TIAS 系统及其在北京地铁6号线的应用

陈吉余 李卫娟 何红光

北京地铁6号线行车综合控制自动化系统(以下简称TIAS)，是将传统信号系统中的列车自动监控子系统和传统综合监控系统，进行高度集成的项目。该方案将列车自动监控、环境与设备监控等统一纳入一个综合数据信息平台中，从而使整个系统的信息形成一个紧密结合的整体，对列车、电力、机电设备统一监控，为运营提供以行车指挥为核心的综合运营指挥平台。

1 TIAS系统特点

TIAS系统主要由以下部分构成:中心级TIAS系统、网络管理系统 (NMS)、仿真培训系统(TMS)、设备维护管理系统 (DMS)、以及位于各车站的车站级TIAS系统。

1.统一的软件平台。整个TIAS系统建立在国产软件平台RT21的基础上，搭建ATS(列车自动监控子系统)、PSCADA(电力监控系统)、BAS(环境与设备监控系统)等不同的业务应用功能。它们遵从统一的平台接口协议:统一的实时数据库和历史数据库;统一的实时服务器并支持分布式部署;统一的人机界面。

2.统一的网络系统。TIAS系统采用统一的赫思曼工业以太骨干网方案，ATS、PSCADA、BAS等业务功能，统一部署在由同一个工业以太网交换机组成的骨干网络中，通过专用的FEP实现TIAS系统与ATP/ATO/CI等信号系统互联，既保证了整个系统的交互性，又保证了信号系统的安全性。

3.统一的运营指挥。TIAS系统将 ATS、PSCADA、BAS业务建立在同一个软件平台和网络平台上，提供统一的运营指挥管理平台。

4.统一的维护调度。TIAS系统的DMS子系统，融合了原信号维护支持系统MSS和既有综合监控中所有的设备管理系统，统一对整个TIAS系统的设备进行状态监视，负责设备的预防修、状态修和计划修，并针对设备故障提供RAMS(可靠性、可用性、可维护性、安全性)分析，辅助进行维护调度决策。

2 软件系统构成

1．数据接口层。对被监控设备进行数据采集和协议转换，主要由中心和车站的前端处理器FEP完成。

2．数据处理层。用于实时、历史数据管理，主要由中心、车站服务器构成，通过实时数据库和关系数据库，提供TIAS系统的应用功能。使用关系数据库Oracle11g作为历史数据库。

3．人机接口层。用于处理人机接口，主要由操作员、操作站构成，通过从中心、车站服务器获取数据，在操作站上显示人机界面，完成各种监控操作。

3 系统结构

TIAS系统的硬件分为2层:中心级TIAS系统(分为主控和备控)和车站级TIAS系统。下面以北京地铁6号线TIAS系统为例，介绍各个子系统的构成。

3.1 中心TIAS系统

中心TIAS系统依据热备、冗余、开放、可靠、易扩展的原则，采用分层、分布式设计，C/S结构，TCP/IP协议。热备冗余方式的主机故障时，自动进行主备切换，确保连续的显示及控制功能。

中心TIAS系统配置数据为传输速率在100/1000Mb/s的冗余、相互独立的三层工业级以太网交换机，通过全线主干网，将各车站级的TIAS系统信息汇集到控制中心，从而实现多系统的行车综合自动控制。主控制中心系统的主要设备如下。

1．以太网交换机。中心设备机房设置一套冗余的工业以太网交换机，用于工业以太网主干网接入。

2．服务器。配置冗余的实时服务器 (应用服务器)，完成中心实时数据采集和处理工作。

3．前端处理器。通过2组冗余配置的FEP，接收和发送OCC(控制中心)各相关子系统的信息。

4．操作站。设有多台工作站，供各子系统值班员进行操作。

5．打印机。配置多台打印机，分别用于运行图打印、系统数据报表打印，以及信号系统故障报警打印等。

6．TCC专用网关。在控制中心设备机房配置2套冗余的TCC专用网关，网关1负责传送供电设备、机电设备等相关运行信息;网关2负责传送与列车运行的相关信息。

7．大屏幕接口计算机。在调度大厅配置1台大屏幕接口计算机，将站场图等显示信息转换为指定格式发送到大显示屏。

8．防火墙。在控制中心设备机房配置2台专用防火墙。

9．电源设备、防雷设备。统一设置足够容量的UPS不间断电源为系统内部所有服务器、工作站、网络设备供电。

3.2 备用TIAS系统

与中心TIAS系统相同，备用中心TIAS系统采用分层、分布式设计，C/S结构，TCP/IP协议。通过全线主干网，将各车站级的TIAS系统信息汇集到备用中心，从而实现多系统的行车综合自动控制。

