工业企业系统集成技术系统集成的技术应用(三)

６２　Ｃｏｌｕｍｎ专栏．系统集成　Ｉｃ翁　、ｔ．

／　

工业企业系统集成技术　系统集成的技术应用（三）　

７．２城市轨道交通综合监控系统的系统集成技术　７．２．１概论　城市轨道交通近年来在现代工业发展中，占有愈　来愈重耍的位置，特别是我国的城市轨道交通更是高速　发展，处于世界前列。据中国轨道交通网统计，２０１６　年底共有３０个城市开通运营城市轨道交通，共计１３３　条线，运营总里程４１５２．８公里，在建线路总长５６３６．５　公里。全年完成客运量１６０．９亿人次。共有５８个城市城　规线网规划获批，规划线路总长达７３０５．３公里。２０２０　年城轨总里程将达９０００公里。城市轨道交通如此大发　展，带动了城市轨道交通信息化、自动化技术的大进　步，十多年的时间，城市轨道交通领域相当于从工业　２．０经历工业３．０向工业４．０前进了。　我国城市轨道交通事业的发展是近十几年的事情。　发展的重点是彳Ｆ一、二线城市建设地铁线路及地铁网。　城市轨道交通的自动化与信息化的发展则以建设各条线　路的自动化系统为主，以自动化与信息化支持线路开通　和运营为主，因此本节将以介绍城市轨道交通线路自动　化系统的系统集成技术为主，以介绍线路级的现场设备　层、控制层与线路ＭＥＳ层的系统集成为主要内容。线　路自动化系统最典型的是综合监控系统。通过对构建综　合监控系统的系统集成技术分析，可以了解这一领域的　系统集成技术内涵。　７．２．２城市轨道交通信息化集成系统　城市轨道交通也像其他工业领域一样，正沿着工业　４．０，沿着两化融合的大方向发展。按照本书第一直信　息化集成系统的结构，城市轨道交通的信息化集成系统　也分为Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３三级，其架构如图７所示。　

～一～一一一　堕　堡龟一．．．一一一一一　

钱暇调度指挥系统（Ｔｃｃ）１　线网调度指挥系统（Ｔｃｃ）ｎ　［二　匦巫堕二二］　

…［二　匦亟画［二］　［二二二匝＝］　

线控系统１－Ｉ　线控系统Ｉ－ｎ　线控系统ｎ－！　线控系统ｎ—ｎ　Ｉ■●囊簟■ｌ　ｌ■●囊一■ｌ　ｌ蠢■熊■ｌ　ｌｔ■囊ＩＩ●Ｉ　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　Ｉ鼻—■毫■ｌ　ｌ艚ｆ一曩ｌ　ｌｍＲ■ｌ　ｌ叠■蕾删ｌ　

［：！囵－·－［：　－－·［：团·－－［：！圈　ｌ事薯麓一■Ｉ　ｌ车蜷麓■一ｌ　ｌ章ｔ奠■■ｌ　ｌ车螭麓哪ｌ　Ｉ曩墙ｔ■曩ｌ　Ｉ曩■ｔ■一ｌ　ｌ—增ｔ●■ｌ　ｌ■墨ｔ●ｌｌ　

