城市轨道交通综合监控系统网络组成及实施初探

杨青

（南昌市建筑科学研究所 江西南昌 330000）

引言

城市轨道交通综合监控系统简称ISCS，该系统的组成和实施，能够促进城市轨道交通运营管理的顺利开展，为数据传输提供载体，对于服务高效化与安全化的实现也具有重要意义。随着城市化建设进程不断加快，城市轨道交通线路建设力度也明显加大，综合监控系统作为城市轨道交通线路中的重要组成部分，其组成与实施的科学性直接关系着城市轨道交通的运行与后期管理，因此探讨城市轨道交通综合监控系统的组成与实施，具有一定现实意义。

1 城市轨道交通综合监控系统的网络组成

城市轨道交通综合监控系统的价值在于，满足轨道交通运营管理过程中的调度与维护需求，从行调、环调、维调和总调度等环节入手，增进信息良性沟通，为行车安全提供支持条件。通过城市轨道交通综合监控系统的稳定运行，来对系统设备进行全面监控，降低报警信息所造成的不利影响，促进城市轨道交通综合监控系统应用价值的最大化发挥。城市轨道交通综合监控系统以移动设备和固定设备作为监控对象，移动设备是指运行中的列车，固定设备则是指车站与控制中心设备等。

从物理角度来进行划分，可将城市轨道交通综合监控系统划分为控制中心级局域网、通信区间主干网、车辆段级局域网、子系统现场网络等。在整个城市轨道交通综合监控系统中，ISCS主体、环境与设备监控系统BAS、闭路电视监视系统CCTV、广播系统PA以及门禁系统ACS等都是系统中重要的组成部分，外部系统专业包括电力监控系统、屏蔽门系统、火灾报警系统、防淹门系统等，在控制中心的指挥下，通过各系统的协调作用，来维护整个城市轨道交通综合监控系统的正常运行。

从应用类型角度进行划分，可将城市轨道交通综合监控系统划分为主干层、局域层和现场控制层。其中，主干层网络负责对控制中心、车站以及停车场等进行连接，由通信承包商负责实施，一般通过节点交换机千兆电口与OTN实现对接。局域层网络属于中心ISCS、TMS、DMS以及NMS的局域网，以以太网交换机和FEP作为核心设备，在以太网口和单模光口的作用下实现上下有序连接。CCTV和PIS系统运行过程中，由于数据流量较大，因此以太网通道主要由通信专业来实现，可将CCTV、PIS和PA局域网增加于局域层网络中。现场控制层属于子系统执行层上网络，其主要价值在于，在工业控制网络或现场总线的作用下，通过PSCADA、BAS系统等来实现控制。

2 城市轨道交通综合监控系统的网络搭建

2.1 车站级局域层网络硬件设备组成

在城市轨道交通综合监控系统中，车站级局域层网络采取交换式以太网，具有冗余性，一般为100/1000m为基本模式，其中，以太网交换机和FEP是主要硬件设备，分别设置千兆电口、百兆电口和百兆单模光口，分别满足主干网、车站服务器、BAS系统PLC以及ACS等的连接及传输需求，FAS、CCTV、PIS等展业的互联需求，可通过FEP设置百兆电口及串口来实现。

2.2 车站级局域层网络物理线缆

网络线和单模光纤是局域层网络的常用线缆状态，其中，网络线即超五类8芯屏蔽双绞线满足交换机与主干层网络接口、服务器、FEP等之间的连接，结合路线实际长短情况，可网络线来实现交换机与BAS系统PLC、复式工作站的连接，也可通过单模四芯光缆来实现交换机与PSCADA之间的连接。除此之外，网路线可满足FEP与FAS、PA、PSD的连接需求。

2.3 车站级局域网搭建

为促进城市轨道交通综合监控系统的稳定运行，在实际搭建过程中要明确车站级局域网的搭建前提，确保组装并安装综合监控硬件设备后，安装互联系统各网络硬件设备，之后可局域网络之间互联可通过物理线缆来实现。车站级局域网络的搭建前提主要体现在以下两方面：

（1）在安装综合监控网络硬件设备方面，要以以太网交换机和FEP作为硬件设备，于车站综合监控设备室的ISCS网络机柜内进行组装，确保硬件设备保持分层排列状态。在安装互联系统网络硬件设备的过程中，于相应设备室内安装主干网OTN、CCTV交换机、ACS交换机、PA接口控制器等，促进其与车站交换机和FEP实现网络互联，从而满足城市轨道交通综合监控系统的运行需求。相关设备所安装具体设备室情况，如表1所示。

表1 相关设备所安装设备室分布信息表

（2）对于外部物理线缆来说，在不同长度的线路下，车站级以太网交换机、FEP与互连设备接口之间的局域网连接主要通过超五类8芯屏蔽双绞线来实现，也可通过单模四芯光纤来实现。

