李愛華

（沈陽地鐵集團有限公司運營分公司，遼寧 沈陽 110141）

0 引 言

目前，國內已建成和在建的北京、上海、廣州、深圳、杭州、重慶和西安等地鐵中的大部分線路設計都采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)[1]。但是，東北地區(qū)已開通運營的沈陽地鐵1號和2號線、哈爾濱地鐵1號線、大連地鐵1號和2號線、長春地鐵1號線，仍在使用電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、通信系統(tǒng)、列車自動控制系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）和防災報警系統(tǒng)（FAS）等分立系統(tǒng)。因此，本文重點針對地鐵網絡化運營是否需要在新建地鐵線路設置綜合監(jiān)控系統(tǒng)的問題展開討論。

1 國內地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況

國內綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致分為四個階段。第一階段（1999年前），當時沒有“綜合監(jiān)控系統(tǒng)”這一概念，采用的是BAS、FAS及PSCADA分立系統(tǒng)。第二階段（1999-2005年），以深圳地鐵一期工程為代表的地鐵線路，在行業(yè)內確立了BAS和PSCADA綜合監(jiān)控系統(tǒng)的地位，由此出現了“軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)”這一專有名詞。這個階段只有深圳和北京等少數地鐵公司采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。第三階段（2006-2010年），綜合監(jiān)控系統(tǒng)得到了蓬勃發(fā)展，國內大部分地鐵線路采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，如廣州地鐵、深圳地鐵、北京地鐵、上海地鐵、成都地鐵及重慶地鐵等，且集成范圍越來越廣，集成內涵越來越深。第四階段（2011-至今），《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》（GB 50636-2010）和《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程施工與質量驗收規(guī)范》（GB/T 50732-2011）于2011年10月1日發(fā)布施行，以國家規(guī)范的形式確立了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的地位[2]。下面主要對上海地鐵和廣州地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷程進行簡要介紹。

上海地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設可分兩個階段。第一階段，上海地鐵15條開通線路僅7號線和10號線設計了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。其中，7號線為同濟大學、上海申通集團及相關單位設計院共同推進的上?？平膛d市項目，是上海地鐵運營管理經驗的結晶，其按運營需求進行設計。上海地鐵10號線是一個獨立的運營管理架構，其管理架構與其他線路不同，是對運營管理模式的創(chuàng)新。10號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)是為配合無人駕駛線路管理要求而設計的。第二階段，為滿足2020年路網發(fā)展需要，上海地鐵正在進行網絡化頂層設計，建設“3C”大廈與數據控制中心，按照車站級、線路級和網絡級要求設計，在8號線三期、9號線東延線及14號線等后續(xù)所有線路建設綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

廣州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展分五個階段。第一階段，2003年3號線首次實施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，主要面向運營調度和車站值班人員。第二階段，2005年5號線首次實施深度集成PSCADA和BAS的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，增加了適應維修功能的集中告警子系統(tǒng)。第三階段，2008年亞運會APM等三條線路全面實施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其中APM線按車站無人值守與列車無人駕駛要求進行設計，監(jiān)控和聯(lián)動功能包括遠程開關車站、車站全覆蓋視頻監(jiān)控及大量遠動設備視頻等。第四階段，2011年6號線設計增加能耗采集和分析功能，考慮了線網指揮中心對線路數據的要求。第五階段，2013年廣州線網指揮中心應急指揮平臺啟動實施，對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接入提出了新要求[3]。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)缺點分析

2.1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)分立系統(tǒng)的基礎上建立而成的，為地鐵運營管理提供了一個統(tǒng)一且高效的調度指揮平臺。優(yōu)點有以下幾方面：（1）實現了系統(tǒng)間的資源共享、互聯(lián)互通以及設備系統(tǒng)的集中管理和維護；（2）為緊急情況下事件的處理提供了及時的信息；（3）在同一平臺為不同人員提供相應的信息。

2.2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的缺點

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在運營管理方面也存在一些不足，如管理架構與技術架構不匹配，運營和建設單位的需求矛盾，投入使用的綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計不適合運營組織架構，出現管理架構與技術架構不匹配的問題等。特別是運營成熟的地鐵公司，存在管理模式僵化的問題，且短期內難以改變。各分立系統(tǒng)維護人員無法減少，還需單獨增加綜合監(jiān)控的維護維修人員，管理界面需重新劃分。雖然系統(tǒng)已集成，但管理沒有隨之整合，仍按照分立系統(tǒng)模式進行管理，出現了生產力和生產關系不協(xié)調和不匹配的情況，無法充分體現技術發(fā)展給管理帶來的便利。

崗位合并和人才培養(yǎng)難度增大。從運營使用角度看，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的服務對象是控制中心的行調、電調、環(huán)調、維調、總調和車站控制室的行車值班員。隨著綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成度和自動化程度的提高，地鐵工作人員的綜合能力也需要提升，培訓后才能考慮相應崗位的合并。

