现代城市轨道交通综合监控系统体系解析

现代城市轨道交通综合监控系统体系解析

目前，现代城市轨道交通飞速发展，在其基础上发展的综合监控系统的构建与国产化方面参差不齐，其中RT21-ISCS综合监控系统在构建过程中，可以充分考虑到城市轨道交通的适用性和运营的特点，根据不同城市的轨道交通系统环境结构和管理模式，有针对性的构建特定的智能综合监控系统，使综合监控系统实现模块化、智能化设计，在结构完善性、合理性和系统功能的发挥效率等方面都能够满足实际需要，达到预期的监控管理目标。

城市轨道交通综合监控系统ISCS的框架模型

ISCS综合监控系统是热备冗余体系、TCP/IP协议，采用分层分布式C/S结构，具备抗干扰故障隔离功能，可靠易扩展的计算机系统。

轨道交通综合监控系统RT21-ISCS采用分层分布式体系结构，分别是两级管理：车站级、中央级级；三级控制：现场级、车站级、中央级。

1、控制结构

（1）中央级综合监控系统CISCS

CISCS系统设备包括应用数据服务器、WEB数据服务器、历史数据服务器，磁盘阵列、调度工作站、OPS显示大屏、打印机、交换机等，所有由此组成CISCS的局域网，CISCS将所辖各车站子系统监控网的监控信息通过全线的主干网络汇集到控制中心OCC，实现全面有效的监控管理轨道交通全线各子系统的整体功能。

（2）车站级综合监控系统SISCS

SISCS系统设备包括冗余结构的数据应用服务器、通信前置服务器FEB、值班员工作站、报表打印机、交换机等，这些组成SISCS的局域网，主要监控车站范围的设备环境。SISCS通过车站级交换机与主干网络连通，实现SISCS与CISCS的数据交换，构建成完整的全线综合监控系统网络。

（3）现场级

现场级包括各集成互联系统的就地控制层设备，以及工业控制网络或现场总线。

ISCS综合监控系统网络结构如下图所示：

具体的控制单元

（1） 环境与设备监控系统（BAS）

ISCS实现对车站BAS所管辖区的低压环控、通风空调、电扶梯、照明等系统的设备运行、故障等的状态监控。根据环控系统设计工艺模式，下发正常、灾害阻塞模式控制；实现时间表控制、单点控制等；监视记录各车站环境的温湿度参数。

（2） 电力监控系统（PSCADA）

电力监控系统主要是监视和控制城市轨道交通各被控站供电设备的运行状态，报表记录打印，将相应的报警信息及时的传输到车站和控制中心处理。

（3）闭路电视监控系统（CCTV）

ISCS实现与CCTV的内部集成，通过监控全线车站主要设备、客流、列车运行情况等，实现全线车站所辖范围的可视化管理，提高了运营安全指数和管理效率。

（4）广播信息系统（PA）

ISCS通过PA实现对全线车站所辖范围进行信息公告广播，发生火灾等突发状况可以实时联动广播，引导疏散乘客安全撤离，保障轨道交通安全运营。

（5） 乘客信息系统（PIS）

ISCS提供PIS系统的与行车有关的信息源和文本通告信息编辑功能，包括列车到发信息、实时通告及紧急疏散信息等；监视PIS主要设备状态和故障报警信息。

（6） 信号系统（SIG）

ISCS实现与信号系统的互联，实时显示列车和车站信息，自动广播列车进站；；记录信号系统重要故障信息显示；根据信号系统提供的列车阻塞信息，自动启动列车阻塞环控救灾模式；为信号系统提供牵引供电接触网状态信息等。

（7） 自动售检票系统（AFC）

ISCS通过AFC监视每个车站的客流信息、AFC设备的当前运行状态（闸机，售票机）、主要设备的报警信息；当从AFC系统接收到异常客流信息后，实现相关的联动功能。

（8） 火灾自动报警系统（FAS）

ISCS监视车站FAS系统设备的主要运行状态、火灾报警，并显示具体报警部位，接收FAS中央级发送的消防指令，实现PA、PIS等相关系统的联动协调工作。

（9） 屏蔽门系统（PSD）

ISCS监视车站屏蔽门的开、关、故障报警等状态，同时可以对每个车站每个门的运行情况进行统计。

（10） 门禁系统（ACS）

ISCS与ACS系统互联，实现监控全线车站门禁系统的主要设备和房门状态、记录重要报警信息等。

（11） 防淹门系统（FG）

ISCS监视防淹门系统设备的状态、水位信息、水位预报警及报警等信息。

（12） 无线通信系统（RTS）

ISCS通过RTS接收在线运行车辆的实时状态信息，车辆段ISCS工作站接收车载信息显示系统提供的车辆状态信息。

（13） 时钟系统（CLK）

ISCS通过与通信主时钟系统互联，来获取实时的时钟信号，同步全线ISCS的本地时间，并将该时间下发同步给各个需要由ISCS提供时钟的集成/互连系统。

ISCS具体功能实现

ISCS综合监控系统的HMI具备友好、完整统一的可视化图形界面，通过整合全线各集成互联子系统的状态信息，实现各集成系统全部监控和管理功能。

ISCS提供统一的数据库平台，实现各种基础数据的统一管理以及相关系统之间的数据共享，实现各系统联动。ISCS提供基于WEB的数据共享，为运营管理提供轨道交通运营的实时信息和远程维护管理等。