3.3 车站TIAS系统

当中心TIAS系统或主干网发生故障时，车站TIAS系统仍可继续工作。车站TIAS系统通过车站局域网络，将现场级的信息汇集到车站级TIAS系统，从而实现车站级的行车综合自动控制，它与主干网之间通过冗余1000Mb/s光口进行连接。

车站设备集中站和非设备集中站的系统结构有所不同。主要区别在于:在集中站，设置信号专用FEP(双机配置、冗余网卡)，用于TIAS中央级系统、车站级系统与ATP/CI系统接口及驱动发车计时器;在非集中站，设置信号专用FEP(单机配置、冗余网卡)，用于驱动发车计时器。

车站TIAS系统的主要设备:每个车站TIAS系统配置一套冗余的实时服务器，完成车站ATS、BAS、PSCADA等集成及互联子系统实时数据采集和处理工作。设备集中站TIAS系统配置2组冗余的 FEP，其中一组用于接收和发送车站 BAS、PSCADA等集成和互连系统的信息，另一组用于实现TIAS系统与信号系统 (ATP/ATO/CI)的接入。车站TIAS系统主要有2套工作站:1套车站值班站长操作工作站;1套车站值班员操作工作站。在车站控制室设置IBP盘，在紧急情况时，可通过IBP盘实现车站的关键控制功能。在各站站台的相应位置、终端折返站入库线和转换轨的入正线处的适当位置，设置正向发车计时器，指示列车在车站的发车时刻和进入正线的时刻。该发车计时器含串口转换器，具有故障诊断和报警功能。

3.4 网络管理系统

网络管理系统支持TCP/IP和SNMP标准，采用C/S结构，负责对全线TIAS系统进行功能维护和网络管理。网络管理系统能进行网络管理、配置管理、网络监控、故障报告、事件记录、参数调制、创建、编辑和删除数据库等操作。网管维护人员对全线网络组态和计算机设备进行管理，收集报警日志记录，产生统计表，对整个TIAS系统运行状况进行图形维护、数据库的管理维护、参数库维护和新应用程序的开发等。

网络管理系统定时检查各系统的网络设备及软件模块的运行情况，一旦发生故障立即作出相应处理并报警。在控制中心的维护操作站上，显示整个TIAS系统和各个车站的TIAS系统网络状态图，通过选择对象，可以进一步显示该设备状态，如:网络连接状态、应用软件运行状态、FEP的通信状态、各个系统连接通道的工作状态等，自动记录网络节点的在线/离线状态等。网络管理员能够通过简单的界面和操作，对全线TIAS系统网络进行高效的管理。同时，NMS系统还配置了相应的网络安全设备和软件，保障网管系统的安全。

3.5 设备维护管理系统

设备维护管理系统是TIAS系统的设备状态监测和维护辅助工具，主要用于维护信息的采集，帮助维修调度人员对故障设备进行定位，管理维修作业。调度员可借助DMS制定、计划与安排维修工作，达到比传统人工方式更加有效的效果。DMS采用标准SNMP协议采集相关设备状态，只要符合接口标准，即可纳入DMS监测范围，具有良好的开放性、可靠性和可扩展性。

3.6 仿真培训系统

在培训室设置培训服务器、培训工作站、培训模拟器和打印机。其中，培训服务器是培训系统的核心;培训工作站为学员提供培训的人机界面;培训模拟器模拟列车运行和信号设备的工作，响应行调控制指令，为培训教师提供人机界面;培训系统的事件、报警、报表和运行图，可通过培训打印机输出。

北京地铁6号线TMS系统分别位于小营控制中心和五里桥车辆段。中心的培训服务器通过以太网接口，与控制中心以太网交换机连接，从而具备连接到主干网的条件，单向获取TIAS系统数据。

