現代城市軌道交通綜合監控系統體系解析

現代城市軌道交通綜合監控系統體系解析

目前，現代城市軌道交通飛速發展，在其基礎上發展的綜合監控系統的構建與國產化方面參差不齊，其中RT21-ISCS綜合監控系統在構建過程中，可以充分考慮到城市軌道交通的適用性和運營的特點，根據不同城市的軌道交通系統環境結構和管理模式，有針對性的構建特定的智能綜合監控系統，使綜合監控系統實現模塊化、智能化設計，在結構完善性、合理性和系統功能的發揮效率等方面都能夠滿足實際需要，達到預期的監控管理目標。

城市軌道交通綜合監控系統ISCS的框架模型

ISCS綜合監控系統是熱備冗余體系、TCP/IP協議，采用分層分布式C/S結構，具備抗干擾故障隔離功能，可靠易擴展的計算機系統。

軌道交通綜合監控系統RT21-ISCS采用分層分布式體系結構，分別是兩級管理：車站級、中央級級；三級控制：現場級、車站級、中央級。

1、控制結構

（1）中央級綜合監控系統CISCS

CISCS系統設備包括應用數據服務器、WEB數據服務器、歷史數據服務器，磁盤陣列、調度工作站、OPS顯示大屏、打印機、交換機等，所有由此組成CISCS的局域網，CISCS將所轄各車站子系統監控網的監控信息通過全線的主干網絡匯集到控制中心OCC，實現全面有效的監控管理軌道交通全線各子系統的整體功能。

（2）車站級綜合監控系統SISCS

SISCS系統設備包括冗余結構的數據應用服務器、通信前置服務器FEB、值班員工作站、報表打印機、交換機等，這些組成SISCS的局域網，主要監控車站范圍的設備環境。SISCS通過車站級交換機與主干網絡連通，實現SISCS與CISCS的數據交換，構建成完整的全線綜合監控系統網絡。

（3）現場級

現場級包括各集成互聯系統的就地控制層設備，以及工業控制網絡或現場總線。

ISCS綜合監控系統網絡結構如下圖所示：

具體的控制單元

（1） 環境與設備監控系統（BAS）

ISCS實現對車站BAS所管轄區的低壓環控、通風空調、電扶梯、照明等系統的設備運行、故障等的狀態監控。根據環控系統設計工藝模式，下發正常、災害阻塞模式控制；實現時間表控制、單點控制等；監視記錄各車站環境的溫濕度參數。

（2） 電力監控系統（PSCADA）

電力監控系統主要是監視和控制城市軌道交通各被控站供電設備的運行狀態，報表記錄打印，將相應的報警信息及時的傳輸到車站和控制中心處理。

（3）閉路電視監控系統（CCTV）

ISCS實現與CCTV的內部集成，通過監控全線車站主要設備、客流、列車運行情況等，實現全線車站所轄范圍的可視化管理，提高了運營安全指數和管理效率。

（4）廣播信息系統（PA）

ISCS通過PA實現對全線車站所轄范圍進行信息公告廣播，發生火災等突發狀況可以實時聯動廣播，引導疏散乘客安全撤離，保障軌道交通安全運營。

（5） 乘客信息系統（PIS）

ISCS提供PIS系統的與行車有關的信息源和文本通告信息編輯功能，包括列車到發信息、實時通告及緊急疏散信息等；監視PIS主要設備狀態和故障報警信息。

（6） 信號系統（SIG）

ISCS實現與信號系統的互聯，實時顯示列車和車站信息，自動廣播列車進站；；記錄信號系統重要故障信息顯示；根據信號系統提供的列車阻塞信息，自動啟動列車阻塞環控救災模式；為信號系統提供牽引供電接觸網狀態信息等。

（7） 自動售檢票系統（AFC）

ISCS通過AFC監視每個車站的客流信息、AFC設備的當前運行狀態（閘機，售票機）、主要設備的報警信息；當從AFC系統接收到異?？土餍畔⒑?，實現相關的聯動功能。

（8） 火災自動報警系統（FAS）

ISCS監視車站FAS系統設備的主要運行狀態、火災報警，并顯示具體報警部位，接收FAS中央級發送的消防指令，實現PA、PIS等相關系統的聯動協調工作。

（9） 屏蔽門系統（PSD）

ISCS監視車站屏蔽門的開、關、故障報警等狀態，同時可以對每個車站每個門的運行情況進行統計。

（10） 門禁系統（ACS）

ISCS與ACS系統互聯，實現監控全線車站門禁系統的主要設備和房門狀態、記錄重要報警信息等。

（11） 防淹門系統（FG）

ISCS監視防淹門系統設備的狀態、水位信息、水位預報警及報警等信息。

（12） 無線通信系統（RTS）

ISCS通過RTS接收在線運行車輛的實時狀態信息，車輛段ISCS工作站接收車載信息顯示系統提供的車輛狀態信息。

（13） 時鐘系統（CLK）

ISCS通過與通信主時鐘系統互聯，來獲取實時的時鐘信號，同步全線ISCS的本地時間，并將該時間下發同步給各個需要由ISCS提供時鐘的集成/互連系統。

ISCS具體功能實現

ISCS綜合監控系統的HMI具備友好、完整統一的可視化圖形界面，通過整合全線各集成互聯子系統的狀態信息，實現各集成系統全部監控和管理功能。

ISCS提供統一的數據庫平臺，實現各種基礎數據的統一管理以及相關系統之間的數據共享，實現各系統聯動。ISCS提供基于WEB的數據共享，為運營管理提供軌道交通運營的實時信息和遠程維護管理等。

