窗口的顯示方式。

(4)圖像輪詢:系統按照設定好的規則,在指定的操作終端上進行自動監控圖像顯示,根據業務需要,可以分為組內輪巡、分組輪巡、組合輪巡、分時輪巡等。

(5)視頻調度管理:定義配置操作權限、錄像及回放、電子地圖、圖像字符疊加及網絡管理等。

2.5 統計分析

網絡化運營管理和決策分析是建立面向多用戶的信息集中共享、資源高效利用、運行安全可靠的軌道交通線網生產管理指標統計分析系統。

生產指標統計分析系統能實現跨業務的數椐整合共享,提供靈活的數據查詢功能、強大的數據分析和挖掘功能及可定制的報表報告功能,滿足線網指揮中心開展各項業務的需要,提高網絡化運營管理水平。

現代化的高校圖書館必須制定科學合理的考核機制，通過加強對高校圖書館館員的業績考核與評估，督促圖書館館員提高為高校師生服務的質量。采取物質激勵和精神激勵相結合的辦法，為工作人員提供發展的機會，激發館員的潛能，賦予館員更大的自主權，成就自我，成就他人，獲得更高的滿意度和成就感，使其更適合于圖書館未來發展。

生產管理指標統計分析系統以運營管理指標體系為核心,由生產指標管理維護和生產指標查詢統計分析2大主要功能構成。(1)生產指標管理維護。生產管理指標根據軌道交通運營企業的實際需要設定。在日常運營中,指標將會進行動態的使用和調整。不適用的指標和需要新增的指標均可通過構建指標管理維護系統實現運營指標的管理維護。生產指標管理維護包含指標體系維護、指標定義、指標權限和指標發布4部分。(2)生產指標的查詢分析。根據線網中心整體建設規劃,依據軌道交通行業運營指標體系,結合政府決策和線網指揮中心管理需求,形成運營指標分析系統的專業指標體系和查詢統計分析要求。

對專業指標的査詢統計分析按照城市軌道交通業務屬性和業務特點進行分類,主要分為客流信息類、清算信息類、票務信息類、列車運行信息類、車輛/設備/指揮中心設備信息類、大事記、新線既有線評估指標類及專業主題分析等多類査詢統計分析。專業指標的查詢統計分析功能是運營指標分析系統的核心,在線網運營數據中心基礎上為用戶提供標準的、統一的、具有可擴展性的數據統計、查詢、綜合分析等服務。

生產指標分析系統的原始數據、衍生數據、過程數據共享可提供交互式查詢分析的界面,同時也提供數據篩選、匯總、投影對比、鉆取、專題分析等數據加工工具,支持多種數據格式的數據導出方式。

2.6 趨勢圖記錄

趨勢圖主要用來監視模擬量數據點和數字量數據點。趨勢圖瀏覽器允許操作員查看當前及歷史的趨勢。顯示當前趨勢時,趨勢圖總是保持最新部分的歷史數據和趨勢。跟蹤方式下,畫面總是保持最近一部分歷史數據,并跟蹤以后的變化曲線或數據,當畫面填滿時,已顯示的曲線或數據平移后可繼續跟蹤。在一個窗口中可使用不同顏色顯示最多8條趨勢曲線。操作員可以放大、縮小和上移、下移任一趨勢曲線,軸線的值將相應地改變。操作員可以在線定義/修改每條趨勢曲線的監視點。使用先進先出原則畫趨勢曲線時不少于30個值。在CPU和可獲取內存級數據庫負載的范圍內,使用多個趨勢圖瀏覽器和記錄多條當前趨勢圖。

2.7 聯動功能

系統軟件各業務模塊之間具有相互聯動功能。可實現系統自動協調的全自動聯動,也可以實現需人工確認的半自動聯動或者由人工選擇應急預案。

系統可由外部采集回來的信息(例如報警信號)觸發相應的聯動功能(預案)。響應程序的執行可以是全自動、半自動或手動方式。

2.8 報警管理

報警管理主要負責報警的生成、處理、過濾和禁止等功能。系統允許操作員根據其角色和權限來查看及管理報警信息,具體包括如下。

(1)告警配置功能:使用者能對告警種類、告警級別、告警內容、告警相關聯動等信息進行配置管理。

(2)告警生成、儲存、顯示以及提醒功能:使用者能夠及時地對告警進行相應處理,并對告警歷史進行回溯以及追蹤。

(3)告警管理功能:使用者能對告警進行搜索、篩選、禁止/允許、確認及相關聯動等操作。

(4)告警子系統與其他子系統聯動功能:使用者能夠及時地響應告警,對與告警相關的其他子系統進行快捷的操作。

3 系統局限性

系統采用消息中間件,在此模式下發送與接收是異步的,但由于二者的生命周期未必相同,即發送消息的時候接收者不一定正在運行,接收消息的時候發送者也不一定正在運行,從而可能造成實時數據延時。

在系統中深度集成了地理信息系統,但由于地理信息系統存在與SCADA監控系統繪圖和顯示功能的圖形格式不同、數據驅動畫面顯示方式不同、網絡拓撲描述不一致等問題,因此在數據模型的建立過程中可能會存在重復建設的現象,即一套模型用于地理信息系統、另一套模型用于SCADA。

此外,系統采用數據倉庫技術對數據進行統一管理,數據倉庫技術是面向主題的、集成的、相對穩定的、反映歷史變化的數據集合,用于支持統計分析和管理決策等相關業務,可提高數據的利用率以及發現數據的價值并提供數據共享。數據倉庫的歷史數據來源于各條地鐵線路的業務子系統或者區域中心的ACC系統,為了保證數據分析的完整性以及不影響各業務系統的性能,入倉的數據是每天在非業務時間通過ETL工具采集的前一天的數據,因此各類上層的數據挖掘、BI分析、報表展示等應用存在時間延遲問題。

4 結語

地鐵線網指揮中心級運營調度系統是與控制中心及各線路車站形成分散控制、集中管理的綜合性現代化指揮控制系統,具有3級管理、4級控制的能力。本系統除了將線網、客流情況、重大故障信息等實時展示,還可以結合歷史數據對客流情況進行預警,提供應急輔助決策和多級調度應急處置的流程引導,從而協助線網指揮中心開展各項業務工作,提高地鐵網絡化運營管理水平和運營效益。