图７城市轨道交通信息化集成系统结构　城市轨道交通的线路一级相当于一般工业体系中　的厂级系统，它是城市轨道交通运营（生产活动）的基　础实体。城市轨道交通的运营是以线路运营为基础的。　线路信息化集成系统即城市轨道交通厂级信息化集成系　统是典型的普度模型五层结构：车站里的现场设备层、　车站控制层、线路运营中心（ＯＣＣ）的监控层（相当　于第３层ＭＥＳ层）每条线路的经营管理层和决策层。城　市轨道交通线路级主要在１、２、３层，以实现自动化控　制与监控为主耍目标。地铁里几个大专业有不同的自动　２０１８　０３　ＡＵＴＯＭＡＴ１０Ｎ　ＰＡＮＯＲＡＭＡ　６３　化控制与监控系统．主要有信号系统专业、通信系统专　业与综合监控系统专业。这些控制与监控系统中的系统　集成技术存城市轨道交通至为重要，本章将以综合监控　系统为典型进行仔细分析，主要说明城市轨道交通信息　化集成系统１、２、３层的的系统集成技术。　目前，城市轨道交通领域正在兴起的建设本城市　线网调度指挥系统（ＴＣＣ）就是建设城市轨道交通信息　化集成系统的Ｈ２和Ｈ３。大部分城市仅有Ｈ３级，个别　城市建有区域级ＴＣＣ。以Ｈ３级全市级城市轨道交通信　息化集成系统为例，线网调度指挥系统包含了：ＴＣＣ　（调度指挥系统），线网经营管理系统和线网决策系　统，即普渡模型的第３、４、５层。在ＴＣＣ级，即线网调　度指挥中心层，将要实现整个城市轨道交通行车运营　总计划及总计划调整（即全市轨道交通运行图编制及　调整）；将要实现整个城市轨道交通供电系统（主变　电站与牵引变电站）的监控；将要实现全市轨道交通　重大设备的管理与资源共享；将要实现对全市轨道交　通运营的客流分析及调整对策；将要实现城市轨道交　通防灾级应急指挥功能；将要构建整个城市轨道交通的　安防体系等。　而经营管理与决策层将会建立起城市轨道交通的　云计算中心，建立全市轨道交通经营管理系统实现全面　的城市轨道交通信息化。　我国城市轨道交通的发展处于全世界最前列，巨　大的市场将会催生出新的技术。近年城市轨道交通事业　的快速发展将会促进城市轨道交通信息化与自动化的融　合，将会促进城市轨道交通智能化的发展，将会推动构　建城市轨道交通信息化集成系统的新工业革命。绿色的　轨道交通，低碳的、生态的地铁将构成智慧城市的重要　部分。　７．２．３城市轨道交通自动化监控系统　建设城市轨道交通信息化集成系统，目前工作的　重点还是在自动化系统的建设方面，因为近十多年主耍　是建设新地铁；自动化开通；安全、可靠地运营。建设　的重点必然放在自动化系统建设上。城市轨道交通工程　建设也就要求站在工程的总体的高度考虑自动化系统的　建设。用自动化技术重点解决设备监控与智能化管理，　提高整个城市轨道交通工程的建设水平。　城市轨道交通自动化系统的核心技术就是对所　有设备有效监控的技术，同时为乘客方便出行提供　完善地服务。　（１）车辆监控系统——信号系统　城市轨道交通的最重要设备之一是车辆，是组成　城市轨道运输的核心。从监控的视角来看，对车辆这一　移动设备的监控远比对固定设备的监控困难复杂的多。　城市轨道交通对车辆的监控是由信号系统实现的。　信号系统（ＳＩＧ）由列车自动控制系统（ＡＴＣ即　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ‘￣ｒａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏ１）与外围通用信号设备组　成，它是城市轨道交通系统中保证行车安全，缩短列车　运行间隔，提高列车运行质量的先进控制系统。ＡＴＣ　系统采用计算机及网络技术实现对列车自动控制的各项　专用功能，在我国城市轨道交通建设中已经广泛使用。　随着新技术的发展。不同的ＡＴＣ系统制式和运用模式　相继研制成功，安全Ｉ生、可靠性和系统功能更臻完善。　ＡＴＣ系统由列车自动监控系统（ＡＴＳ￣ＮＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｉｎ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ）、列车自动防护系统（ＡＴＰ即　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｉｎ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）、列车自动运行系统　（ＡＴＯ￣ＮＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｉｎ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）和计算机联　锁系统（ＣＩ￣ＵＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）构成。ＡＴＳ系　统依据列车时刻表，自动监控列车运行，并实现列车运　行自动调整。ＡＴＰ系统是保证列车运行的重要安全设　备．自动控制列车运行间隔和超速防护。ＡＴＯ系统存　ＡＴＰ系统的基础上，实现列车自动驾驶，优化列车运行　曲线，并在车站站台准确停车。计算机联锁系统保证列　车进路上的道岔位置正确和运行安全。　ＡＴＳ系统主要实现对列车运行的监督与控制，辅　助调度人员对全线列车进行管理。