李成縣 薛揚禹 陳明章 王凱

摘? 要：地鐵線路分期建設(shè)時，綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入既有線的聯(lián)網(wǎng)方式有破環(huán)網(wǎng)接入組網(wǎng)和延伸線獨立組網(wǎng)。為確保延伸線交換機設(shè)備可靠接入既有線綜合監(jiān)控主干網(wǎng)，對上述兩種方式的性能分析進行對比并提出實施性建議，結(jié)果表明，獨立組網(wǎng)的單點故障切換時間僅為1秒，減小了網(wǎng)絡(luò)單點故障對網(wǎng)絡(luò)的影響，提高了綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)健壯程度，保證網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定運行以便后期運營維護。

關(guān)鍵詞：地鐵工程;綜合監(jiān)控;系統(tǒng)組網(wǎng)方式;新線建設(shè)

中圖分類號：U231? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0111-03

Abstract： When the subway line is constructed in stages， the integrated monitoring network connects to the existing line in the form of broken ring network access network and extended line independent network. In order to ensure the reliable access of the extension line switch equipment to the existing line integrated monitoring backbone network， the performance analysis of the above two methods is compared and the implementation suggestions are put forward. the results show that the single point failover time of the independent networking is only one second. It reduces the influence of network single point failure on the network， improves the robustness of the integrated monitoring network， and ensures the more stable operation of the network for later operation and maintenance.

Keywords： subway engineering; comprehensive monitoring; system networking mode; new line construction

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以自動化技術(shù)為核心，支持擴展且實現(xiàn)了模塊化目標的大型綜合自動化項目。但是，因考慮項目投資及工期，越來越多的線路進行分期建設(shè)，軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)兩期貫通的實施困難日益顯現(xiàn)，一方面要保證地鐵的正常運營，不能對既有線正常運營產(chǎn)生影響，另一方面要對新建車站進行調(diào)試[1]。

以成都地鐵3號線二三期工程為例，全長29.5km，共設(shè)20座車站，其中二期工程呈西南-東北向，三期工程呈西南-東北向。在3號線南北貫通調(diào)試實施初期，采取二三期單獨組網(wǎng)設(shè)置臨時中心的方案來進行貫通前控制中心調(diào)試，有效降低了對3號線一期既有線綜合監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的影響。

本文對破環(huán)接入組網(wǎng)和獨立組網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)方式進行性能分析，并提出實施性建議，確保成都地鐵3號線綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定運行，進而從根源上減小網(wǎng)絡(luò)單點故障對整體網(wǎng)絡(luò)的影響。

1 綜合監(jiān)控主干傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)大致可分為主干傳輸網(wǎng)、中央和車站局域網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，通過通信系統(tǒng)提供的單模光纖接口實現(xiàn)中央、車站和車輛段接入主干傳輸網(wǎng)，其中交換設(shè)備采用工業(yè)級的以太網(wǎng)交換機。在這一系統(tǒng)中，所有站點的交換機不再經(jīng)過第三方的光傳輸平臺，而是以光纖線路為核心傳輸通道，再根據(jù)交換機協(xié)議構(gòu)建成為主干傳輸網(wǎng)。

1.1 獨立雙環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)

為了保證城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，需要實時對運行異常信息進行監(jiān)控，提高系統(tǒng)的運行能力，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。因此，高冗余度的獨立雙環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式顯得尤為重要[2-3]。

目前，此組網(wǎng)方式已被大部分的軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)所采用，具有很強的冗余功能，單點故障或多點故障不會影響整個綜合監(jiān)控系統(tǒng)的信息互通。獨立雙環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式中交換機主要有A環(huán)網(wǎng)和B環(huán)網(wǎng)，其中A網(wǎng)和B網(wǎng)之間通過鏈路聚合技術(shù)，進一步提高了整個系統(tǒng)的冗余性能。綜合監(jiān)控數(shù)據(jù)先在A環(huán)網(wǎng)中進行傳輸，而B網(wǎng)備用，當A網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)單點故障時，例如服務(wù)器中的A網(wǎng)出現(xiàn)網(wǎng)卡故障、網(wǎng)線脫落、車站A的交換機故障等，可立即切換至B網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，保證綜合監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。A、B環(huán)網(wǎng)的運行必須基于環(huán)網(wǎng)協(xié)議，方可避免運行故障[4]。

