地铁综合监控系统联动控制功能的应用

马云飞，王 铮

（同方泰德国际科技（北京）有限公司，北京 100083）

1 综合监控系统

1.1 综合监控系统概述

城市轨道交通为了保证人的生命安全、设备的安全运行、列车的有效运营，设置了各种各样的机电设备和系统，设备系统数量众多、相互关系复杂。

以往，地铁内的各个机电自动化系统大多采用分立设置、独立管理的方式，每个系统均有自己的工作站及人机交互界面；值班操作员需面对大量的子系统接口和各式各样的子系统操作界面（图 1）。

虽然各个不同的机电自动化系统是独立运行的，但是每个系统都是整个地铁线路组成的一部分，需要各个系统之间协同联动工作，相互之间有着密切的联系和依赖。

随着自动化集成技术的成熟，信息化带动工业化已成为发展方向，大部分的国内城市轨道交通线路已将综合监控系统（ISCS）作为各城市地铁设备监控和管理的首选方式（图 2）。

城市轨道交通综合监控系统采用统一的软硬件平台，将各个子系统整合为一个单一的综合监控系统。由集成在其中的专业自动化子系统和互联的独立运行的系统构成，构建了一个城市轨道交通线路级的信息共享平台。

1.2 综合监控系统的构成

综合监控系统采用 2 级管理、3 级控制的分层分布式结构。在中央级（控制中心）和车站级（各车站/车辆段）实现集成和互联系统的设备监控与信息统计管理功能。

图1 分立系统

根据各系统的接口形式、接入后实现的功能以及人机界面的设置，可将综合监控系统与各系统的接入方案分为集成、互联 2 种方式（图 3）。

图2 综合监控系统

不同时期、不同城市、不同线路的综合监控系统所包含的集成和互联的对象是有差别的，但集成和互联系统的范围正在扩大，通常情况下综合监控系统集成和互联的情况如下。

（1）集成对象：变电所综合自动化系统（SCADA）、环境与设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）。

（2）界面集成：站台屏蔽门（PSD）、广播系统（PA）、闭路电视系统（CCTV）、乘客信息系统（PIS）、防淹门（FG）。

（3）互联对象：列车自动监控系统（ATS）、时钟系统（CLK）、自动售检票系统（AFC）、门禁系统（ACS）、通信集中告警系统（Tel-ALM）、车载信息系统（TIS）。

1.3 综合监控系统的特点

1.3.1 整合各个子系统

综合监控系统将各个子系统整合为一个单一系统，将运营人员所关心的监控信息汇集在一起，提供统一的图形化人机交互界面，使操作员可以简单方便地处理来自各个子系统的信息，减少了系统间的直接接口数量，并提供了一个各系统信息共享的平台。

1.3.2 全线宏观监控

综合监控系统允许在各个地点对多个车站或是全线进行监控（图 4）。全线监控不但可以优化地铁系统的日常运行管理，而且可以帮助操作人员在紧急情况下更好地了解全局情况并处理事件。

图3 综合监控系统各子系统间的接口关系

图4 全线监控

1.3.3 多系统间联动

综合监控系统汇集各个子系统的信息，可实现系统之间的信息互通和联动，以及在正常或危急情况下对地铁系统实现高效率监视和控制功能。

2 综合监控系统联动功能

地铁综合监控系统（ISCS）通过与各子系统的接口，可对子系统进行数据采集并控制命令下达通道，可协调系统间的工作资源，实现多样化、高性能、复杂的联动控制功能，以使地铁的运营服务更加安全、方便和高效。

ISCS 的联动是指 ISCS 系统能够根据相关逻辑判断条件自动触发控制命令，指挥集成和互联的子系统执行一系列的控制动作（包括现场设备动作、监控画面切换动作等），并可以对运营人员提供相关的操作提示和建议。

2.1 联动控制的功能需求

综合监控系统建立了 1 个统一的运行平台和集中监控系统，实现了各系统基础数据的统一管理以及系统之间的数据共享；联动控制功能实现了不同系统之间的业务关联与事件联动以及协调，提高了对事件的反应能力和速度，提高了城市轨道交通的服务质量和综合运营效率。例如：当火灾发生时，FAS 系统发出火灾报警信息，它将影响相关的自动化系统，使这些系统进入火灾防灾模式，各个相关系统动用一切资源进行防灾救灾。

因此，联动控制功能是综合监控系统最重要的核心功能，是综合监控系统的价值体现，是综合监控系统的精髓所在。在正常运营过程中，简化了值班操作人员的操作流程，减轻了值班操作人员的工作压力，降低了操作错误的发生概率和劳动强度；在紧急情况下，提高了各专业子系统的执行响应速度和可靠性，提高了地铁运营服务质量、管理水平和应急处理能力。