ISCS软件构成如下图所示：

ISCS综合监控系统的总体功能如下：

（1） 通用的HMI人机界面

ISCS人机接口（HMI）采用统一的图形用户界面（GUI），人机界面系统具备图/模/库一体化的功能，画面生动丰富，富有层次化，可以显示各集成互联系统原理图，3D动态效果画面、网络结构流程，渐进多层画面体系等。

（2）控制功能

ISCS根据运营需求和实际情况，实现对所辖车站的各集成互联子系统的主要设备的运转进行控制，实时调节车站环境参数，指引疏导乘客有序流动。确保轨道交通的正常安全的运营，在紧急状况下下启动相应的灾害预置模式，实现远程控制、模式控制、组控、时间表调度、系统联动控制等功能，控制各相关系统高效协调工作。

（3） 监视功能

对列车信息、乘客动态、环境参数、设备状态、供电情况、灾害突发状况等进行监视，直观、快速的显示各集成互联子系统主要关键设备的实时工作状态。主要监视信息类型有：

1） 设备状态和报警。

2） 模拟量的测量值（如电压、温度等）。

3） 限界值。

4） 设定点值。

5） 能量消耗。

（4）管理功能

ISCS综合监控系统具备操作权限、报表、文件、打印、安全认证、组态、系统维护、时间同步、联机帮助，报警处理等强大的管理功能。在通用的HMI中，可以进行联机操作帮助，提高工作的正确率，遇到火灾或突发状况下报警事件，在调度中心，车站辖区启动声光报警系统，ISCS根据事件的严重性区分报警等级， HMI会联动切换至相应的灾害应急处理界面，提示报警源位置、等级性质、处理措施等，综合监控系统的各级调度和车站工作人员按照报警源监控内容，将报警信息进行筛选分级重组处理，进行报表打印，建立一个完备的报警体系。

（5） 辅助决策支持功能

辅助决策支持系统DSS整合了综合监控系统的数据资源和基于各种规程和预案资源，在紧急或灾害事件发生时帮助操作员作出正确的决策。

（6） 趋势记录管理

主要包括历史趋势记录和实时趋势记录，可以多窗口，多任务显示趋势记录并打印，操作员能编程和启动趋势记录，也可以被屏幕调用显示。

（7） 计算事件、报告、存档、打印管理

ISCS软件能创建由中间计算点及数字量输入点构成的数学组合（布尔型）运算的事件。ISCS支持预先定义的基于数据库值的报表，存档，屏幕拷贝，打印管理等。

（8） WEB浏览功能

提供通过IE浏览器进行WEB浏览综合监控系统信息的功能，支持多用户查看、复示有关信息，具有优先级权限管理功能等。

1、中央级ISCS功能

在控制中心OCC设置中央级ISCS，给予各级调度人员不同的操作权限进行全线车站的监控，其监控职能主要有：

实现全线车站BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等各种集成系统的中央调度工作站功能。

可以监视全线车站互联网子系统的信息，包括：PIS、ATS、ACS、CLK、ALC等。

监视全线车辆信息，环境参数、乘客动态、供电情况、车站设备运转，火灾等情况。

在正常和非正常情况下，可根据实际情况和设计要求，手动或自动启动相应的预置工作模式，满足运行实际需求，实现对全线各集成互联子系统联动功能的集中管理和协调指挥。。

在OCC控制中心配置各级调度操作站，各级调度通过不同的监控操作权限，标示不同的用户ID登录进入不同的HMI人机操作界面，实现图形化界面管理，全线被控对象监控、对话和信息编辑管理、远程网络管理和设备维护等功能。

2、车站级ISCS功能

ISCS车站控制室设置综合监控工作站，主要服务对象是车控室值班人员，主要监控职能有：

实现集成系统的原有全部监控功能，包括：BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等

可以监视互联系统的信息，包括ATS、ACS、PIS、AFC等。监视本车站所管辖范围内的乘客信息、环境参数、供电情况、灾害状况、设备运转的情况，根据授权可以监视相邻车站信息。

车站值班人员通过车站操作站实现与ISCS的人机界面HMI，对本车站所辖范围的被控对象进行有效的监视和控制。在车站控制室，各值班员操作站具有相同的软件和硬件配置，车站值班员可以通过不同的用户ID标示登录，进入值班员的人机界面HMI，获取相同的操作权限，实现车站各集成互联子系统的图形化界面管理，车站值班员日常运营所需的各种功能。

结语

通过本文的分析可知，现代城市轨道交通综合监控系统ISCS是热备、冗余、可靠、模块化、易扩展的高可靠性系统，可以根据不同客户需求，开发制定特定的工作监控平台，完全满足RAMS设计要求，被集成的现场控制层完全可以相对独立的工作运行，当出现非正常状况时，ISCS综合监控系统可以根据实际情况启动相应的联动模式，为处理灾害突发状况提供了方便。ISCS优良性能，已在国内广泛应用，不仅可以满足现代城市轨道交通的日常的运营和管理功能，还可以为以后的延伸线以及更上一级系统的接入管理提供必要的接口条件，提高了运营管理单位的工作效率和质量水平。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.028