张俊
（上海宝信软件股份有限公司 上海 201900）
摘要：地铁综合监控系统接口是线路系统中重要的组成部分，对线路建设起到不可或缺的作用，本文主要探讨接口标准化管理的不足之处，同时提出推进接口标准化的方法以及未来目标，为国内同类型线路综合监控接口管理提供参考。
关键词：综合监控系统（ISCS）；接口；标准化
Abstract：The interface of the subway integrated monitoring system is an important part of the line system and plays an indispensable role in the construction of the line. This article mainly discusses the shortcomings of the research on interface standardization，and at the same time puts forward the methods for promoting the standardization of the interface and future goals. For domestic line integrated monitoring interface management to provide a reference.
Keywords：lntegrated monitoring system；interface；trend
引言
城市轨道交通建设项目由土建、轨道、设备、车辆、信号、风水电、通信信号等多个子系统组成，其特点是规模大、周期长、投资高、涉及的专业众多，而这些子系统又必须在有限的空间时间内安排妥当。各专业、各子系统相互依存关联，从而形成了一个非常繁杂的接口体系。为了使地铁工程各子系统能紧密结合，有效联系，达到整个地铁安全、可靠、经济、合理，有效地发挥各个部分的功能，在设计过程中，编制完整的技术接口，注意并处理好各系统的接口关系十分重要。
1 接口标准化现状分析
接口的概念较早前出现在计算机行业，通常指计算机硬件之间为了相互传输数据而建立的传送标准、连接设备及通信协议，或指计算机软件系统之间进行数据交换的标准程序或协议数据格式。在城市轨道交通建设过程中，各专业项目之间需要进行相互协调、密切配合，以保证满足轨道交通的各项设计要求，充分发挥轨道交通的全部功能。各专业之间的协调和匹配问题称为接口问题。
1.1国内接口标准化现状
国内多个大中城市已陆续开展相关具体标准化研究工作，并在设计招标的技术要求中对推广标准化和模块化设计做了较具体的要求。香港地铁凭借其在轨道运营建设方面丰富的经验在接口标准化研究上走在了国内前列，制定了综合监控与各系统通讯以及实现的标准化流程设计。此外，深圳、广州、南京、天津等城市也在标准化方面制定了一些专用的技术条件和部分通用图、标准图。
1.2国外接口标准化现状
国外城市轨道交通的发展历史较长，发展规模较大，其中的自动化技术应用也较为成熟。目前，国外城市轨道交通自动化系统已经发展到综合自动化系统的新阶段。例如：西班牙毕巴尔巴额地铁、韩国的仁川地铁、汉城地铁7号线和8号线法国巴黎地铁14号线等都采用综合自动化系统。墨西哥城地铁B线（长20km，设有21个车站）采用了机电设备监控系统为基础并与信号系统互联的综合监控系统，系统于2000年6月完全投入运行。
