地铁综合监控系统构建及发展趋势浅谈

王丽平　齐晓华

【摘 要】随着城市轨道和自动化技术的迅猛发展，地铁综合监控系统已成为城市轨道智能化和自动化发展的主要趋势。综合监控系统构建数据信息共享平台，能高效管理和监控多个子系统，提高地铁的安全性和运营的高效性。目前，地铁综合监控系统面临着新的发展机遇和挑战。本文对国内典型综合监控系统的结构组网，包括软硬件和网络构成，并对城市轨道综合监控的存在问题和发展趋势进行了介绍，这对深入研究和开发综合监控系统的功能，提高地铁运营效益具有参考意义。

【关键词】综合监控；结构组网；发展趋势

0 引言

城市地铁和轻轨是解决大城市交通紧张、市民出行困难、汽车污染环境等严重问题的有效交通方式。国民经济的快速发展，促使城市轨道交通进入建设高峰期。2015年，全国已经有39个城市建设或规划建设轨道交通，地铁运营线路达到3618公里，每天投资超过7.8亿元。预计到2020年建地铁城市会达到50个，运营线路接近6000公里，投资将达4万亿元。 到那个时候，城市与城际间将组建成一个交织庞大的城市轨道网络。城市轨道交通的大发展推动了网络、信息和监控这三大技术的飞速融合，推动了城市轨道交通综合监控系统的发展和应用。

1 综合监控系统概述

综合监控系统，简称ISCS，是指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。综合监控系统的硬件集成了服务器、网络交换机、工控机和FEP等计算机产品，并采用通用开放的转换接口，这些硬件组件符合国际或行业标准，通用型好，可靠性高；软件采用模块式，多层化结构，并采用开放式通信协议，实现各个机电子系统间的信息互换和资源共享，最终实现对各相关机电设备的实时监控和联动协调功能。目前，地铁的实际运营需要多个子系统的协调配合，包括屏蔽门系统（PSD）、售检票系统（AFC）、火灾自动报警系统（FAS）、门禁系统（ACS）、闭路电视系统（CCTV）、广播系统（PA）、信号系统（SIG）、乘客信息系统（PIS）、时钟系统（CLK）等。

2 系统组成

综合监控系统应采用冗余、分层、分布式C/S结构，采用TCP/IP协议和有效的故障隔离及抗干扰措施。

2.1 硬件组成

地铁综合监控系统硬件由4部分组成：中央级综合监控系统、车站级综合监控系统（包括综合后备盘IBP）、现场级以及综合监控骨干传输网。

2.1.1 中央级综合监控系统

中央级综合监控系统位于控制中心，由实时和历史服务器、外部磁盘阵列、中央以太网交换机、各类工作站、FEP、打印机、综合显示屏、不间断电源等构成。中央级综合监控系统完成对全线重要监控对象的状态、性能数据的实时监视和控制。

2.1.2 車站级综合监控系统

车站级综合监控系统位于各车站和车辆段，由服务器、以太网交换机、工作站、打印机、FEP、IBP、不间断电源等构成。车站级综合监控系统实时收集监控对象的状态、性能数据，并进行处理，为了方便车站工作人员监控调度，需要在操作员工作站上以图像、表格和文本的方式显示出来。当中央级和主干网络发生故障时，车站级仍可对车站范围内继续进行控制。图1为郑州地铁1号线车站级综合监控系统结构示意图，数据通过车站内的以太网交换机以太网接口和通信主干网连接。在车站集成、互联的子系统通过100M以太网口或422/485/232串口接入FEP。

2.1.3 现场级

现场级综合监控系统主要包括BAS、SCADA等各集成系统的综合后备盘IBP。当出现火灾阻塞等意外工况时，IBP可以就地实现对重要设备的后备控制功能。需要根据每个车站控制室的房间尺寸专门定制IBP柜和工作台，控制室不仅要实现高效的车站控制功能，在整体美观方面也有较高的标准。