3 城市轨道交通综合监控系统的实施

在城市轨道交通综合监控系统网络搭建完成后，需明确具体实施过程，通过交换机VLAN划分、IP设置、路由设计和网络测试这几个流程，确保在网络作用下系统数据流能够有序逐层传输，促进城市轨道交通综合监控系统应用价值的最大化发挥。

3.1 交换机VLAN划分

城市轨道交通综合监控系统的实施过程中，网络逻辑设计的价值在于改善管理成效，维护网络安全运行，因此需要对虚拟网进行科学划分，也就是交换机VLAN划分。虚拟网技术的原理在于，通过分离物理基础设施与网络逻辑基础设施，便于网络管理人员对虚拟网进行建立和重构，并确保操作的动态新与便捷性，通过适应局域网络变动来提高网络管理成效，并确保网络管理的经济性与可行性。在城市轨道交通综合监控系统实施过程中，以端口为基础的静态VLAN能够促进交换机VLAN划分的顺利实现。

就主干层的双环网来看，于A网和B网分别设置VLAN，二者ID存在一定差异，A环网与B环网下交换机所设置VLAN相同，通过此种方式从屋里链路和逻辑链路两方面令A环网和B环网达到隔离状态。局域层方面VLAN的划分过程中，为避免局域网内子系统相互干扰，并致力于提高网络交换质量，可充分发挥以太网交换机的实际作用，通过缩小设备间广播域并调整子系统内广播包数量来满足不同规划的VLAN需求。在这一过程中，在网络技术支持下，车站交换机与FEP实现互联，在交换机方面，服务器、BAS PLC、打印机等端口都能够与FEP方面的PA、PIS、FAS等端口保持相同的VLAN段，这也就是所谓的ISCS VLAN。车站交换机与FEP VLAN划分情况，如表2所示。

3.2 IP设置

在科学划分交换机VLAN并明确各端口VLAN状态后，明确本VLAN内设备网关，并准确设置相应IP。IP设置过程中，车站网段号以IP地质中的第三位X来表示，以0表示控制中心ID，从第一个车站向后依次递增设置，令第一个车站为1，第二个车站为2，以此类推到最后车站。就ISCS网络来看，其中分为A网和B网，以A网IP为基础，B网IP设置中增加100，也就是A网中的第三位X，B网中表示为1XX。就交换机上端口IP设置来看，在OTN方面，A网IP设置为192.168.X.254，则B网IP设置为192.168.1XX.254。在ISCS方面，A网IP设置为10.1.X.254，B网IP设置为10.1.1XX.254。同理，分别对ACS通道、PSCADA、主变PSCADA中的A网和B网IP进行合理设置。在FEP方面，端口IP设置也具有一定相似性，以CCTVIP设置为例，A网IP为10.2.X.1，B网IP设置为10.2.1XX.1。同理，分别对PA、PIS、PSD、FAS中的A网和B网分别进行IP设置，以确保城市轨道交通综合监控系统正常运行，促进其使用性能的有效发挥。

3.3 路由设计

城市轨道交通综合监控系统实施过程中，要在科学设置IP的基础上，对路由进行设计，结合主干层各网络节点的实际互访需求开展综合分析，以中心、车站、车辆段级停车场作为重要节点，当节点存在互访需求时，令OSPF保持开启状态，建立开启协议，确保开放式最短路径优先，在构建动态路由协议后，充分发挥协议作用来促进节点互联的顺利实现。就城市轨道交通综合监控系统实施的整个过程来看，局域层各节点系统的相互访问，主要通过两种方式来实现：①通过ISCS系统与外部PSCADA的数据交换来满足节点系统之间访问需求，但由于ISCS系统与外部PSCADA之间VLAN存在一定差异，IP地址所处网段不同，因此在节点系统之间相互访问的过程中，实际连接需要充分发挥三层静态路由协议的作用，从而达到良好的相互访问效果。②通过ISCS与其他系统之间数据交换来实现节点系统之间互相方位，包括BAS、CCTV、PIS、PSD、ACS等，在节点系统相互访问的条件下，VLAN相同，但IP地址所属网段不同，因此在实际连接过程中可采取两层直连的方式，以达到理想的局域层节点系统之间访问效果。

4 结语

总而言之，城市轨道交通综合监控系统在城市轨道交通线路建设中扮演着重要的角色，随着城市化建设的不断加快，城市轨道交通综合监控系统也将受到高度重视，相关研究也将不断深入。未来城市轨道交通综合监控系统网络组成将趋于安全化和合理化，为城市轨道交通综合监控系统的顺利实施提供有利条件，进而提升后期运营管理成效。