西安地铁2号线综合监控系统集成设计

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    地铁是城市轨道交通的一部分,随着社会、经济及科技的高速发展,为了缓解城市交通的紧张状况地铁应运而生。地铁是在城市中修建的快速,且大量用电力牵引的轨道交通,它的线路通常设在地下隧道内,有的也在城市中心以外的地区从地下转到地面或高架桥上。地铁与城市其他交通工具相比,具有以下特点:1)地铁是在人口密集区的地下封闭隧道中运行的,而在郊外人口不密集区则是在高架或地面封闭环境中运行的,其占用地面面积较少,能够避免城市地面拥挤,节约城市用地;2)地铁的客运量为4~6万人/小时以上,其运输能力比一般地面交通工具大7~1O倍;3)地铁列车以电力作为动力,对空气污染程度比较小。而其他的地面交通工具一般采用的是汽油、柴油等,不仅消耗能源,还会造成大量污染。地铁综合监控系统作为保证地铁正常运行的管理系统具有非常重要的作用,这里提出了主要针对西安地铁2号线的综合监控系统设计方案。

1 地铁综合监控系统
   
地铁综合监控系统集成了地铁各专业自动化系统,它采用统一的计算机硬件和软件平台。无论是电力监控还是设备监控,无论是行车调度还是通信监控,它们都是建立在一个统一的计算机网络平台上,由统一的软件系统支持。
    地铁综合监控系统实现了电力监控系统(SCADA)、环境与设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、屏蔽门(PSD)等系统的集成,实现了信号系统(SIG)、自动售检票系统(AFC)、广播系统(PA)、视频监控系统(CCTV)、乘客信息系统(PIS)和时钟系统(CLK)的互联。图1为地铁综合监控系统组成框图。


    电力监控子系统可实现控制、遥信及信息处理、遥测及数据处理、遥调以及模块操作等功能,而环境与设备监控系统则实现监控、正常显示、故障显示以及运营统计等功能。

2 地铁综合监控系统集成
   
系统集成就是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术,将各个分离的设备(如个人电脑)、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中,使资源达到充分共享,实现集中、高效、便利的管理。
    综合监控系统从集成的深度来划分,有现场层集成——完全集成(深度集成)、执行层集成——准集成、管理层集成——表层集成(顶层集成)3种集成方案。
    1)顶层集成  在OCC和车站的监控层将子系统集成。综合监控系统在管理层面汇集,处理各子系统的数据,实现各子系统间的信息共享、交互及系统联动功能。这种方案的优点是实现简单,但仍然存在车站级设备及接口种类多、实现联动困难等缺点,这种方案集成度最低。
    2)准集成  现场采集、驱动设备与执行层之间的通信协议均为系统内部协议,二层设备密不可分,一般综合监控系统不选择在此层面进行集成。
    3)深度集成  采用统一软件平台将被集成的子系统完全集成在一起。被集成子系统的中央层、车站监控层和控制层被集成在综合监控平台上,它们的功能都由综合监控软件来实现。系统应用软件完全统一,数据处理简约、迅速,系统间联动功能种类多、安全、简洁,综合监控系统与各子系统之间配合协调工作,由综合监控系统集成商来完成,减轻了建设方的工程管理工作。
    深度集成的综合监控系统,是我国地铁工程实践中自主创新出的一种类型。它克服了顶层集成的缺点,采用同一种软件平台将被集成子系统完全融入综合监控系统,软件平台可延伸至现场级,可完成实时控制与互动功能,系统的有效性、响应性好。

3 西安地铁2号线综合监控系统集成设计
3.1 系统功能

    综合监控系统(ISCS)是一个高度集成的综合自动化监控系统,其目的主要是通过集成地铁多个主要弱电系统,形成统一的监控层硬件平台和软件平台,从而实现对地铁主要弱电设备的集中监控和管理功能,实现对列车运行情况和客流统计数据的关联监视功能,最终实现相关各系统之间的信息共享和协调互动功能。通过综合监控系统的统一用户界面,运营管理人员能够更加方便、有效地监控管理整条线路的运作情况。


3.2 系统设计
   
综合监控系统由位于控制中心的中央级综合监控系统和系统仿真测试平台、位于车站的车站级综合监控系统,位于车辆段的车辆段综合监控系统等多个部分组成。通过全线通信传输网把车站、车辆段与中央的各级综合监控系统连接到一起,从而形成一个有机的整体,如图2所示。