城市轨道交通综合监控系统的技术发展

张瑞宁 郭冬冬 王瑞宾

【摘  要】在轨道交通大发展的背景下，推动了各种新技术，特别是自动化技术与信息技术在轨道交通中的应用融合，有利于建成从运营自动化、单线路运营到线网运营管理及决策的完整的城市轨道交通自动化集成系统，符合城市轨道交通发展要求。本文主要是从综合监控的内容和目标出发，探讨当前技术发展情况。

【关键词】城市轨道;监控系统;自动化

随着计算机技术、网络技术和自动控制技术的进步，城市轨道交通各专业系统按照自身的技术特点，不同程度地实现了自动化控制和管理，形成了各自的监控系统和网络。为提高城市轨道交通运营管理水平，近年来提出了城市轨道交通综合监控的思想，将车站和控制中心具有相关功能的系统进行集成与互联，达到多专业系统设备共享、数据信息互通、提高运营管理效率的目的。本文主要是对城市轨道交通综合监控系统的技术发展进行探讨。

1、综合监控系统的主要内容和总体目标

城市轨道交通工程的弱电系统主要包括信号系统、传输系统、公务及专用电话系统、无线通信系统、闭路电视系统、广播系统、乘客信息系统、时间系统、火灾报警系统、气体灭火系统、设备监控系统、自动售检票系统、电力监控系统、屏蔽门控制系统等。综合监控系统采用集成和互联的手段，对上述系统进行整合，实现信息互通、资源共享，达到简化系统设备配置、压缩设备用房面积、减少综合投入、提高运营效率、提高应变能力、提高城市轨道交通现代化运营管理水平的目的，并且为优化运营调度和值班模式提供灵活的平台。

设置综合监控系统的总体目标为：保障乘客安全，提供各子系统之间的业务关联和事件联动，提高对事件的反应能力和速度，提供内在的控制协调;保障行车，提供统一的基础数据平台，保证各子系统采用相同的基本运行参数，以行车计划为基础，制定各系统运行计划;提高运营管理效率，提供统一的运行和维护平台，优化岗位设置，避免业务的重叠和交叉，保障设备维护计划与运营计划的协调;节能降耗，在行车组织计划的基础上，提供各系统的协调运行机制，优化设备运行模式，降低能耗，降低运营成本;作为运营线路的信息中心，为城市轨道交通网络化管理和上层管理部门提供统一的信息渠道和接口。

2、综合监控系统的技术发展方向

2.1 與信息系统一体化

绝大部分现有综合监控系统与上层生产调度和计划、质量管理、设备管理、安全管理、办公自动化等管理信息系统是分离的，或者仅有简单的从下向上的单向简单数据传输，无法与上层信息系统融合成为一个有机的统一体。按照发展新型工业和企业信息化的要求，自动化应该是集管理和控制于一体的，它包含低层的控制与高层次的管理自动化。企业信息化对系统的自动化程度提出了更高的要求，它包含了从经营管理层、生产执行层、过程控制层直到现场设备层的全过程，涵盖了从传感器开始到整个系统优化运行的全部低层控制及高层管理。为保证整个控制过程中的所有有用的信息不沉淀和流失，便于实现实时协调，加强对上层决策的辅助支持，应建立全局化的概念，统一信息平台，克服“自动化孤岛”、“信息孤岛”现象，实现管控一体化的无缝集成。

整个系统应采用分层分布式系统结构，软件体系应采用模块化结构，构建为开放的可扩展的系统，以利于系统灵活配置、功能扩展和性能提升，支持企业可持续的业务流程重组，适应企业的改造与升级。综合信息管理系统中包含了实时控制信息和业务管理信息，系统应保证两类信息严格分开处理，防止互相干扰或影响。可在统一数据管理系统和数据服务软总线基础上，构建专业化的应用数据库、以实时监控为主的实时数据软总线和以运营管理为主的管理数据软总线。专业化应用数据库包括设备数据库、实时数据库、历史数据库、报警数据库、地理信息数据库、决策支持数据库、多媒体流数据库等，这些数据库逻辑上形成统一的完整数据库，为整个系统提供基础的数据服务功能，物理上可独立管理和维护，互相之间通过数据软总线进行信息交换和协同处理。系统中以实时监控为主的应用将主要通过实时数据软总线进行通信，可确保这些应用的实时性和高可用性;以经营管理和运营优化为主的应用将主要通过管理数据软总线进行通信，获取管理所需的基础设备数据和现场运营数据，可确保这些应用所需的大数据量通信和数据挖掘优化运算。在进行综合监控系统和上层管理系统的一体化架构设计时，还必须考虑如何复用企业现有的或已有的应用系统，以保护了现有的IT基础建设投资。

