宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司 浙江省宁波市 315000
摘要： 综合监控系统（ISCS）是对城市轨道交通线路中所有供电、机电、FAS、信号等设备进行监控的分层分布式计算机集成系统。包含了内部集成子系统，并与其它专业系统互联，实现信息共享，促进城市轨道交通安全高效运营。
关键词：层级构成；数据处理与协议转换；人机界面；系统可靠性与容错性；可扩展性
1国内轨道交通综合监控系统发展概述
现代城市轨道交通是高科技集合体，对电客车运行的监控，由信号系统来实现，包括ATC、CBI、ATS、DCS、MSS子系统。而对于车站风、水、电等固定设备的监控，则由ISCS系统来实现，并全面建立系统联动信息交换的集成监控平台。ISCS系统在国内经历了阶段式发展：北京地铁13号线于2002年9月试运营，采用国内的MACS-SCADA1.0软件平台，以PSCADA为基础，集成了BAS和FAS，这是起步阶段；深圳地铁1号线于2004年底开通，集成了PSCADA、EMCS和FAS，这是发展阶段；广州地铁3、4号线于2005年开通，构建了全面、完备的地铁信息共享平台，包含了FAS、SIG、PA、PSD等12个子系统的集成和互联，逐步走向完善阶段；近几年，国内地铁迎来了快速发展时期，许多城市相继建设地铁线路，并纷纷采用综合监控系统，目前已发展到成熟阶段。
2.综合监控系统构成原则
（1）ISCS系统围绕行车和行车指挥、防灾和安全、乘客服务等开展设计，以进一步提高运营行车管理的水平。
（2）ISCS系统面向的对象主要包括控制中心的各中央调度员（行调、电调、环调、设调）、车站控制室的值班人员和车辆段/场的维修部门的系统维护人员等。
（3）当出现异常情况由正常运行模式转为灾害运行模式时，ISCS系统能迅速转变为应急模式，为防灾、救援和事故处理指挥提供方便。
（4）轨道交通自动化监控系统应由上位监控层、中间控制层和末端设备层三层构成；ISCS系统属于上位监控层，是由控制中心、车站ISCS系统的交换机、服务器、工作站和前置处理器（FEP）等设备组成。
（5）控制中心与车站上位监控层的计算机设备通过通信系统的骨干传输网络连接。
（6）ISCS系统应能实时反映各监控对象的工作状态，ISCS系统具备对监控对象的进行模式控制、程序控制、时间表控制和点动控制等控制功能。
（7）轨道交通弱电系统的安全联锁控制功能主要在中间控制层实现。控制层设备脱离中央或车站信息管理层时，仍能独立运行，满足紧急情况下运营的应急需求。
3.综合监控系统构成
轨道交通ISCS系统采用以电调、环调为核心的集成方案，实现两级管理（中央级、车站级），三级控制（中央级、车站级、就地级）的运营与管理方式。ISCS系统与各专业接口分为集成、互联两种模式，其中集成系统包括:SCADA、FAS、BAS、PSD等，互联系统包括：PA、CCTV、PIS、AFC、SIG、ACS、CLK、ALM等。
3.1 中央级构成
控制中心中央ISCS系统存储、处理从被控系统读取的数据，实时反映现场设备状态的变化。控制中心中央级CISCS通过带路由功能的以太网交换机构成控制中心局域网，服务器、调度工作站、打印机、前端处理器（FEP）等设备通过冗余的100/1000Mbps网络端口连接到控制中心局域网。控制中心交换机通过交换机上1000Mbps的网络口与车站交换机连接，组成综合监控骨干网。
控制中心配置冗余的FEP，用于接收和发送中央级集成和互联系统的相关信息。FEP具备数据处理能力，采用实时嵌入式操作系统，可进行实时数据处理。ISCS系统通过同时具备冗余热备及热热冗余、通道切换的FEP接收接入系统的信息，并可对无关的访问进行数据隔离。
3.2 车站级构成
车站级SISCS系统通过车站带路由功能以太网交换机构成车站局域网，服务器、工作站、打印机、FEP等设备通过冗余的100Mbps网络端口连接到车站局域网。
车站ISCS系统配置冗余的实时服务器，完成实时数据采集和处理工作。冗余实时服务器能自动切换，具备热备与热热冗余、通道切换功能。冗余服务器存储、处理从被监控系统读取的数据，实时反映现场设备状态的变化并生成报表。车站ISCS系统将记录这些信息，更新车站数据库。车站操作员工作站可显示这些信息。车站ISCS系统处理操作员的控制命令，相关的控制信息同时被传送给被控系统。
4.综合监控系统需重点解决的技术问题与思考
4.1数据处理与协议转换
ISCS系统中所有集成与互连的系统数据都统一接入FEP，FEP负责ISCS系统与各相连系统的接口管理,完成数据初始处理、周期访问和协议转换等,并将不同格式的实时数据转换为ISCS系统统一的内部数据对象格式,提交到系统车站级和中央实时服务器。但这样容易造成FEP通信瓶颈,随着系统扩大,信息传输的实时性将会受到影响。因此,对FEP的技术指标等级要求较高，建议采用专用工业级产品或高性能、高速度、高可靠性的主流服务器,数据处理器独立装置不与其它设备合并。另外，FEP应具有支持多种协议转换、多种通信接口的模块；足够的网络口、串口,以便于相应系统接入；各功能模块应具有自诊断功能。
4.2人机界面整合
ISCS系统集成范围较大,极大地提高了集成系统性能。但同时，集成软件人机界面图形层次多,软件开发量大,有的专业需要建立独立的数据库,有的专业则可利用其它专业的数据库。如:信号系统涉及行车安全,具有专用软件、通信协议,若开放条件许可,则可在ISCS的人机界面中嵌入,实现复视管理；而某些具备特有功能的系统,因ISCS实现时需要较高成本,故可利用串口接入,以互联方式实现功能。
4.3可靠性与容错性
ISCS系统一旦故障，对轨道运营影响较大,因此服务器、交换机等应采用冗余方式。当控制中心发生事故时,后备的ISCS系统工作站能以中央级用户登录使用,实现对全线车站常规设备的正常监控,直至控制中心恢复,转交控制权。此外,在ISCS系统中应安置多个复制的软件模块,可通过这些复制的备份软件,来实现系统的容错。
4.4可扩展性
轨道交通ISCS系统的服务器、交换机等关键设备应预留20%～40%的容量或插槽；宜采用无限点可扩展软件,为今后系统扩展打下基础。如果是同构系统的扩展,只需简单将其数据域合并，而异构系统的扩展，则需建立网关。轨道交通ISCS系统的体系结构应适合系统动态扩展,可在线修改、扩充子系统，而不干扰已运作的其它子系统。
5.结束语
应用于轨道交通深度集成的ISCS系统具有性价比高、性能强大、降低整体工程施工难度等巨大优势，目前正向着集成度更高、智能化更强的新型系统迈进，ISCS系统已成为保障轨道交通安全稳定运营而不可或缺的最重要系统之一。
参考文献
[1]彭辉;徐志修;周文华;城市轨道交通智能综合监控系统设计[J];铁道工程学报;2006年01期
[2]蒙建波,张军,刘绍云,向晓波;城市轨道交通综合自动化系统设计探讨[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年04期
[3] 杨柏钟;宁波轨道交通1号线一期工程通信组网方案.电气化铁道，2011第2期
论文作者:刘冲
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
标签：系统论文; 车站论文; 冗余论文; 轨道交通论文; 控制中心论文; 监控系统论文; 实时论文; 《基层建设》2016年9期论文;