基于运营管理的沈阳地铁综合监控系统构建思考

李爱华

（沈阳地铁集团有限公司运营分公司，辽宁 沈阳 110141）

0 引 言

目前，国内已建成和在建的北京、上海、广州、深圳、杭州、重庆和西安等地铁中的大部分线路设计都采用了综合监控系统[1]。但是，东北地区已开通运营的沈阳地铁1号和2号线、哈尔滨地铁1号线、大连地铁1号和2号线、长春地铁1号线，仍在使用电力监控系统（PSCADA）、环境与设备监控系统（BAS）、通信系统、列车自动控制系统、自动售检票系统（AFC）和防灾报警系统（FAS）等分立系统。因此，本文重点针对地铁网络化运营是否需要在新建地铁线路设置综合监控系统的问题展开讨论。

1 国内地铁综合监控系统发展概况

国内综合监控系统的发展大致分为四个阶段。第一阶段（1999年前），当时没有“综合监控系统”这一概念，采用的是BAS、FAS及PSCADA分立系统。第二阶段（1999-2005年），以深圳地铁一期工程为代表的地铁线路，在行业内确立了BAS和PSCADA综合监控系统的地位，由此出现了“轨道交通综合监控系统”这一专有名词。这个阶段只有深圳和北京等少数地铁公司采用了综合监控系统。第三阶段（2006-2010年），综合监控系统得到了蓬勃发展，国内大部分地铁线路采用了综合监控系统，如广州地铁、深圳地铁、北京地铁、上海地铁、成都地铁及重庆地铁等，且集成范围越来越广，集成内涵越来越深。第四阶段（2011-至今），《城市轨道交通综合监控系统工程设计规范》（GB 50636-2010）和《城市轨道交通综合监控系统工程施工与质量验收规范》（GB/T 50732-2011）于2011年10月1日发布施行，以国家规范的形式确立了综合监控系统的地位[2]。下面主要对上海地铁和广州地铁的综合监控系统发展历程进行简要介绍。

上海地铁综合监控系统建设可分两个阶段。第一阶段，上海地铁15条开通线路仅7号线和10号线设计了综合监控系统。其中，7号线为同济大学、上海申通集团及相关单位设计院共同推进的上海科教兴市项目，是上海地铁运营管理经验的结晶，其按运营需求进行设计。上海地铁10号线是一个独立的运营管理架构，其管理架构与其他线路不同，是对运营管理模式的创新。10号线综合监控系统是为配合无人驾驶线路管理要求而设计的。第二阶段，为满足2020年路网发展需要，上海地铁正在进行网络化顶层设计，建设“3C”大厦与数据控制中心，按照车站级、线路级和网络级要求设计，在8号线三期、9号线东延线及14号线等后续所有线路建设综合监控系统。

广州地铁综合监控系统发展分五个阶段。第一阶段，2003年3号线首次实施综合监控系统，主要面向运营调度和车站值班人员。第二阶段，2005年5号线首次实施深度集成PSCADA和BAS的综合监控系统，增加了适应维修功能的集中告警子系统。第三阶段，2008年亚运会APM等三条线路全面实施综合监控系统，其中APM线按车站无人值守与列车无人驾驶要求进行设计，监控和联动功能包括远程开关车站、车站全覆盖视频监控及大量远动设备视频等。第四阶段，2011年6号线设计增加能耗采集和分析功能，考虑了线网指挥中心对线路数据的要求。第五阶段，2013年广州线网指挥中心应急指挥平台启动实施，对综合监控系统的接入提出了新要求[3]。

2 综合监控系统优缺点分析

2.1 综合监控系统的优点

综合监控系统是在传统分立系统的基础上建立而成的，为地铁运营管理提供了一个统一且高效的调度指挥平台。优点有以下几方面：（1）实现了系统间的资源共享、互联互通以及设备系统的集中管理和维护；（2）为紧急情况下事件的处理提供了及时的信息；（3）在同一平台为不同人员提供相应的信息。

2.2 综合监控系统的缺点

综合监控系统在运营管理方面也存在一些不足，如管理架构与技术架构不匹配，运营和建设单位的需求矛盾，投入使用的综合监控系统设计不适合运营组织架构，出现管理架构与技术架构不匹配的问题等。特别是运营成熟的地铁公司，存在管理模式僵化的问题，且短期内难以改变。各分立系统维护人员无法减少，还需单独增加综合监控的维护维修人员，管理界面需重新划分。虽然系统已集成，但管理没有随之整合，仍按照分立系统模式进行管理，出现了生产力和生产关系不协调和不匹配的情况，无法充分体现技术发展给管理带来的便利。