一些著名的新线，如西班牙马德里地铁、新加坡东把线则采用了更现代化的综合自动化监控。新加坡地铁首次成功地实现完全无人驾驶、全部智能化运行，并已正式投入运营，这在世界上尚属首次。如前所述，技术的进步推动了地铁工程的进步。今天综合监控系统已成为国外诸多轨道交通自动化系统中的主流系统，因此在建设过程中逐渐完成了对综合监控接口标准化的一些研究。如西班牙马德里地铁就在综合监控设计初始阶段对各系统的接口功能以及协议等内容进行了规定，以此来进行建设，大大减少了建设过程中经常出现的接口混乱难管理的问题。如新加坡首个无人驾驶地铁线路，在实现运营模式更新换代的同时，同时对综合监控、信号等平行系统的所有接口进行了规范化，建立了数字化的接口管理模型，对各系统专业之间的数据流、协议编写成册以用于后续线路建设。
2.接口标准化不足性现状
地铁工程设计，涉及专业多，关系复杂，又情况多变，接口的编制只能由浅入深、由粗到细，并在各个设计阶段中逐步完善。必要时，还须做些调整和优化。随着社会分工的越来越细，硬件厂商虽然做得很好，但是转型到软件接口抽象非常困难。
2.1差异不足性
我国城市轨道交通综合监控系统的一大特点表现为各地建设综合监控系统的需求的差异性，从而也使得综合监控系统的接口形态各异。各地地铁的接口差异性主要表现在以下方面：
（1）地铁工程条件的差异性。
每一条地铁线路的工程条件不同致使其对系统设备的要求也不同。工程条件差异主要表现在：是新建线路还是续建线路；是首期工程还是二、三期工程；分期开通还是一次开通；地下站与地面站的比例；与自动化系统有关的各子系统基本设计参数；业主构成情况（例如：双业主，不同线路段不同业主等）；工期要求等等。这些差异性使得对综合监控系统的应用需求不尽相同，反映出地铁工程应用需求的复杂性。
（2）地铁接口设计经验的差异性。
各地建设地铁时，综合监控接口设计经验差异较大。如北京、上海、广州地铁公司具有较丰富的设计经验，他们对综合监控系统的应用需求更为熟悉，特别是系统接口功能要求更为实际，与此同时，在地铁建设中受旧有系统的影响也较大。一些新建地铁的城市，业主缺少建设经验，但他们虚心学习、又无旧系统的影响更容易接受新技术观念。这些差异性也反映在对综合监控系统的接口需求之中。
（3）地铁综合监控系统的差异性。
综合监控系统从之前的集中式分立式，到现在的分布式、云平台等实现方式，不同的综合监控架构对于接口的标准化要求也不一样。
图1 接口标准化框架示意图
2.2管理不足性
随着轨道交通建设迅猛发展，工程接口问题的研究越来越受到各轨道交通公司重视。现代城市轨道交通工程是一个庞大的系统工程，一般由前期工程、土建工程、轨道工程、装修工程、设备安装工程和工艺设备组成。接口管理不是独立的，也不是一次性的，它贯穿地铁建设整个生命周期。监控地铁各系统是否正常运营的地铁综合监控系统作为地铁运营的大脑，涉及专业多、关系复杂、技术难度大，接口的管理、调试是一项系统工程。地铁工程的设计有赖于各专业、各系统的相互配合，但在建设过程中存在以下问题：
（1）大部分城市的综合监控系统接口标准化设计是由当地的地铁建设部门或轨道交通研究机构进行的研究，分类不够细，其成果仅适用于某一地区或某一城市；
（2）综合监控系统接口标准化设计和上游及下游产业难以结合，由于车辆、主要机电设备以及施工机械的不同，不同城市为考虑自身经济或联盟产业的发展，往往对车辆及主要机电设备进行较特殊的规定，使得标准化设计的成果局限性很大，不能投入到其他城市轨道交通中设计中。
（3）通过国内多条地铁线路综合监控系统建设的经验积累，地铁综合监控系统接口规范化有利于实施、维护、维保甚至地铁线路生命周期结束后的翻新改造，而由于硬件厂商多，接口规范复杂，对人员、技术水平要求高，目前对综合监控标准化的研究尚停留在界面标准化的层面，往往忽略从城市全局的角度考虑线路级接口标准化工作，在后续城市线网级接入时不得不面对此问题时，往往要付出更多的费用与努力，且往往事倍功半。
图2 接口管理影响因素图
2.3技术不足性
接口标准化设计是轨道交通各相关产业走标准化、模块化的基础，可以逐渐带动产品模块化和标准化，尤其是轨道交通的常用机电设备，要逐渐做到可以预制，安装简便，接口清晰，但目前在技术层面上仍存在一些问题：