2.2 安全系统

安全是指不因人、机、媒介的相互作用而导致系统损失、人员伤害、任务受影响或造成时间的损失。目前国内的综合监控系统大都没有按照安全相关系统进行设计和建设，缺乏系统的安全分析、危害识别和安全管理。随着综合监控系统的进一步发展，综合监控系统的安全性越来越得到重视和关注，安全问题不解决也将制约综合监控系统的发展和提升。IEC61508国际标准规范了电气/电子/可编程电子安全相关系统软硬件生存周期的各个阶段的任务和目标，提供一个制定安全需求规范的方法，是进行轨道交通安全评估和论证重要的参考标准。在轨道交通领域，欧洲以IEC61508标准为基础，吸收该标准的精髓，制订铁路行业标准。

2.3 移动智能系统

目前专网和公网无线通信技术已经非常成熟，并广泛应用各类自动化和信息化系统中。在城市轨道交通行业应用中，基于TETRA（Terrestrial Trunked Radio，即陆上集群无线电）的数字集群通信技术已在列车运营管理和控制系统中广泛使用。通过融合现有综合监控系统和移动通信系统，可为城市轨道交通的日常运营管理提供行车、电力和环控的本地和远程调度服务，以及移动维修调度、客流分析、节能分析、无线应急指挥等服务。综合监控系统通过深度集成无线通信系统，能实现现有综合监控系统的可移动化和远程服务能力，从而改变以往系统只能在车站和中心调度室固定终端上操作和使用的缺点，发挥移动增值独特优势，针对地铁维修人员提供移动维修功能，针对地铁火灾等紧急情况下提供应急预案管理、指挥和决策辅助功能，针对地铁调度人员和管理人员等提供基于平板电脑、智能手机或微型面板的移动监控终端，实现移动办公，有利于提升系统的智能化水平。

3、新型城市轨道交通综合信息管理系统

为适应城市轨道交通综合监控系统的技术发展，相关公司提出了新一代城市轨道交通综合信息管理系统MACS-I2SCS的系统框架，从架构上建立信息集成统一架构，从技术上整合SCADA和管理系统，采用以服务为中心的SOA系统体系结构，通过SOA连接器可方便地把第三方系统或现在系统集成起来。在新一代城市轨道交通综合信息管理系统，建立自动化和信息化集成体系框架和接口规范，易于整合现有软件资产，提高软件复用性，降低成本，并且也为未来的扩展留下了空间。借助于系统平台，可实现管控一体化，可在以下方面显著扩展综合监控系统的范围和智能化：集成地理信息GIS数据，实现人员定位和资源优化组织，可以在地图中按地理位置显示现场设备对象，直观清晰地显示各个车站和整条线路的概览，从而可以对整个城市轨道交通综合监控系统进行轻松便捷地监视;集成视频数据，通过智能视频分析结合GIS数据，可实现在重大公共活动、上下班高峰期或紧急事故情况下的换乘站、交通枢纽人流密度管理和人流安全疏导;基于HTML5实现决策支持系统DSS，提供应急预案的管理和执行功能，在发生紧急情况时可以帮助操作人员做出决策;安全可靠的通讯网络和统一协调的多模式信息发布。

采用综合监控系统对弱电系统进行有机的集成，是城市轨道交通建设的发展趋势，也会为优化运营调度和值班模式提供灵活的平台，是一项减少综合投入，提高运营管理效率和应变能力的重要举措。本文对城市轨道交通综合监控系统的技术发展展开探讨，为相关人员提供理论参考。

参考文献：

[1]于鑫，张铭，白丽.城市轨道交通建设安全监控预警系统研究[J].铁道运输与经济，2017，39（06）：87-92.

[2]王乾坤，王淑嫱，万畅，周华杰.城市轨道交通施工安全监控管理信息系统的研究[J].武汉理工大学学报，2010，32（07）：147-151.

（作者单位：郑州地铁集团有限公司）