溫玉君 戴孫放

(1.上海申通地鐵集團有限公司,201103,上海;2.上海市城市建設設計研究院,200127,上?！蔚谝蛔髡?高級工程師)

隨著計算機技術、網絡技術和自動控制技術的進步,城市軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)按照自身的技術特點,不同程度地實現了自動化控制和管理,形成了各自的監(jiān)控系統(tǒng)和網絡。這些監(jiān)控系統(tǒng)和網絡相互獨立,分別在運營控制中心(OCC)和車站設置本專業(yè)的服務器、監(jiān)控工作站、控制設備及外圍設備,建立各自的通信傳輸通道,形成一系列孤島系統(tǒng)。這些孤島系統(tǒng)各自封閉,相互間聯(lián)絡困難,而且成本高、層次低,不利于實現城市軌道交通運營管理的信息互通及資源共享,降低了綜合可靠性、響應性和運營管理效率。

為提高城市軌道交通運營管理水平,近年來提出了城市軌道交通綜合監(jiān)控的思想,將車站和控制中心具有相關功能的系統(tǒng)進行集成與互聯(lián),達到多專業(yè)系統(tǒng)設備共享、數據信息互通、提高運營管理效率的目的。綜合監(jiān)控系統(tǒng)與孤島系統(tǒng)在監(jiān)控范圍、表達方式、工作模式及性能上的主要差異如表1所示。

目前綜合監(jiān)控系統(tǒng)已在世界范圍內的城市軌道交通工程中獲得廣泛而成功的應用,北美、歐洲,以及新加坡、韓國、香港等有幾十條數百公里的城市軌道交通線路應用了綜合監(jiān)控系統(tǒng),提高了集成自動化管理和應對突發(fā)事件的能力。

我國城市軌道交通工程應用綜合監(jiān)控系統(tǒng)剛剛起步,從設計、施工到運營管理都缺乏經驗,還需要從功能需求、系統(tǒng)結構、接口關系、系統(tǒng)集成、設備招標、安裝、調試、運營管理等各個環(huán)節(jié)對綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行深入地分析和研究,尋找一套可行的,適合國內城市軌道交通工程特點的操作辦法。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的主要內容和總體目標

城市軌道交通工程的弱電系統(tǒng)主要包括信號系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、公務及專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時間系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、設備監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門控制系統(tǒng)等。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用集成和互聯(lián)的手段,對上述系統(tǒng)進行整合,實現信息互通、資源共享,達到簡化系統(tǒng)設備配置、壓縮設備用房面積、減少綜合投入、提高運營效率、提高應變能力、提高城市軌道交通現代化運營管理水平的目的,并且為優(yōu)化運營調度和值班模式提供靈活的平臺。

設置綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體目標為:

(1)保障乘客安全,提供各子系統(tǒng)之間的業(yè)務關聯(lián)和事件聯(lián)動,提高對事件的反應能力和速度,提供內在的控制協(xié)調;

(2)保障行車,提供統(tǒng)一的基礎數據平臺,保證各子系統(tǒng)采用相同的基本運行參數,以行車計劃為基礎,制定各系統(tǒng)運行計劃;

(3)提高運營管理效率,提供統(tǒng)一的運行和維護平臺,優(yōu)化崗位設置,避免業(yè)務的重疊和交叉,保障設備維護計劃與運營計劃的協(xié)調;

(4)節(jié)能降耗,在行車組織計劃的基礎上,提供各系統(tǒng)的協(xié)調運行機制,優(yōu)化設備運行模式,降低能耗,降低運營成本;

(5)作為運營線路的信息中心,為城市軌道交通網絡化管理和上層管理部門提供統(tǒng)一的信息渠道和接口。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要技術方案

綜合監(jiān)控系統(tǒng)以車站控制為基本單位,采用控制中心、車站兩級管理,以及控制中心、車站、現場三級控制的模式,分層分布式結構。其基本框架如圖1所示。

