现代有轨电车弱电系统集成方案研究

孙昊天?黄荣

内容摘要 在充分考虑有轨电车运营管理的业务特点及应用系统集成的基础上，研究基于信号控制的“弱电集成”系统，通过骨干网和无线通信网络的综合承载、系统联动机制和综合调度平台等技术实现运营和维护人员对信号系统、PSCADA、BAS、AFC、PIS、PA、CCTV等弱电系统的统一操作和管理，及时获得全线所有专业系统的综合信息。

关键词 有轨电车 弱电集成系统 综合承载 综合调度平台

1 引言

本次研究过程中，拟对有轨电车弱电原本彼此独立的各子系统进行集成，从而形成适应有轨电车运营需求的高度集成、运营维护友好、节约投资的弱电集成系统，基于云计算、综合承载、数据库等技术将原本复杂独立的各子系统有机融为一体，从而形成功能集中，软硬件架构精简的有轨电车弱电集成系统，做到对行车、设备、乘客、环境的综合智能化管理，提高有轨电车综合调度效率，有利于推动有轨电车建设。

2 有轨电车弱电集成系统方案

2.1 弱电集成系统需求与架构

弱电集成系统需求：①有轨电车系统构架简单，有必要对信号系统、综合监控系统、通信系统做集成，将本增效。②运营操作的需要，有轨电车系统车站实行无人值守，对信号、车辆、车站设备等线路操控需要有完整的辅助手段，保证中央对现场情况的了解。③对突发情况的高效处置依赖于运控系统为其提供融合高效的监控界面和信息智能分析能力，快速高效组织、设备修复、灾害救援和人员疏散。④设施设备状态监测，安全感知维护，运维一体化管理模式需求[1]。

弱电集成系统架构分为3层：应用层、平台层和设备层。

在应用层主要实现有轨电车的综合调度及运维，包括以下内容：①行车调度：信号监控、行车计划管理、列车运行监督、路口信号监控;②综合监控：电力监控、PIS、PA、CCTV、FCS、通信;③综合运维：设备管理、维修流程、运营分析、应急指挥。

平台层包括：①调度运维：对有轨电车线路信息进行实时监控，并与社会交通相联动根据客流密度变化调整有轨电车的运营计划，实现最优调度方案;②乘客：通过站台、列车内设置LCD屏和广播系统设备，乘客可及时了解有轨电车车辆的位置和到站信息;③有轨电车司机：通过设置车载监督系统设备，在人工驾驶的情况下实现列车的高效、安全控制，充分發挥司机控车的能动性，并结合线路情况，在特殊地段（如道岔区域）辅助司机完成安全控车。

2.2 弱电集成系统功能

弱电集成系统除了完成其集成各系统的功能外，还有以下新增功能：①系统间联动功能。弱电集成系统在承载各系统既有功能基础上，充分考虑系统融合，通过数据共享、功能共享、界面共享实现联动;②数据共享功能。系统基于信息网络化技术、云计算及大数据、实现信息流的互联互通，并应用于现代有轨电车系统，从而更好地使现代有轨电车项目服务于城市的公共交通领域，提高其运营调度效率，可以让市民享受到实时更新、高效便捷的公共交通信息服务;③可视化管理功能。综合运维系统是弱电集成系统的中枢神经系统，通过对各个系统综合信息的收集、处理和利用，以数据呈现、整合和挖掘等方式，为调度控制中心的管理者提供“数字化、全面化、效率化”的可视化管理平台。

2.3 弱电集成系统方案

2.3.1 界面集成方案

界面集成方案主要是将有轨电车弱点系统在界面层进行集成。通过综合运营管理软件平台对各系统在不同应用场景下硬件设备需求进行分析，将服务器、存储空间、工作站及通信带宽等资源进行科学合理的分配。并采用高性能、高可靠性服务器，通过虚拟化技术，按计算资源需求灵活分配主机设备，灵活响应不同类型业务，实现各种应用服务器功能。

