目  录

1 背景概述

1.1 地铁运营对自动化系统提出的基本要求

1.2 科技发展水平决定地铁自动化系统的构架和形态

1.3 为地铁线路构建信息共享平台成为地铁自动化系统发展的方向

1.4 信息共享平台的构建方式集成与互联

1.4.1 开放系统

1.4.2 对子系统的无缝接入集成与互联

1.4.3 大型SCADA软件体系

2 中国城市轨道交通综合监控系统的特点

2.1 运营管理对信息共享平台的基本要求

2.2 我国城市轨道交通建设的环境

2.3 地铁SIG、AFC、FAS系统的特殊性

2.4 以机电设备监控系统为基础的信息共享平台

2.5 本地运营的差异性决定了地铁应用需求的复杂性

3 城市轨道交通综合监控系统的类型及技术内涵

3.1 信息综合管理系统

3.2 顶层信息集成的综合监控系统

3.3 深度集成的综合监控系统

3.4 三种综合监控系统性能比较

4 综合监控系统的构成

4.1 综合监控系统的构建原则

4.2 综合监控系统总构架设计的基本问题

4.2.1 集成哪些系统？互联哪些系统？

4.2.2 综合监控系统的工程范围与集成深度

4.3 地铁综合监控系统的总体架构

4.3.1 中央综合监控系统

4.3.2 车站综合监控系统

4.3.3 综合监控系统的骨干网

4.3.4 OCC和车控室的一体化设计

5 地铁综合监控系统的软件

5.1 软件成熟度

5.2 系统集成商对综合监控软件的把握能力

5.3 WINDOWS操作系统与Unix操作系统比较

5.4 现代综合监控系统软件

5.4.1 综合监控系统对软件体系的特殊要求

5.4.2 综合监控软件体系新构架

5.4.3 面向对象的实时数据库

5.4.4 完善的HMI系统

5.5 综合监控系统应用技术也是核心技术

6 综合监控系统的功能

6.1 对子系统的集成及实现的功能

6.2 对互联子系统的接入与实现的功能

6.3 综合监控系统联动功能

6.4 综合监控系统的高级功能

7 综合监控系统的接口和接口开发

8 综合监控系统的实施

8.1 综合监控系统设计过程

8.1.1 总体设计

8.1.2 初步设计与技术设计

8.1.3 编制综合监控系统技术规格书

8.1.4 选择综合监控系统系统集成商

8.2 综合监控系统工程

8.3 综合监控系统总联调

8.4 综合监控系统竣工验收

9 结语

1  背景概述

　　城市轨道交通自动化技术发展到今天，进入了全数字化、智能化、信息化的新阶段。从世界范围来看，地铁的运营在新的自动化平台支持下，实现资源共享、信息互通，运营效率更加提高，安全性、可靠性更加提高；乘客至上，以人为本的服务理念深入到监控管理的每一层面；而且，新的自动化平台支持整个城市轨道交通体系的综合监控管理，支持城市轨道交通线网的资源共享。地铁行业的运营管理在新技术特别是自动化新技术的支持下正实现着科学化和现代化的目标。

　　21世纪计算机和通信技术的新进步冲击着各行各业的传统工艺设备、传统的监管系统和旧的运营模式和管理模式，同样也冲击着城市轨道交通乃至整个轨道交通系统的运营模式和管理模式及自动化系统。在科技大进步的今天、地铁自动系统到底应该如何设计？如何构建?特别是在我国具体的环境和条件下，地铁的自动化系统应如何来构建和设计，是摆在当前地铁建设者和地铁自动化技术工作者面前的重大课题。

　　北京和利时系统工程股份有限公司自本世纪开元的6年时间里，致力于地铁自动化系统的开发和建设，先后完成了十多个项目，计有：

    (1) 北京城市铁路电力SCADA、环控及防灾报警综合监控系统（北京城市铁路股份有限公司）；

    (2) 大连快速轨道交通3号线工程变电所综合自动化及调度系统（大连市政）；

    (3) 深圳地铁一期工程EMCS+FAS+SCADA集成系统（深圳市地铁有限公司）；

    (4) 深圳地铁一期工程EMCS安装、FAS安装、OPS大屏幕系统、ACS门禁系统及PIS乘客资讯系统总包（深圳市地铁有限公司）；

    (5) 武汉市轨道交通一号线一期工程电力监控系统（武汉市轨道交通有限公司）；

    (6) 天津市区至滨海新区快速轨道交通工程电力监控及全所综合自动化系统（天津滨海快速交通发展有限公司）；

    (7) 广州地铁三号线综合监控系统（广州地下铁道有限公司）；

    (8) 广州地铁四号线综合监控系统（广州地下铁道有限公司）；

    (9) 广州地铁五号线综合监控系统。（广州地下铁道有限公司）；

    (10) 北京地铁十号线（含奥运支线）综合监控系统。这些项目的实施与成功为这一课题的研究做了理论和实践的准备。

　　笔者根据对国外地铁自动化系统的调研、对国内数个地铁自动化系统工程的仔细总结，基于对自动化技术的理论研究与探讨，提出本文的关于地铁综合监控系统建设的全面思路。

    首先概略地说明地铁自动化系统建设的一些基本问题和背景资料。

1.1  地铁运营对自动化系统提出的基本要求

　　地铁的运营管理可分三部分：列车运行管理、车站站务管理、设备运转管理。列车运行管理，主要是对列车的运行调度指挥，保证行车安全和准点的信号控制管理系统。车站站务管理主要是车站秩序管理、票务管理和安全管理，保障乘客上下车和列车到发的安全和准点，避免站内发生意外事故。设备运转的管理以机电设备管理为主，主要是供电系统和地下车站中的通风和空调系统。