（1）目前的综合监控系统接口标准化设计的成果比较零散，没有采用专门的软件编制程序形成数据库管理系统的平台，标准化成果难以共享，在实际生产中使用率不高，使用不方便，难以有序传承。
（2）综合监控系统与机电、火灾、电力等数十个专业系统实现数据接口通讯，在目前的工程实施中，被集成与互联系统的智能设备提供的接口大多数不能提供标准统一的通信协议。各个系统或者设备的生产厂家出于维护自身产业链或者占有行业市场，研发重点放在产品和系统本身，而故意放弃或者忽视系统与其他产品之间的兼容性。某些系统完全依赖于进口，接口方式不符合国标或者行业标准，而集成商对其核心技术掌握不够深入导致没有能力和技术对其系统改造升级和接口开发。
3.推进接口标准化方法及目标
纵观以上标准化研究工作，基本上是希望从人机界面、功能角度出发来考虑接口的标准化工作，但是对于设备类的抽象、属性的明确，接口对实施、维护等阶段的影响；复杂功能的流程定义；跨专业的流程设计等内容并未进行明确的标准化考虑；接口功能与软件平台相关的部分更是一片空白。因此需要统一综合监控与各专业子系统之间的接口规范，从而减少接口管理成本，缩短工程周期。
3.1推进方法
依托国内既有线路综合监控系统接口建设，综合运用软件开发、统计学、系统科学、非线性科学等多学科的相关理论与方法进行研究，具体方法如下：
1）注重实证研究与规范分析的有效结合，在分析问题、解决问题的过程中充分体现定性、定量相结合的思想。
2）通过相关的文献调研了解目前城市地铁车站标准化的最新成果，采用工程类比方法初步确定本项目的总体方案。
3）采用大数据分析方法，对地铁综合监控系统接口工作全生命周期过程进行研究，针对不同的接口问题进行分析和对比，进而得出最优化的接口标准化规范。
4）最终形成一套综合监控系统接口标准文档，确保地铁综合监控系统建设接口的优质、高校、稳定化建设，为今后轨道交通建设提供指南。
3.2短期目标
确保从接口谈判、接口测试、典型站测试等各个环节进行规范的要求、细致测试、体系化的文档报告，减少以往轨道交通综合监控项目推进过程中常见的接口测试不规范、功能未100%覆盖、版本前后不兼容、性能无法验证等问题，避免由于前期接口测试、验证不充分导致后续大联调、运营等阶段由于接口问题影响综合监控系统实际使用效果。
3.3远期目标
通过对已运营线路综合监控系统接口工作在项目全生命周期中的深入分析和总结，并结合上海、成都、武汉等国内其他城市地铁线路综合监控建设的经验，建立轨道交通综合监控系统接口标准体系，对各专业设备功能、性能提出标准并建立规范，指导、检查和验证后续线路各子系统设计的完整性、安全性、可靠性和经济性，统一后续线路综合监控系统的接口标准，方便各条线路的接口实施。同时培养一批城市轨道交通综合监控系统的专家级技术人才，提高系统运行维护的标准化水平，为城市社会经济发展和学科的持续技术进步奠定坚实的基础。
4.结语
在现代社会工业生产活动中，兼容性是现代高科技产品的发展导向，往常的硬件和软件的设计趋势已被系统设计占主流。因此，今后的设计标准化中，接口标准化的系统设计是极为重要的，也是轨道建设与运营管理活动效率化和质量保证的基础，同时也是设计和标准化创造性的源泉。在接口标准化中，技术接口标准化是主线，贯穿于产品设计与开发的全过程，使产品处于受控状态，同时在同一产品接口系统设计内部与外部接口系统设计之间的兼容性保证。
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作者简介；
张俊，男，汉，安徽，1983年3月，研究方向：智能自动化理论及工程。
论文作者:张俊
论文发表刊物:《河南电力》2018年6期
论文发表时间:2018/9/11
标签：接口论文; 地铁论文; 监控系统论文; 轨道交通论文; 工程论文; 城市论文; 系统论文; 《河南电力》2018年6期论文;