2.2 软件组成

综合监控系统的软件主要由三部分组成：基础软件、应用软件和接口软件。基础软件的功能是数据处理、信息管理等功能；应用软件的功能是系统使用、管理、应用维护等功能；接口软件的功能是完成各子系统间、机电设备间的通信处理，并可以显示设备状态、运行、故障、报警和统计报表等信息。

现有综合监控系统软件主要分两大类：大型轨道交通综合监控软件和侧重于HMI功能的中小型SCADA软件。目前在国内工程项目中应用广泛的主流的软件是第一类，国外的大型综合监控软件主要有：WinCCOA（原PVSS）、SCADAsoft、Rail Edge、Systemat ICS等；国外的大型综合监控软件主要有：上海宝信iCentroView、南京南瑞公司的RT21-ISCS、北京和利时公司的MACS-SCADA等。如今我国轨道交通综合监控系统中，郑州地铁1号线是采用北京和利时公司的MACS-SCADA平台，广州地铁3、4、5号线采用的是SCADASOFT软件平台，南京地铁2号线采用的是南京南瑞公司的 RT21-ISCS 软件平台。国内首条综合监控系统在北京地铁5号线已投入运营；成都地铁1号线和上海地铁10号线等多条线路也都正在建设城市轨道综合监控系统。

目前，进口综合监控软件平台因为其性能稳定可靠，功能强大的特点在在国内轨道交通应用较多，但其价格昂贵，且后期维护保养非常不便；而国内综合监控软件平台，国内轨道交通应用较少，虽起步晚但发展快，维护维修方便，价格便宜，从长远看来，国产综合监控软件平台会必将会逐渐取代进口软件平台。

2.3 网络组成

综合监控骨干传输网是综合监控系统的网络数据传输通道。从物理角度看，网络系统由三部分组成：现场层网、局域网和骨干网。车站的各个机电设备被现场层网络连接起来，然后汇集到车站级局域网，各车站局域网络通过主干网将车站设备连接起来传送到控制中心。目前，城市轨道综合监控系统的骨干网络大多采用以太网交换机作为信息传输的一个节点，以太网交换机的信息传输速率约为1000Mbit/s，这样才能满足城市轨道综合监控系统的信息传输要求。

3 发展趋势

城市轨道交通综合监控系统的发展先后经历了三个阶段。第一阶段半混合自动监控系统：电话调度系统+分立电气元件控制设备+手工操作；第二阶段分立自动监控系统：ATC、SCADA、EMCS（Electrical Monitoring and Control System，即电力自动化系统）、FAS、AFC等各专业分别建网的计算机多方位监控；第三阶段综合监控系统：统一的分层分布式计算机网络，统一的综合监控系统软件体系，各专业资源共享、信息互联。

由此可见，综合监控系统的集成度越来越高，对子系统的集成深度也越来越广。而现有的城市轨道交通综合监控系统，主要实现机电设备、电力调度和车站运营状况等的实时监控功能，侧重于实时设备监控和数据处理，而在生产调度、工作流程处理和生产计划方面的功能有所欠缺。另外，计算机技术的迅速发展，在现有系统之中没有实现的面向服务结构、多核并行处理、服务器集群、负载均衡、平行扩展、移动应用等技术已经趋于成熟，可以引入到新一代综合信息管理系统之中，满足用户不断增长的信息化集成要求。综合监控系统还面临着很多挑战，综合监控系统在新的发展阶段，应具有前瞻性，在技术方案上尽可能采用模块化和开放集成化，在功能方面应更加符合运营生产和管理的需要，并能有效提高运行的安全性和乘客的舒适性；另外在搭建城市轨道的各个阶段时应注重其符合国家标准，从而提高工程项目的经济性。

【参考文献】

[1]李天辉.城市轨道交通综合监控系统的技术发展.综合监控博览，2013年第10期.

[2] 罗利平.城市轨道交通综合监控系统集成方案.百家论坛，2008年第11期.

[3]王芳.城市轨道交通综合监控系统组网及集成.上海电机学院学报，2009年第2期.endprint