悬挂式单轨交通综合调度自动化系统集成方案研究与设计

秦俊非

(中铁建电气化局集团第一工程有限公司 河南洛阳 471000)

1 引言

随着高速铁路、城市轨道交通四电系统的集成化、自动化和智能化不断发展，“四电”技术的大幅度革新为传统悬挂式单轨系统性能提升创造了必要条件，而悬挂式单轨交通设施作为一种轻型、低速、中型运量的新型公共交通形式，未来是城市立体式、一体化、多模式的城市公共交通体系的必要组成部分，与传统巴士、城轨等其它公共交通形式形成优势互补、有益补充和完善，具有巨大的市场潜力。目前悬挂式单轨交通系统的弱电系统的自动化、智能化、标准化技术的研究还有诸多空白[1-3]，本文根据悬挂式单轨交通的特点，设计了综合调度自动化系统集成系统，以行车为核心，深度集成ATS、车辆、综合监控、设备维护管理等系统功能，按中心、车站、车辆基地、列车进行配置，信号系统与综合监控系统深度集成，联动协同顺利完成悬挂式列车运行各个环节的全自动化运转管控，同时将火灾自动报警、广播、视频监控、乘客信息PIS、时钟CLK、自动售检票AFC、门禁等系统与综合调度自动化系统互联，可互联通信系统集中告警等监控信息，具有成本低、管理高效、运营简单、技术先进等特点，可推动新型轨道交通技术的发展和产业化。

2 多制式轨道交通的不同应用场景分析

悬挂式单轨交通系统既不同于高速铁路大而全的制式，又区别于传统地铁、轻轨、有轨电车等城市轨道交通，根据各种制式轨道交通进行应用场景分析如表1所示[4-7]。

表1 多制式轨道交通应用场景分析

通过其应用场景分析，其弱电系统设计应具有以下特点：

(1)建设投资小。悬挂式单轨的建设环境一般为旅游景区或城市主要交通连接线，建设成本低。

(3)运营相对简单。运营没有地铁复杂，线路相对独立，线路设置也比较简单。

(4)施工难度大。需要在梁体或墩柱上进行安装，有的还需要进行预埋预设，安装难度大。

3 系统设计思路及原则

悬挂式单轨交通综合调度自动化系统的设计以实现轻量化、全自动化运营为目标，构建以行车为核心的综合调度指挥系统，依据应用场景分析，以下四点为设计思路及原则：

(1)成本降低。所有系统集成，服务器和存储设备、网络设备共用共享，数量节约大概25%(PSCADA/BAS/ATS/综合监控/网管，PIDS/CCTV/PA/调度电话，网络设备共用)。

(2)管理高效。所有系统成为内部系统，简化业主的系统接口管理工作量，直接降低建设管理的人力资源数量和技术要求。

(3)运营简单。中心电调、行调、环调、维调、总调岗位合并，减少运营人力需求；系统设备维护功能一体化智能化，降低维保人员数量，大幅提高维保效率。

(4)技术先进。调度、监测、管理一体化，是轻型轨道交通弱电发展趋势，票务系统与全域旅游票务联动，是轻型轨道交通和旅游线路的样板工程。

4 总体方案

该系统(见图1)以实现全自动化运营为目标，构建以行车为核心的综合调度指挥系统，深度集成了ATS、PSCADA、BAS，界面集成PA、CCTV、PIS，其中PA和PIS一体化设计，并与ACS、CLK、AFC、PSD、FAS、车辆TCMS、UPS等互联互通[8-9]。

(1) 添加生物炭可以改变土壤容重、饱和含水量、毛管孔隙度、田间持水量及水分蒸发量，随生物炭含量的增加，土壤容重与饱和含水量表现出相反的趋势，而毛管孔隙度和田间持水量则表现出相同的趋势。