岗位合并和人才培养难度增大。从运营使用角度看，综合监控系统的服务对象是控制中心的行调、电调、环调、维调、总调和车站控制室的行车值班员。随着综合监控系统集成度和自动化程度的提高，地铁工作人员的综合能力也需要提升，培训后才能考虑相应岗位的合并。

3 构建综合监控系统的思考

沈阳地铁1号、2号线采用的PSCADA和BAS也是分立系统。综合监控系统作为新技术，第一次应用于沈阳地铁建设，对它的认识尚处于探索阶段，运营需求尚不明确。为此，借鉴上海地铁、广州地铁的工程建设、运营使用和设计经验，结合沈阳地铁网络化发展需求，对沈阳地铁综合监控系统的设计定位和运营管理需求进行了如下思考。

3.1 构建综合监控系统的原则

综合监控系统采用两级管理与三级控制方式，即控制中心、车站两级管理，控制中心、车站与就地三级控制。PSCADA与BAS系统采用集成于综合监控系统的设计方案，其车站级与中央级软硬件功能由综合监控系统统一实现。各子系统具有独立的现场网络，连接现场设备。当综合监控系统出现问题时，各子系统可独立运行。综合监控系统在考虑本线需求的同时，还需为其他线路的互联预留容量。优先选择高可靠性设备，保证系统能全天候运行。

3.2 系统基本功能

控制中心功能：（1）监控全线各车站的电力、通风、空调、火灾报警、闭路电视、广播、排水、照明及自动扶梯等设备的运行状态，并提供事故报警；（2）与中央ATS（列车自动监控系统）接口，接收列车在隧道内的位置信息；（3）与中央时钟接口，接收主时钟信息；（4）与防灾报警系统接口，在发生灾害时启动灾害模式；（5）一级告警进行系统推图（防灾报警系统和电力监控系统）。

车站控制室功能：（1）监视电力系统设备运行状态，并提供事故报警；（2）向控制中心传送设备信息，并执行其命令；（3）接收防灾报警系统信息，并按灾害模式运行。

表1 综合监控系统集成与互联情况

3.3 系统的集成和互联

沈阳地铁9号线、10号线综合监控系统集成电力监控系统（PSCADA）、环境与设备监控系统（BAS）、界面集成站台门（PSD）、感温光纤、吸气式感烟探测系统、乘客信息系统（PIS）、广播系统（PA）、闭路电视监视系统（CCTV）、互联火灾报警系统（FAS）、信号系统（ATS）、自动售检票系统（AFC）、时钟系统（CLK）及门禁系统（ACS）的详情，如表1所示。

3.4 建立多系统信息联动机制

从车站和控制中心调度角度出发，综合不同系统间的要求，设计并实现系统联动，以提高地铁运营的安全性，协调各部分提高应急处理能力，减轻紧急情况下运营人员的工作压力，避免发生操作错误，降低劳动强度。结合沈阳地铁车站变电所采用的无人值守管理模式，为快速、准确定位故障设备，实时了解现场具体情况，远程分析故障原因，缩短故障抢修时间，在变电所增加球型摄像机，以便于对开关柜等重点设备进行实时监控，并通过综合监控系统实现与摄像机视频画面的联动。当车站内某区域发生火灾报警时，报警点可与视频画面联动实现定位报警，及时发现火情，保障人员安全，降低财产损失。重点换乘站引入实时客流监测系统，通过传感器识别车站异常客流情况，提高安全预警能力，具体如图1所示。

图1 消防报警联动功能图

3.5 集成在线监测系统

沈阳现有地铁线路的设备系统使用的UPS（含蓄电池）具有品牌多、数量大及安装位置分散的特点，由此造成UPS（含蓄电池）维护管理难度高、维护成本大。针对此类问题，为提高重要系统在线监测能力，降低事故隐患，从设备维修角度对重要设备系统增加了电源远程监测功能，并将信号转辙机等关键部件和机房环境实时监测功能纳入综合监控系统中，以提高设备的维修预警能力，详情如图2所示。

3.6 建立应急预案联动机制

从应急管理角度，将网络化应急预案进行组态编程导入综合监控系统，对预案启动的自动提示条件进行设定，将相关信息及数据上传到控制中心，并通过短信与APP传送给地铁公司领导，为高层决策提供第一手资料。

4 结 论

通过对各地地铁的调研和学习，从宏观和微观角度认识综合监控系统，结合沈阳地铁网络化运营管理需求，提出了基于PSCADA和BAS系统集成的综合监控系统设计方案，提升了自动化系统集成度，实现了各系统间的信息共享和协调互动，满足了网络化运营和应急管理需求。