该方案下，ATS、CCTV、PSCADA、PA、AFC、FAS、车辆等以界面集成、接口方式实现系统集成，形成以行车指挥为核心的综合运营管理系统，对行车、电力监控、火灾报警、售检票、综合通信系统进行监控，及时了解掌握电车运行状态及设备运转情况，实现设备资源、人力成本统一管理，达到整合调度中心智能控制系统目的，用户界面操作简洁，联动性强，方便调度员处理各类突发事件，为后期运营大大节省设备和人工成本。

2.3.2 深度集成方案

（1）集成管理。通过建立标准的、统一的、开放的系统集成平台，将列车运行监控、供电监控（PSCADA）、车载超级电容监视、视频监控（CCTV）、乘客信息（PIS）、广播（PA）、电话、无线（RC）进行深度集成，考虑到售检票（FCS）系统涉及费用管理，保留其相对独立性。

（2）硬件整合。控制中心服务器统一设置数据库服务器，应用服务器，网管及病毒库服务器等。控制中心存储设备统一设置，为各子系统划分独立的存储空间。设置统一的公务电话、调度电话、无线调度台。

（3）综合联动。通过集成平台，以前各分离的子系统，现在可以共享数据，各系统间通过信息共享，提供强大的联动功能，从而提高了突发事件的处理能力，为安全出行提供了保障。系统在统一数据平台的基础上以车站、车载显示及移动客户终端为媒介向乘客提供信息服务。确保乘客通过正确的服务信息引导，安全、便捷地乘坐有轨电车。系统联动分为全自动、半自动和手动3种。

（4）用户自定义联动功能。综合调度管理子系统提供了灵活的在线联动功能开发工具，用户可以根据运行需要，灵活地设计各种类型的全自动、半自动和手动联动，并可以对联动功能在线进行功能的扩充、编辑、修改、完善。

（5）综合通信、信号、施工统一招标。综合通信、信号及施工统一招标优势在于，业主单位只需安排一名专业负责人管理整个通信信号专业及施工。所有具体事宜由集成商进行统一筹划，业主代表辅助与集成商项目经理及施工负责人沟通，协调外部接口。

3 弱电集成方案的优点

（1）统一设置硬件设备，节约系统投资。有轨电车弱电系统进行集成后，各子系统服务器统一考虑，最大程度地共享利用（如系统的数据库服务器、办公系统的服务器、网系统网络管理的服务器、综合维护服务器）。同时，对于工作站和存储相关的设备，将调度工作站、维护工作站、网管工作站设置后让各子系统实现共享使用，在简化系统架构的同时也有效控制了投资成本。

（2）角色适配人机界面。根据用户角色定制主画面显示，设定显示内容和层次，过滤次要信息避免干扰。行调/电调等传统调度岗位画面设置与原有系统兼容一致。

（3）信息融合互显。弱电集成系统在承载各系统既有功能基础上，充分考虑系统融合，通过数据共享、功能共享、界面共享实现联动。例如，在行调画面显示供电区段状态、显示车站客流、显示火灾告警及区间风机。BAS画面显示站台设备和列车信息，在BAS区间风机画面显示区间列车信息等。并可以实现综合操控，如在行调画面快捷发起PIS和广播操作，发布运营变更;在行调/电力/机电等画面快捷发起相关区域视频调阅。

（4）减少系统维护工作。通过设置统一的网络管理及设备维护系统，对所有弱电设备进行统一的维护管理。并可以引入智能诊断和预警分析专家系统，减缓一线工区运维压力，便于对故障做出合理快速反应。各种维护信息联动分析故障，避免跨设备跨系统查找。故障处理统一由集成平台分析，减少各系统间沟通时间。

4 结语

本研究推荐采用深度集成方案，实现将原来分立的各个系统进行统一规划、统一建设，基于统一的硬件平台及软件平台及云计算数据库等技术，把原本架构复杂，互相独立的各子系统进行集成，为用户提供一套集行车指挥、设备监控、决策支持于一体的弱电集成系统平台，实现有轨电车的信息融合与联动指挥，协同处置与跨专业顺控，从而提高有轨电车运行效率，节约系统投资，更加有利于有轨电车的发展。

（第一作者系中铁第五勘察设计院集团有限公司 助理工程师）

【参考文献】

[1] 魏洋.实时数据库系统及其在有轨电车弱电集成系统中的应用[J].铁路计算机应用，2018，254（5）：65-71.