2.2 联动设计原则

ISCS 的联动功能应根据运营紧急事件处理需求和日常运营管理需求进行设计。因此，ISCS 的联动功能设计和实施应遵循以下原则。

2.2.1 基本原则

联动功能既可以由系统自动激活执行，也可以作为1 个控制序列由操作员手动执行。

2.2.2 子系统的支持

必须得到子系统的支持，要求子系统必须能提供相应的信息输入，并支持必要的控制输出。

2.2.3 启动逻辑条件

触发联动功能的所有逻辑条件的计算均可以通过逻辑表达式完成。

2.2.4 明确执行位置

需要明确该联动的执行位置：车站、控制中心。

2.2.5 明确结果输出位置

联动执行结果输出到子系统的位置应明确，例如，输出到子系统（如 PA、CCTV 等），输出到车站或中心的操作员工作站（如 CCTV 的视频接口、双屏显示器等），输出到大屏幕等。

2.2.6 权限管理

联动功能的执行需要有完善的权限管理，不同的联动功能可以设置不同的操作权限，根据不同操作人员的权限执行不同权限的联动功能。

2.2.7 安全性、可靠性、实时性原则

联动功能包含的内容因项目需求不同而有所不同。很多情况下，考虑到 ISCS 集成和互联的子系统众多，有一定的信息处理和传输时延，因此，ISCS 主要实现各子系统之间与安全关系不大的联动，而与安全相关的联动则保留底层子系统之间的直接接口。对操作和时间有严格要求的联动直接在相关子系统内完成。

一般而言，重要的联动，如火灾、阻塞等工况下的联动功能，均需要操作人员手动确认后，联动功能才能被顺序执行，避免系统误报或操作人员误操作。

2.2.8 经济性原则

如果联动功能由综合监控系统实现更加经济（比如可以减少接口等）或更便于以后的维护，或者现有的ISCS 与子系统接口功能已具备联动功能实现的条件，则由 ISCS 实现联动功能。

2.2.9 满足运营需要的原则

联动功能主要以用户提供的功能需求为依据，通过系统配置实现。

2.3 联动的分类

2.3.1 按联动等级划分

按照覆盖范围或区域，综合监控系统的联动主要分为中央级联动和车站级联动。

中央级联动功能主要用于需要多个车站的系统和设备协调动作的情况下；车站级联动功能主要用于本站所辖的各系统和设备需要协调动作的情况下，同时也可以作为中央级联动的一部分。ISCS 的联动功能有些配置在中央级，有些配置在车站级，还有些需要中央级和车站级共同配置；中央级 ISCS 和车站级 ISCS 作为一个有机的整体，共同执行相应的联动命令，以实现对整条线路的联动控制功能。

2.3.2 按联动功能划分

按照联动功能的执行目的，联动功能可分为正常联动、紧急联动（包括严重事件、灾害、阻塞、故障等）。

（1）为满足运营管理和使用需求，提高正常运营情况下事件处理的便利性而执行的联动功能称之为正常联动。正常联动一般可按时间表自动激活或操作员手动启动执行。

（2）对于处置发生在地铁车站及线路的各类紧急事件，ISCS 需要对事件及时做出反应，迅速进入紧急联动模式。紧急联动一般由事故触发或操作员手动触发。

2.3.3 按触发方式划分

按联动功能的触发方式分为全自动、半自动、手动3 种类型。

（1）全自动联动是指无需人工干预，当触发的逻辑判断条件满足时，ISCS 系统将自动处理并向接口系统发送相关控制命令（控制命令还可以包括图形或画面自动弹出的形式）；操作员不能在人机界面（HMI）层禁止此联动功能。例如，“列车到站自动广播”的联动功能（图5）。

图5 全自动联动

（2）半自动联动是指当与预定义的联动功能相关的信息点触发动作后，将在人机界面上通过对话框提醒操作员有待执行的联动，操作员确认后，综合监控系统自动向需要联动的系统发出控制指令。例如：1 列列车在隧道中阻塞（在检测到信号阻塞报警信号时自动激活），在操作站人机界面弹出 1 个报警窗口，操作员判断确认后，综合监控系统自动给相关车站 BAS 系统下发“启动环控阻塞模式”的控制命令（图 6）。

（3）手动联动是指运营操作人员人工选择启动1组涉及多个系统的顺序控制序列，综合监控系统自动按照顺序和闭锁条件向不同的子系统下发指令。

图6 半自动联动

对于正常联动通常采用全自动方式，而对于火灾、阻塞等可能会导致重大影响的联动功能则一般采用人工确认的半自动和手动方式，即需要操作人员手动确认后，联动控制才能被顺序执行。

2.4 联动功能的应用

结合长沙地铁 1 号线综合监控系统，举例说明在车站火灾工况下，联动功能在综合监控系统中的实际应用情况。

车站火灾联动属于灾害工况下的联动功能，关系重大，因此，采用半自动的联动方式。

（1）车站发生火灾时，FAS 探测器将信息传给 FAS主机，车控室值班人员确认有火灾发生后，FAS 主机根据探测器所在的位置，将相应防火分区火灾对应的模式信息发给 BAS，将 FAS 探测器的信息以及火灾报警信息发送给 ISCS；同时启动 FAS 系统内的消防泵、防火阀、卷帘门等设备，并通过综合后备控制盘（IBP）上的硬线分别控制 ACS 紧急释放门禁和 AFC 释放闸机，方便人员疏散。