車站、停車場采用集中監(jiān)控方式。車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)設冗余核心交換機和綜合數據服務器,車控室設綜合監(jiān)控工作站,綜合管理車站內的供電、照明、空調、通風、排水、電梯、自動扶梯、屏蔽門、防淹門、人防門、售檢票、電視監(jiān)視、廣播、乘客信息等常規(guī)業(yè)務,將分散的監(jiān)控功能予以集成,提供車站設備控制管理的協(xié)調。

防災報警系統(tǒng)獨立配置,由獨立的傳輸網絡連接控制中心。防災報警系統(tǒng)與設備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS)在控制層設接口互連,提供災害工況時的設備控制協(xié)調,并且在正常工況時可由車控室管理有關設備信息。

控制中心采用專業(yè)調度方式,調度大廳設行車調度、電力調度、環(huán)控/防災調度、總調/客運調度以及維修調度臺?？刂浦行募壘C合監(jiān)控系統(tǒng)設冗余核心交換機和綜合數據服務器,將各子系統(tǒng)在控制中心的設備予以整合。主要的基礎數據服務均由綜合數據服務器支持,并設置相關系統(tǒng)的應用服務器以便于各子系統(tǒng)安排各自的應用和管理。信號系統(tǒng)ATS(列車自動監(jiān)控)設備的配置與綜合監(jiān)控系統(tǒng)分開,在信息層設網絡接口連接綜合監(jiān)控系統(tǒng),提供全線的行車保障系統(tǒng)以及設備管理系統(tǒng)與行車組織的協(xié)調。

根據國內外相關技術發(fā)展水平,結合我國城市軌道交通運營管理要求和習慣,以及國內系統(tǒng)集成單位的工程技術條件和工程建設管理技術水平,綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成或互連的內容可分以下層次。

圖1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)框架結構

1)系統(tǒng)平臺集成:在系統(tǒng)平臺級集成的子系統(tǒng)不再設置獨立的網絡系統(tǒng)和數據服務系統(tǒng),所需的系統(tǒng)資源由綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一分配。SCADA、EMCS、PSD、FG 、PIS、ACS具有在系統(tǒng)平臺級集成的條件。

2)監(jiān)控功能集成:監(jiān)控功能級集成的系統(tǒng)可以擁有獨立的網絡和系統(tǒng)資源,其與運營有關的設備的監(jiān)控功能被集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以在統(tǒng)一的操作界面上調用這些系統(tǒng)的部分功能,操作這些系統(tǒng)的部分設備。AFC、FAS、CCTV、PA、時間系統(tǒng)等具有在監(jiān)控功能級集成的條件。

3)數據信息互連:進行數據信息互聯(lián)的系統(tǒng)相互獨立設置,其間沒有功能調用關系,但設置通信接口交換各自的運行信息和報警信息,以實現相互間的控制協(xié)調。ATS、公務電話、調度電話、無線通信、綜合故障監(jiān)管等采用數據信息互聯(lián)的方式。

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在控制中心的配置

控制中心對全線的行車、環(huán)境、災害、客流、供電、服務及車站主要設備的運行情況進行全面監(jiān)控,并根據不同情況啟動相應的預設工作模式和應急預案,協(xié)調全線各子系統(tǒng)的聯(lián)動控制。其功能包括直接監(jiān)控和運行聯(lián)動兩部分。直接監(jiān)控功能在調度員工作站上實現,運行聯(lián)動功能由相關事件觸發(fā)產生。

1)行車調度(由信號專業(yè)設置):監(jiān)視列車運行,對 ATS、PA、CCTV 等子系統(tǒng)的操控。完成列車識別、跟蹤、車次號顯示、進路控制,顯示全線列車運行狀態(tài)和信號設備狀態(tài);進行選站廣播或選路廣播;監(jiān)視各站的運行秩序。

2)電力調度:監(jiān)視變電所的運行,完成對高壓、中壓、低壓設備的遙信、遙測、遙控和遙調;實施與城市電網的調度配合,處理停電事故,進行系統(tǒng)內的倒閘操作和電能分配,控制緊急斷電。