4 北京地铁6号线的应用

北京地铁6号线全线共设车站27座，最大站间距4001m，最小站间距 845m，平均站间距1632m。全线设车辆段2座，停车场1座，车辆段位于朝阳区东部边缘的五里桥和终点东小营站，停车场位于线路起点五路居站。信号系统 (含综合监控系统)采用将原信号系统中列车自动监控子系统ATS与原综合监控系统进行统一技术平台、信息全面整合的技术方案。

TIAS系统在北京地铁6号线的布置如下:在小营的主控制中心设置中心级TIAS系统、NMS、TMS和 DMS;各个车站设置车站级 TIAS系统、DMS;在五路居停车场设置TIAS系统;在五里桥和东小营车辆段设置TIAS系统;于五里桥车辆段备用中心设置TIAS系统、DMS、TMS和NMS等。根据不同应用，将人机界面分为了8个逻辑区域。

1．车站选择。该区域显示北京地铁6号线的整条行车线车站，包括车辆段、变电所。车站按钮变色代表现已选择的车站，控制中心操作员的初始选择为全线中的某一车站，而车站操作员的初始选择则为本车站。操作员可点击代表车站的按钮来直接进入与该站有关的画面。控制中心操作员可点选任何一个车站，车站值班员只可以点选其有操作权限的车站。

2．专业导航。该区域提供布局图、供电、机电、火灾报警、列车监控、安全门、闭路电视、广播、乘客信息、售检票、门禁等。被禁用的子系统(因为当前用户权限不许可)，其导航项将会变灰，且无法点击，因此不会出现越权操作。专业按钮变色代表现已选择的专业，每一专业按钮被点击后，会带出一个画面类型导航项。

3．画面类型导航。操作员点击画面类型导航按钮，对应的监控界面将显示在监控主界面区，画面类型导航按钮变色，代表现已选择的画面类型导航。在中心的监控画面中，要调用车站的画面，可以在导航区选择“车站”按钮，出现车站画面类型导航栏。

4．监控主画面。该区域位于屏幕中央，包括监控画面、对话框、报警列表、报表、趋势等等。根据选择的系统和专业，这个区域呈现不同的视图。在监控画面上选择了某个设备后，调出一个对话窗口 (比如，控制命令窗口)。调出的对话框总是在画面的最上层显示，并尽量不阻挡处于后面的对象。每一对话框都有一个清晰的标题，并有一个确认按钮或确认和取消按钮，让操作员选择是否保留或退出。

5．报警信息。该区域最新3条未确认报警条位于界面的底端，包括:3条最新的报警文本行，显示报警文本信息和发生的时间日期。报警记录按优先级顺序显示 (1级＞0级＞2级)，后发顶置。

6．报警提醒及静音栏。该区域用以提示当前未确认的报警条数、当前总报警数目，以及提供静音功能。

7．操作员信息和系统时间。该区域定义的显示内容包括:登入用户名称、用户组。例如，操作员是“TIAS”，用户组为“系统管理员”;日期格式是星期 xxyyyy-mm-dd，如星期六2009-07-04。

8．系统工具栏。该区域主要提供一些常用/紧急的功能，点击工具按钮，将会打开对应的功能界面，主要工具包括:当前扣车、当前跳停、各类电力控制权限按钮、报表浏览、缩放、前后页面切换按钮。

5 结束语

TIAS系统在中心或车站通过与ATS、PSCADA、 BAS、 CI、 ATP/ATO、 PA、 CCTV、 AFC、ACS、PSD等系统集成或者互联，为运营提供以行车指挥为核心的综合运营指挥平台，统一实现对全线的设备监控。

［1］ 卡斯柯信号有限公司．TIAS系统需求定义文件［R］．2011，11.

［2］ 卡斯柯信号有限公司．TIAS系统ATS子系统软件需求规格书［R］．2011，2.

［3］ 牛涛．地铁信号系统车-地无线通信干扰分析［J］．铁道通信信号，2013(6):66－68.

［4］ 易立富．影响地铁列车旅行速度和追踪能力的关键因素［J］．铁道通信信号，2013(11):4－8.

［5］ 何永发．城际铁路列控系统研究［J］．铁道通信信号，2013(11):4－8.