（2）BAS 接收到防火分区火灾对应的模式信息后，根据模式号启动对应的火灾模式，控制风机、风阀等设备动作。BAS 系统同时将置位“车站火灾”信号点，并将该点信息传送给 ISCS；与此同时 BAS 控制IBP上对应的模式灯闪亮、蜂鸣器鸣叫，并反馈模式的执行状态。

（3）ISCS 系统接收到“车站火灾”信息后，触发“车站火灾联动 PA-PIS 启动”的联动程序。该联动程序配置为半自动模式，触发后，操作员界面会跳出上述联动触发的信息提示框，下方有“立即处理”和“稍后处理”按钮，同时操作员界面下方工具条“联动”按钮红色闪烁。操作人员看到消息框弹出后，点击消息框下部“立即处理”按钮，此时跳出联动执行页面（图 7）。联动列表中有待执行的“车站火灾联动 PIS-PA 启动”的联动，选中，然后点击右侧执行所选。此时联动触发 PA与 PIS 启动火灾模式，PA 系统在车站所有广播区广播火灾警示内容，PIS 在车站所有液晶显示屏发布紧急的火灾警示信息。

（4）火警解除后，值班员手动将 FAS 系统响应设备探测器状态复位，此时 FAS 系统将防火分区火灾对应的模式复位信息发送至BAS 系统和 ISCS 系统。BAS 系统收到该信息后，将“车站火灾”信号复位信息发送至 ISCS。ISCS 以自动方式触发“车站火灾联动PA停止”联动，将 PA 系统的警示广播停掉。另外，值班员需在界面上手动停止 PIS 系统的警示信息，手动执行 BAS 的灾后恢复模式。

2.5 联动功能的配置

结合长沙地铁 1 号线综合监控系统，简单介绍同方股份有限公司的 ezISCS 综合监控系统软件的联动功能人机界面。

联动功能编辑的主界面如图 8 所示，显示目前系统中已经配置好的联动功能，可按动作类型、所属车站进行查找，并可以增加或删除。

联动定义的编辑界面如图 9 所示，显示目前系统中已经定义的联动内容，并可以增加或删除。

联动设置的编辑界面如图10所示，显示目前系统中已经设置好的联动功能，并可以根据需要增加或删除，包括设置触发模式、执行模式、表达式等内容。

图7 车站火灾联动执行页面

图8 联动功能编辑主界面

图9 联动定义编辑界面

2.6 联动功能的建议

随着综合监控系统自身功能的不断发展、集成和互联对象的不断增多，可以实现的联动功能也越来越丰富。在使用的过程中，可以根据实际需要，配置一些便于操作人员使用的手工联动功能。例如：节假日运行、恶劣天气、客流量调整、定时广播的启停、车站节电、车站运行暂停、车站重新开始运行、维护模式等，具体的联动内容可根据用户的使用需要灵活配置。

实际运营过程中，受制于用户长久以来的使用习惯和对综合监控软件平台的熟悉程度，造成联动功能的实际使用率较低，系统集成商可以根据自身软件平台的特点，积极引导用户，培养用户的使用习惯。

对于配置和使用过程中的一些具体操作，可以根据用户的要求进行规范化、标准化、模板化以及模块化的设置和管理，以减少用户操作和配置的复杂程度。

例如，对于灾害情况下（火灾、阻塞、应急等）的联动功能，可将其作为规范化的预案，配置完成后不允许随意修改，使联动功能作为消防联动控制功能的一部分；对于日常的启运、停运等联动功能，可做成模板供用户选择，使用户可根据实际需要在模板的基础上生成自定义的联动功能配置；对于节假日、恶劣天气等特殊情况下的联动功能，可将其细化为不同的小模块，并可以按需要调用模块化的联动功能以生成用户需要的联动功能。

联动功能的执行过程可配置为串行、并行或者分组实现串行与并行的结合，触发的逻辑条件可通过逻辑表达式完成。

图10 联动功能设置界面

3 结束语

地铁综合监控系统中的联动功能已成为综合监控系统的发展方向之一，联动功能深刻体现了综合监控系统降低人工工作强度、提高操作的速度和准确率、缩短紧急事件的处理时间、提高设备控制能力的设计理念。在实际应用中，应充分利用综合监控系统自身的信息集成优势，以“安全第一”为基础，坚持高度集中、统一指挥的原则，设计出与实际运营需求紧密结合、功能完善的联动功能，提高地铁运营服务水平。

[1] 魏晓东. 城市轨道交通自动化系统与技术[M]. 北京：电子工业出版社，2004.

[2] GB50157-2013 地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3] GB50636-2010 城市轨道交通综合监控系统工程设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2011.

[4] 魏晓东. 城市轨道交通综合监控系统总设计思想[J].自动化博览，2006（S2）：39-59.

[5] 张明明. 地铁综合监控系统的联动功能设计分析[J].交通科技与经济，2013，15（1）：117-121.