ISCS軟件構成如下圖所示：

ISCS綜合監控系統的總體功能如下：

（1） 通用的HMI人機界面

ISCS人機接口（HMI）采用統一的圖形用戶界面（GUI），人機界面系統具備圖/模/庫一體化的功能，畫面生動豐富，富有層次化，可以顯示各集成互聯系統原理圖，3D動態效果畫面、網絡結構流程，漸進多層畫面體系等。

（2）控制功能

ISCS根據運營需求和實際情況，實現對所轄車站的各集成互聯子系統的主要設備的運轉進行控制，實時調節車站環境參數，指引疏導乘客有序流動。確保軌道交通的正常安全的運營，在緊急狀況下下啟動相應的災害預置模式，實現遠程控制、模式控制、組控、時間表調度、系統聯動控制等功能，控制各相關系統高效協調工作。

（3） 監視功能

對列車信息、乘客動態、環境參數、設備狀態、供電情況、災害突發狀況等進行監視，直觀、快速的顯示各集成互聯子系統主要關鍵設備的實時工作狀態。主要監視信息類型有：

1） 設備狀態和報警。

2） 模擬量的測量值（如電壓、溫度等）。

3） 限界值。

4） 設定點值。

5） 能量消耗。

（4）管理功能

ISCS綜合監控系統具備操作權限、報表、文件、打印、安全認證、組態、系統維護、時間同步、聯機幫助，報警處理等強大的管理功能。在通用的HMI中，可以進行聯機操作幫助，提高工作的正確率，遇到火災或突發狀況下報警事件，在調度中心，車站轄區啟動聲光報警系統，ISCS根據事件的嚴重性區分報警等級， HMI會聯動切換至相應的災害應急處理界面，提示報警源位置、等級性質、處理措施等，綜合監控系統的各級調度和車站工作人員按照報警源監控內容，將報警信息進行篩選分級重組處理，進行報表打印，建立一個完備的報警體系。

（5） 輔助決策支持功能

輔助決策支持系統DSS整合了綜合監控系統的數據資源和基于各種規程和預案資源，在緊急或災害事件發生時幫助操作員作出正確的決策。

（6） 趨勢記錄管理

主要包括歷史趨勢記錄和實時趨勢記錄，可以多窗口，多任務顯示趨勢記錄并打印，操作員能編程和啟動趨勢記錄，也可以被屏幕調用顯示。

（7） 計算事件、報告、存檔、打印管理

ISCS軟件能創建由中間計算點及數字量輸入點構成的數學組合（布爾型）運算的事件。ISCS支持預先定義的基于數據庫值的報表，存檔，屏幕拷貝，打印管理等。

（8） WEB瀏覽功能

提供通過IE瀏覽器進行WEB瀏覽綜合監控系統信息的功能，支持多用戶查看、復示有關信息，具有優先級權限管理功能等。

1、中央級ISCS功能

在控制中心OCC設置中央級ISCS，給予各級調度人員不同的操作權限進行全線車站的監控，其監控職能主要有：

實現全線車站BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等各種集成系統的中央調度工作站功能。

可以監視全線車站互聯網子系統的信息，包括：PIS、ATS、ACS、CLK、ALC等。

監視全線車輛信息，環境參數、乘客動態、供電情況、車站設備運轉，火災等情況。

在正常和非正常情況下，可根據實際情況和設計要求，手動或自動啟動相應的預置工作模式，滿足運行實際需求，實現對全線各集成互聯子系統聯動功能的集中管理和協調指揮。。

在OCC控制中心配置各級調度操作站，各級調度通過不同的監控操作權限，標示不同的用戶ID登錄進入不同的HMI人機操作界面，實現圖形化界面管理，全線被控對象監控、對話和信息編輯管理、遠程網絡管理和設備維護等功能。

2、車站級ISCS功能

ISCS車站控制室設置綜合監控工作站，主要服務對象是車控室值班人員，主要監控職能有：

實現集成系統的原有全部監控功能，包括：BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等

可以監視互聯系統的信息，包括ATS、ACS、PIS、AFC等。監視本車站所管轄范圍內的乘客信息、環境參數、供電情況、災害狀況、設備運轉的情況，根據授權可以監視相鄰車站信息。

車站值班人員通過車站操作站實現與ISCS的人機界面HMI，對本車站所轄范圍的被控對象進行有效的監視和控制。在車站控制室，各值班員操作站具有相同的軟件和硬件配置，車站值班員可以通過不同的用戶ID標示登錄，進入值班員的人機界面HMI，獲取相同的操作權限，實現車站各集成互聯子系統的圖形化界面管理，車站值班員日常運營所需的各種功能。

結語

通過本文的分析可知，現代城市軌道交通綜合監控系統ISCS是熱備、冗余、可靠、模塊化、易擴展的高可靠性系統，可以根據不同客戶需求，開發制定特定的工作監控平臺，完全滿足RAMS設計要求，被集成的現場控制層完全可以相對獨立的工作運行，當出現非正常狀況時，ISCS綜合監控系統可以根據實際情況啟動相應的聯動模式，為處理災害突發狀況提供了方便。ISCS優良性能，已在國內廣泛應用，不僅可以滿足現代城市軌道交通的日常的運營和管理功能，還可以為以后的延伸線以及更上一級系統的接入管理提供必要的接口條件，提高了運營管理單位的工作效率和質量水平。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.028