1.2 延伸線接入組網(wǎng)方式

1.2.1 破環(huán)網(wǎng)接入組網(wǎng)

為接入延伸線新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點時，打開既有線的工程環(huán)網(wǎng)，并重新配置站級節(jié)點跳線以形成一個完整的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，在既有線的中央級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置方面，不必考慮為接入延伸線預留硬件端口，但需調(diào)整車站級節(jié)點的交換機路由配置，在延伸線接入時，新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接入建設(shè)和調(diào)試都將對已運營的既有線路具有一定的影響。破環(huán)接入組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

1.2.2 獨立組網(wǎng)

采用獨立組網(wǎng)的方式接入延伸線，通過在延伸線工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，增加一臺核心交換機與既有線工程環(huán)網(wǎng)中心設(shè)備對接進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)獨立組網(wǎng)的目的。獨立組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

另外，在此組網(wǎng)方式中，車站內(nèi)接入交換機使用Spanning-tree協(xié)議與車站核心交換機級聯(lián)組成站內(nèi)環(huán)網(wǎng)，終端端口關(guān)閉生成樹以達到快速收斂的目的。車站核心交換機使用Supreme-ring協(xié)議參與既有線車站的綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)。

2 延伸線綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入仿真試驗

以成都地鐵3號線二三期為例，為確保3號線二、三期交換機設(shè)備可靠接入一期聯(lián)網(wǎng)工程，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，分別對破環(huán)接入組網(wǎng)和獨立組網(wǎng)的接入方式進行仿真平臺搭建和試驗，共模擬3號線一期工程中2個車站和1個控制中心，3號線二三期工程中20個車站和1個控制中心，總計48臺設(shè)備。

仿真試驗過程中，分別就兩種組網(wǎng)方式進行網(wǎng)絡(luò)連通性測試、設(shè)備斷電鏈路測試、VRRP熱備冗余協(xié)議、狀態(tài)測試、風暴測試、性能測試以及穩(wěn)定性測試，兩種組網(wǎng)方式的測試性能對比，如表1所示。

特別地，獨立成環(huán)組網(wǎng)方式能夠降低對既有線運營的影響，同時施工作業(yè)量也降低，具體差異如表2所示。模擬單點故障切換時間，如圖3所示。

通過以上分析，破環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方案在實施和后期維護中對原有網(wǎng)絡(luò)都會產(chǎn)生直接影響，不僅降低了網(wǎng)絡(luò)整體的穩(wěn)定性，還增加了后期維護的難度。而在兩個獨立成環(huán)組網(wǎng)方案中，單點網(wǎng)絡(luò)波動不會影響其他環(huán)網(wǎng)的正常工作，而且實施過程對原有網(wǎng)絡(luò)正常運行不會產(chǎn)生任何影響，網(wǎng)絡(luò)的可靠性、容錯性、冗余性和穩(wěn)定性都比破環(huán)組網(wǎng)方式更優(yōu)。

3 結(jié)束語

在確保地鐵正常運營安全的前提下，延伸線采用獨立成組網(wǎng)的方式接入既有線，將延伸線路新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接入建設(shè)和調(diào)試對已運營的既有運營線的影響降到最小，并能確保在接入延伸線工程后，全線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體性能不低于既有線原有設(shè)計能力。

參考文獻：

[1]彭越，張俊，朱明言.軌道交通綜合監(jiān)控項目的實施和管理[J].城市軌道交通研究，2013，16（4）：9-11.

[2]張杰.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)冗余機制探討[J].科技風，2013（8）：51-51.

[3]陳省文.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方案分析[J].通訊世界，2017（14）：22-24.

[4]文豪.淺析西安地鐵二號線DCS骨干環(huán)網(wǎng)設(shè)計選用[J].中國新通信，2016，18（11）：36-36.