基于大尺寸触摸屏的电子IBP盘设计与实施

吴泰峰++江开雄++肖小峰

摘要：针对传统马赛克IBP盘的缺点，武汉轨道交通4号线综合监控系统在国内首次采用大尺寸触摸屏作为IBP盘面，本文重点研究电子IBP盘的设计和实施方案。整套设备采用一体化结构，由触摸屏、马赛克盘面、梯形机柜、操作台组成，柜内预留空间安装PLC控制器、FAS网关、IO模块、继电器；根据运营功能需求和大尺寸触摸屏特点，采用虚拟三维场景盘面和少量马赛克盘面相结合的方案，监视、控制车站重要机电设备；系统数据通过冗余Ethernet、Controlnet进行传递。根据性能分析和投入地铁运营效果显示：基于触摸屏的电子IBP盘具有外观美观、状态直观形象、冗余可靠、画面可柔性布置与扩展等优点。

关键词：城市交通；电子IBP盘；一体化结构；三维场景；冗余；柔性化布置

中图分类号：U491.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0138-02

1 引言

IBP盘（Integrated Backup Panel，综合后备盘）是为提高紧急情况下车控室值班人员的防灾救灾能力而设置[1]。正常情况下，由控制中心调度人员指挥全线路的运行，在特殊情况下，由控制中心授权车站来完成运营管理，此时IBP盘发挥作用。通过IBP盘对本车站进行应急管理，为故障处理或抢险争取第一时间。

当前地铁项目中IBP盘普遍采用的马赛克盘面，马赛克盘面具有安装方便、维护成本低、技术成熟等优点[2]。但也存在如下缺点：需要布置大量按钮、指示灯来满足功能要求；一些按钮因布置过高引起操作不便；指示灯不能直观、逼真显示出监控设备的状态，不利于紧急情况下车控室值班人员做出正确判断与处理；盘面布置方案一旦实施就很难调整。针对传统马赛克盘面的不足，目前武汉轨道交通4号线综合监控系统，在国内首次采用电子触摸屏作为IBP盘面[3]，本文重点研究电子触摸屏IBP盘的设计和实施方案。

2 电子IBP盘的组成设计

电子IBP盘结构三维结构详细分述如下：

（1）IBP盘采用落地式结构，其中IBP盘体的前上部安装3块触摸屏（55英寸，液晶触摸屏），中部由3块1325×125mm（宽*高）马赛克盘面拼接组成，表面安装按钮、状态指示灯、钥匙开关，雕刻文字。

（2）落地柜体连接IBP盘体和操作台，采用梯形箱体设计，其内部可安装控制器、通讯模块、PLC输入输出模块、继电器等设备，同时安装线槽和端子排。

（3）每个车站控制室一体化控制台（综合操作台）呈U型布置，由触摸屏、马赛克盘面、梯形机柜、操作台。操作台上可放置相关系统显示器、标准键盘（小），并提供操作人员工作的平台。

（4）充分考虑IBP盘柜内设备的需求，设置安装背板、工作站主机固定式安装板，线槽、接线端子、电源插座、接地排、防尘盖板等配件。

（5）IBP盘一体化柜总体按5°夹角弧形布置，机柜前、后设快卸门。

3 电子IBP盘的功能设计

3.1 系统描述

IBP盘主要由三个触摸屏和一部分马赛克组成，工作原理如图1所示，详细分述如下：

（1）电子IBP盘由2台触摸屏和1台无触摸功能显示屏组成。1#和2#触摸屏分别配有1台工作站，每台工作站都装有ezISCS软件平台和数据库软件，每台工作站同时与现场BAS主PLC进行数据连接，保证2台工作站的数据一致性，同时每台工作站中都装有2个触摸屏所需的画面，若有其中1台触摸屏或者工作站发生故障，在另1台的触摸屏和工作站上可以通过画面切换的功能实现紧急操作，实现冗余配置。3#屏不具备触摸功能，只用于顯示实时监控录像。

（2）2块触摸屏盘面内所包含的专业通过硬线与IBP盘端子建立连接，信号进入到IBP盘内的IO模板中，然后通过IBP盘PLC进行数据处理，处理后的数据通过车站的网络传到2台工作站中的软件中。

（3）马赛克盘面所包含与行车安全联系紧密的系统。马赛克盘面所包含的专业通过硬线与IBP盘端子建立连接，通过IBP盘内的继电器和硬线来达到显示和控制目的。

3.2 功能分区设计

1#电子屏区域三维图元直观显示安全门、电扶梯各种状态，另外画面配置左右画面切换按钮，实现系统冗余备份功能；2#电子屏区域布置图元紧急模式按钮，并通过三维图元显示车站和隧道紧急模式执行状态，另外画面配置上下切换大大按钮降低操作高度；3#电子屏区域不具备触摸功能，用于显示CCTV监控录像，视频源来自CCTV专业的四画面分割器DVI输出接口；马赛克区域布置按钮和指示灯用于紧急情况下监控列出信号专业。

马赛克区域布置旋钮、按钮和指示灯用于紧急情况下监控安全门、门禁、闸机和消防泵专业，并在设置模式使能开关、触摸屏使能开关和试灯按钮。

4 电子IBP盘的性能分析

轨道交通综合监控系统的UPS供电分站级集中式（专设UPS集中对各子系统供电）UPS供电和站级分散式（各子系统设独立UPS）UPS供电两种，本案例采用站级集中式UPS对电子IBP盘进行不间断供电，保证了系统设备运行环境的可靠性。

马赛克盘面所包含的专业通过硬线与IBP盘端子建立连接，各专业的控制指令下发与状态指示不经过PLC模块，直接通过继电器和指示灯来工作，中间环节少，减少了故障率，可靠性较高。

如图2所示，电子屏硬件、数据流采用全冗余配置。

（1）电子IBP盘由2块触摸屏构成，每台触摸屏都配有1台工作站主机，每台工作站都配置相同的图形软件和数据库软件。（2）对于网络，每台工作站配置双网卡，保证网络的冗余性。（3）对于接口数据，电子屏所包含的专业通过AB的IO模块进入到IBP盘的PLC中，进行数据处理后通过冗余的现场总线和冗余的以太网将信息传到工作站中，可以保障数据流的可靠性。（4）对于硬件设备，任一触摸屏或者工作站发生故障，都可以通过其他的触摸屏和工作站完成工作，保证整个系统的可靠性。

5 结语

在国内首次将电子触摸屏应用于武汉轨道交通4号线综合监控系统IBP盘，针对传统马赛克盘面不直观、操作不便等缺点，基于触摸屏的电子IBP盘具有外观美观、状态直观形象、盘面冗余可靠、画面可柔性布置与扩展等优点，武汉轨道交通4号线已于2013年12月28日正式通车，自电子IBP盘交付两月以来，运营一切正常。

参考文献

[1]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].电子工业出版社，2004.[Wei X D.Urban rail transit automation systems and technology[M].Electronic Industry Press，2004.]

[2]刘晓军，吉荣燕，马筱燕.综合后备控制盘（IBP）设计问题的探讨[J].都市快轨交通，2007，20（2）：44-46.[Liu X J，Ji R Y， Ma X Y.Discussion on the Design of the Integrated Backup Panel[J].URBAN RAPID RAIL TRANSIT，2007，20（2）：44-46.]

[3]李爱军，张发明.城市轨道交通车站IBP盘功能实现分析[J].现代城市轨道交通，2009（1）：10-12.[Li A J，Zhang F M.Function and realization of station IBP in Urban rail transit[J].Modern Urban Transit，2009（1）：10-12.]