图1 系统总体方案架构

(1)采用全自动化运行信号系统，并以行车指挥为核心，实现多业务深度融合，实现对车、电、机的统一监控。

(2)采用统一的软、硬件平台，统一的网络，统一的人机界面，实现统一的运营指挥和统一的维护调度。

(3)正线车站不设控制室，实现中心扁平化一级管理，和中心、现地两级控制，具备本地和远程干预能力。

(4)全面的智能化车站设计，实现智能化车站管控和乘客自主化管理，实现无人值守的车站运营模式。

(5)多业务数据深度融合，实现智能化运营管理、维护，节能化运营。

5 系统主要功能构成

5.1 自动列车监控功能

采用了轻量型CBTC系统+车辆CCTV监控系统来进行列车运行状态检测[10-11]。

轻量型CBTC系统采用正线ZC和联锁一体化，去除了传统联锁系统、计轴系统、信号机、动态应答器以及大量的轨旁信号线缆，大大降低了项目成本以及轨旁信号设备的施工难度。

为提高列车安全性配置车辆CCTV功能，实时动态监控列车前方障碍物，并与轻量型CBTC系统形成联动。

5.2 通信集中告警功能

综合调度自动化系统在OCC和通讯集中网管系统互联互通，通讯集中网管系统向综合调度自动化提供通信传输系统、民用通信、专用通信、无线系统、CCTV监控系统、广播系统、CLK系统、供电及UPS系统的整体工作情况。综合调度自动化系统还负责主要设备报警和故障情况的信息选择、筛选以及显示。

5.3 联动功能

综合调度自动化系统能按各不相同子系统相互间的联动要求，设计并全面实现必要的系统之间的联动，并全面提高运行操作的安全性能，不断改进各个专业相互之间的协调，进一步提高应急处理操作能力，减少突发状况下操作管理人员的工作心理压力，避免出现无谓的操作偏差，减低劳动量。

联动分类包含了：全自动联动、半自动联动、手动联动、火灾自动报警火灾联动的特殊处理。

5.4 网络管理系统功能(NMS)

网络管理系统(NMS)是综合调度自动化系统的“管理中心”，支持TCP/IP和SNMP标准，负责对综合调度自动化系统所属服务器、工作站、各个子专业所属服务器、工作站、交换机等网络设备进行统一的管理和维护。网络管理功能包含网络管理、网络监控、故障报告、事件记录、统计报表、系统配置功能、监控功能、报警管理功能、在线自诊断、故障定位功能、软件在线功能(含编辑、维护、修改、扩展)。

5.5 设备维护管理系统功能(DMS)

设备维护管理系统用来对控制中心、车站内各种类型基础设备(比如电力监控系统和环境与设备监控系统所监控的基础设备)进行维护和管理[12]。

6 硬件集成方案

6.1 方案一

中心采用超融一体机，用超融合一体机替换各专业中心服务器、磁盘阵列和服务器之间通信的交换机，并使用超融合架构提供的虚拟化方法，虚拟出各专业逻辑服务器，不破坏各专业原有的软件部署方式。

6.2 方案二

车站和车辆段采用分立服务器方案，各专业在车站和车辆段部署的服务器，采用各系统原来的分立服务器部署方式。

7 软件集成方案

综合调度自动化系统采用的操作系统为稳定、安全、可靠的UNIX或LINUX系统，采用的数据库系统为开放的、主流的商用关系型数据库，并采取冗余架构，数据库的容量支持动态可扩充性。

7.1 界面集成方案

人机界面集中显示，实现各专业统一的人机界面，人机界面集成后可在彼此界面中进行设备状态互显，也可以单屏、两屏、三屏显示ATS控显界面，并且任意两屏或三屏之间ATS控显界面实现无缝动态拼接显示，实现统一的权限管理等。

通过人机界面之间，以及人机界面和后台服务之间进行数据交互。

技术实现方式：ISCS人机界面HMI以动态库调用的方式在中央显示区域调用显示ATS控显界面，ATS控显界面区域的所有显示、控制等输入输出都为ATS实现，其他由ISCS实现。

7.2 服务端集成方案

服务器端各专业软件通过通信协议的方式，交换信息和数据。

方案采用的超融合架构，在统一的资源池中，虚拟出原来各专业服务器，因此，各专业服务器的软件部署模式不变。

8 结束语

本文对比分析了多种制式轨道交通的应用场景，根据悬挂式单轨交通的特点及应用需求，设计了一种集成化程度高、灵活性强、建造成本低等优点的综合调度自动化系统，集直观、互动、回溯、预测和智能寻检等功能于一体，利于可视化和精细化管理，可实现运营管理的高效、精准和事前预判，是一种具有良好推广价值的悬挂式单轨弱电系统集成解决方案。