3)環(huán)控及防災調度:監(jiān)視全線機電設備、消防設施運行,監(jiān)視全線環(huán)境狀況、客流狀況,并做出對策;非正常運行模式下的設備控制協(xié)調,阻塞模式的監(jiān)控,以及進行防災廣播、防災監(jiān)視等。

4)總調度或客運調度:總調度或客運調度臺兼有行車調度、電力調度、環(huán)控及防災調度的功能。正常情況下,總調度或客運調度負責全線各子系統(tǒng)的調度管理工作,協(xié)調相關調度臺之間的工作配合,監(jiān)視全線客運,并根據客流情況組織調整行車計劃;非正常情況下,作為救災減災指揮,根據現場的實際情況制定相關的應急處理措施,并監(jiān)督、協(xié)調防災調度臺和各業(yè)務臺完成各項程序。

5)維修調度:對全線各系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)實時監(jiān)視,收集和管理各子系統(tǒng)設備的報警信息、維修信息,制定維修計劃,實施維護管理,組織指揮定期或臨時的現場設備的維修工作;針對各種可能發(fā)生的突發(fā)事件,編制事故搶修、災害救援方案,由突發(fā)事件觸發(fā)調出相應處理預案,快速處理故障,減輕故障及災害影響范圍。

6)媒體信息編輯和播放:控制中心設置媒體信息編輯室,用于編輯乘客信息顯示的版面、預設廣播內容以及播放時間表。

7)身份認證和權限設置:控制中心統(tǒng)一管理全線員工的身份注冊和識別,設定員工的活動范圍和權限。注冊和設定的內容被下載到各級門禁控制器內。

8)網絡管理:全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡由控制中心網管工作站統(tǒng)一管理。采用專用的網絡管理軟件,對網絡進行圖形化管理或菜單管理。

9)運行模擬:運行模擬用于輔助決策、運行優(yōu)化、故障定位、趨勢預測、系統(tǒng)調試、操作培訓等方面?？刂浦行目梢栽诓桓淖儸F場設備實際狀態(tài)的同時,觀察系統(tǒng)對某種操作或事件的響應。

10)培訓:用于培訓控制中心各專業(yè)調度員、車站值班員、車輛段值班員和調度員,使他們能夠掌握綜合監(jiān)控系統(tǒng)的操作和管理。

4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車站的配置

車站級監(jiān)控是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的基本運行單位,其功能包括直接監(jiān)控和運行聯(lián)動兩個部分。直接監(jiān)控功能在值班員工作站上實現;運行聯(lián)動功能由相關的事件觸發(fā)產生,其中部分需要在值班員工作站上進行確認。

1)值班員工作站:車站控制室監(jiān)控內容包括車站內的通風空調設備、給排水設備、照明設備、變電所設備、電梯、自動扶梯、屏蔽門(安全門)、防淹門、人防門、消防設備、售檢票設備、電源設備、閉路電視、廣播設備、乘客信息設備、門禁設備等。在車站的值班員工作站上,可以實現運行監(jiān)視、設備控制、參數調節(jié)、數據查詢、事件記錄、故障報警、報表處理等功能。

2)綜合后備應急控制盤:車站控制室設綜合后備操作盤(IBP),以硬線連接的方式,提供重要防災設備的應急控制手段。將各系統(tǒng)的后備應急控制按鈕集中設置,使車站控制室布置更整齊。事故風機、排煙風機、屏蔽門(安全門)、防淹門、消防水泵等重要防災設備均在車站控制室設置后備應急控制。

5 結語

采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)進行有機的集成,是城市軌道交通建設的發(fā)展趨勢,也會為優(yōu)化運營調度和值班模式提供靈活的平臺,是一項減少綜合投入,提高運營管理效率和應變能力的重要舉措。

本文闡述的綜合監(jiān)控系統(tǒng)已成功應用于上海軌道交通7號線工程。

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