3 構建綜合監(jiān)控系統(tǒng)的思考

沈陽地鐵1號、2號線采用的PSCADA和BAS也是分立系統(tǒng)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為新技術，第一次應用于沈陽地鐵建設，對它的認識尚處于探索階段，運營需求尚不明確。為此，借鑒上海地鐵、廣州地鐵的工程建設、運營使用和設計經驗，結合沈陽地鐵網絡化發(fā)展需求，對沈陽地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設計定位和運營管理需求進行了如下思考。

3.1 構建綜合監(jiān)控系統(tǒng)的原則

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級管理與三級控制方式，即控制中心、車站兩級管理，控制中心、車站與就地三級控制。PSCADA與BAS系統(tǒng)采用集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案，其車站級與中央級軟硬件功能由綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一實現。各子系統(tǒng)具有獨立的現場網絡，連接現場設備。當綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現問題時，各子系統(tǒng)可獨立運行。綜合監(jiān)控系統(tǒng)在考慮本線需求的同時，還需為其他線路的互聯(lián)預留容量。優(yōu)先選擇高可靠性設備，保證系統(tǒng)能全天候運行。

3.2 系統(tǒng)基本功能

控制中心功能：（1）監(jiān)控全線各車站的電力、通風、空調、火災報警、閉路電視、廣播、排水、照明及自動扶梯等設備的運行狀態(tài)，并提供事故報警；（2）與中央ATS（列車自動監(jiān)控系統(tǒng)）接口，接收列車在隧道內的位置信息；（3）與中央時鐘接口，接收主時鐘信息；（4）與防災報警系統(tǒng)接口，在發(fā)生災害時啟動災害模式；（5）一級告警進行系統(tǒng)推圖（防災報警系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)）。

車站控制室功能：（1）監(jiān)視電力系統(tǒng)設備運行狀態(tài)，并提供事故報警；（2）向控制中心傳送設備信息，并執(zhí)行其命令；（3）接收防災報警系統(tǒng)信息，并按災害模式運行。

表1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成與互聯(lián)情況

3.3 系統(tǒng)的集成和互聯(lián)

沈陽地鐵9號線、10號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、界面集成站臺門（PSD）、感溫光纖、吸氣式感煙探測系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、廣播系統(tǒng)（PA）、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）、互聯(lián)火災報警系統(tǒng)（FAS）、信號系統(tǒng)（ATS）、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、時鐘系統(tǒng)（CLK）及門禁系統(tǒng)（ACS）的詳情，如表1所示。

3.4 建立多系統(tǒng)信息聯(lián)動機制

從車站和控制中心調度角度出發(fā)，綜合不同系統(tǒng)間的要求，設計并實現系統(tǒng)聯(lián)動，以提高地鐵運營的安全性，協(xié)調各部分提高應急處理能力，減輕緊急情況下運營人員的工作壓力，避免發(fā)生操作錯誤，降低勞動強度。結合沈陽地鐵車站變電所采用的無人值守管理模式，為快速、準確定位故障設備，實時了解現場具體情況，遠程分析故障原因，縮短故障搶修時間，在變電所增加球型攝像機，以便于對開關柜等重點設備進行實時監(jiān)控，并通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現與攝像機視頻畫面的聯(lián)動。當車站內某區(qū)域發(fā)生火災報警時，報警點可與視頻畫面聯(lián)動實現定位報警，及時發(fā)現火情，保障人員安全，降低財產損失。重點換乘站引入實時客流監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器識別車站異常客流情況，提高安全預警能力，具體如圖1所示。

圖1 消防報警聯(lián)動功能圖

3.5 集成在線監(jiān)測系統(tǒng)

沈陽現有地鐵線路的設備系統(tǒng)使用的UPS（含蓄電池）具有品牌多、數量大及安裝位置分散的特點，由此造成UPS（含蓄電池）維護管理難度高、維護成本大。針對此類問題，為提高重要系統(tǒng)在線監(jiān)測能力，降低事故隱患，從設備維修角度對重要設備系統(tǒng)增加了電源遠程監(jiān)測功能，并將信號轉轍機等關鍵部件和機房環(huán)境實時監(jiān)測功能納入綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，以提高設備的維修預警能力，詳情如圖2所示。

3.6 建立應急預案聯(lián)動機制

從應急管理角度，將網絡化應急預案進行組態(tài)編程導入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對預案啟動的自動提示條件進行設定，將相關信息及數據上傳到控制中心，并通過短信與APP傳送給地鐵公司領導，為高層決策提供第一手資料。

4 結 論

通過對各地地鐵的調研和學習，從宏觀和微觀角度認識綜合監(jiān)控系統(tǒng)，結合沈陽地鐵網絡化運營管理需求，提出了基于PSCADA和BAS系統(tǒng)集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，提升了自動化系統(tǒng)集成度，實現了各系統(tǒng)間的信息共享和協(xié)調互動，滿足了網絡化運營和應急管理需求。