其功能主要包括：调　度区段内的列车运行情况的集中监视与控制；监测列车　进路控制、列车间隔控制设备的工作，按照列车行车计　划自动控制轨旁信号设备以完成列车的接发、运行轨迹　的自动记录、时刻表的自动生成、显示、修改与优化、　运行数据的统计报表自动生成、设备运行状态监视、设　备状态及调度员的操作记录，还具有列车车次号自动传　递等功能。　ＡＴＳ系统一般包括控制中心和ＡＴＳ车站、车辆段／　停车场子系统。控制中心ＡＴｓ设备有中心计算机系统、　工作站、显示屏、绘图仪、打印机等。每个设备集中站　设置ＡＴＳ分机，用于采集车站设备的信息与传送控制命　６４　Ｃｏｌｕｍｎ专栏。系统集成　令。并实现车站进路的自动控制。车辆段ＡＴＳ分机用于　采集车辆段内库线列车的占用情况及进／出车辆段列车　信号的状态。　（２）固定设备监控系统——综合监控系统　除车辆以外的所有固定设备进行监视与控制是由　城市轨道交通综合监控系统来完成。监控的信息范围　有（不以此为限）：系统本身；所有变电所；所有环　境与机电设备；车辆基地所有设备系统；火灾报警系　统；通信系统的信息；闭路电视（ＣＣＴＶ）；公共广播　（ＰＡ）；乘客信息系统（ＰＩＳ）；城市轨道交通的各类　电话系统；门禁系统（ＡＣＳ）；自动售检票系统；信　号系统（运营要求的必要信息）；地铁沿线各类公用设　施、设备；地铁工程结构的设施及检测仪表；其他运营　需要接入的信息。　城市轨道交通综合监控系统是对城市轨道交通线　路中所有电力和机电设备进行监控的分层分布式计算机　集成系统。包含了内部的集成子系统，并与其他专业自　动化系统互联。实现信息共享，促进城市轨道交通高效　率运营。综合监控系统包含了自身的子系统（按照国家　标准应将地铁供电系统ＰＳＣＡＤＡ与环境与机电设备监　控系统ＢＵＳ集成为子系统）并互联了诸多地铁自动化专　业系统。集成子系统（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）是被　综合监控系统完全集成在其内的专业自动化子系统。集　成子系统完全融人综合监控系统，构成系统主体，其全　部功能都由综合监控系统实现。是综合监控系统的一部　分。其中央功能和车站功能都由综合监控系统实现。综　合监控系统的硬件网络取代了被集成子系统的网络，综　合监控系统的软件取代了被集成系统的软件。被集成子　系统构成了地铁线路信息共享平台的基础。互联系统　（Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ）是仍保持独立运行的具有　自身完整结构的专业自动化系统。综合监控系统通过外　部接口与互联系统进行必要的信息交互以支持综合监控　功能实现。综合监控系统是线路的信息共享平台。　国内轨道交通综合监控系统建设始于２００１年北京　１３号线，虽然发展时间并不长，但是伴随着国内地铁建　设高潮的到来，综合监控系统的建设水平有了飞跃式的　发展，从建设初期的软件平台完全依赖进口到目前国产　化软件平台成为了主流，掌握了核心技术的诸多系统集　成商将会把综合监控系统建设推向新的发展高度。　城市轨道交通综合监控系统的系统集成技术发展　到现在。主要经历了以下两个阶段的发展：（１）对孤　岛系统的信息整合：综合监控系统的初期阶段，主要整　合全线的ＢＡＳ和ＰＳＣＡＤＡ系统，各子系统独立招标，　系统接口管理工作复杂，综合监控的目的在于把各子系　统的信息整合进行集中显示。综合监控系统软件仅对各　自动化系统的信息进行整合．在各系统之上加了一顶　“帽子”，构成所谓“帽子工程”。（２）深度集成的　综合监控系统：随着全国地铁的兴建，各地方都规划了　复合自身管理特色的综合监控系统，国内系统集成商对　自有软件平台的不断开发和完善，综合监控系统软件平　台可以将线路中所有电力和机电设备进行监控。将与此　有关的自动化系统深度集成为自身的一部分。实现分层　分布式计算机集成。同时综合监控系统与其他自动化系　统互联进行信息交互，支持地铁运营。　目前我国的轨道交通综合监控系统集成的发展正　在以设备监控、乘客服务、运营管理为基础．向面向　城市轨道交通路网的决策管理方向延伸。综合监控系　统集成进一步发展的目标是：安全、节能、高效和易　用。本章以下各节将以分析综合监控系统构成与信息　集成为主，通过对１、２、３层系统集成技术的分析来说　明城市轨道交通领域构建信息化集成系统的系统集成　技术内涵。　７．２．４综合监控系统构成　城市轨道交通综合监控系统是按两级管理（中　央、车站）、三级控制（中央、车站及就地）的原　则设计的。综合监控系统对环境与设备监控系统　（ＢＡＳ）、电力监控系统（ＰＳＣＡＤＡ）系统进行集　成，将它们包含在系统之内。另外，综合监控系统实　现与火灾自动报警系统（ＦＡＳ）、安全门（ＰＳＤ）、　信号系统（ＳＩＧ）、自动售检票系统（ＡＦＣ）、门禁　系统（ＡＣＳ）、广播系统（ＰＡ）、闭路电视监视系统　（ＣＣＴＶ）、乘客信息系统（ＰＩＳ）等互联，掌握全线　设备的运行情况，负责管辖范围内设备监控与调度。　中央级设备主要设置在控制中心，面向的操作对　象是运营部门的行调、电调、环调（兼维调）和总调及　相关维修人员。在中央级可以对整个线路各个站点系统　管辖范围内设备运行状态、故障情况进行监视，并向各　个站点发布指令，统一指挥、协调各个站点的运行。