　　列车运行管理主要由信号系统及行车调度系统支持实现；车站站务管理、设备运转管理是在列车运行管理的基础上，综合机电设备监控系统等各专业子系统的信息来实现的。
运营中，为保证旅客的安全、保证列车的有效运营、保证设备正常工作必须对地铁各个环节进行监控管理，而地铁的监控管理主要靠构建地铁自动化系统来实现。
地铁运营对自动化系统有下列基本要求：

(1)  我国地铁设计规范中规定：“系统的运营，必须在能够保证所有使用该系统的人员和乘客以及系统设施安全的情况下实施。”自动化系统必须是可靠性较高，安全性较高的系统，其中SIG（信号系统）、FAS（火灾报警系统）对安全性和可靠性要求更高。自动化系统本身必须安全稳定地运行以保证人员、乘客和设备的安全。

图1  地铁运营的基本要求

(2)  地铁运营管理的基本目标有四个：列车安全稳定运行；地铁经营效率提高；机电设备良好运转；旅客服务完善。实现这些目标要求自动化系统的监控水平随着需求的增加而提高，要求自动化系统不断提高信息化和智能化水平，要求自动化系统为运营现代化提供更强的技术手段，要求自动化系统为地铁以人为本的管理理念提供服务。

(3)  地铁运营中心（OCC）是地铁运营管理的指挥部，地铁规范要求以行车指挥为中心设立行调、电调、环调、防灾调度、维调和总调，要求这些调度站信息沟通。因此，地铁现代运营对自动化系统的要求是在运营中心构建信息相通的行调、电调、环调、防灾调度、维调和总调工作站，以实现对全线的运营调度指挥。

(4)  车站站务管理是地铁运营管理的基点，运营四个目标的实现要求车站级自动化系统承担基础保证的任务。自动化系统必须具有支持车站统一站务监管的功能，自动化系统应支持车控室对车站站务的协同监管。

(5)  现代运营管理的科学理念也在深入地铁运营之中，地铁的现代运营管理要求自动化系统提供全线范围的综合数据库，以支持地铁管理的科学决策、快速的应急能力以及与友邻线路的协同；要求自动化系统提供信息共享平台支持现代化管理的功能的不断扩展。

(6)  在大都市形成轨道交通的路网时，需要构建整个城市的轨道交通路网中央交通指挥系统（TCC），TCC的建设要求每条线路建设信息共享平台以便于路网的集中指挥和协调管理。
地铁设施和设备构成了一个庞大的复杂系统，从运营管理的功能来看，大体属于三个系统：

(1)  列车运行系统：隧道、站台、线路、车辆、牵引供电、信号、控制中心、车站行车等。

(2)  客运服务系统：车站及照明、售检票机计算中心、导向及预告措施、消防、环控、自动扶梯、电梯、车站服务等。

(3)  检修保障系统：为保障上述设备性能良好、能随时启动重新投入运行而具备的检修手段能力等。

　　三大系统的运行目的是不断地运送乘客，使他们安全、准时地到达目的地，在为乘客服务的同时也不断地产生城市轨道交通惟一的产品―乘客人某公里即运营的主要经济来源。地铁建设和运营是为市民提供快速、安全、准确、舒适、便利的运输服务，只有上述三大系统同时正常、协调地运行才可达到此目的。如何保证城市轨道交通三大系统、30余项不同的专业设施正常而协调地运行是摆在运营组织者面前的课题，要求运行管理能够实现系统的联动、实现统一指挥和高效管理，实现对乘客的优良服务。所有这些要求都意味着，城市轨道交通自动化必须有一个信息共享平台，有一个可以协调三大功能系统的综合监控系统，城市轨道交通的综合监控系统承担起协调三大系统的任务。

1.2  科技发展水平决定地铁自动化系统的构架和形态

　　地铁自动化系统到底应采用什么样的构架和形态主要由自动化技术的发展水平以及当时的科学技术发展状态来决定。地铁早期的自动化系统，基本上与当时的自动化技术发展同步，应用的是按专业分类的专利自动化系统，大多数专业采用Modem+RTU的SCADA远动系统，发展成为一种分立监控系统的形态。这些分立的系统在中央监控中心（OCC）都有本专业的服务器、操作站及外围设备，都有自己的不同结构的通信网络，各分立系统采用的是各不相同的监控软件；在车站也建有各专业的监控网络及监控站。这种分立的监控系统方式在计算机控制系统理论上称为“多岛控制系统”。一个分立的网络被称为一个自动化孤岛（Automation-island）。

　　进入本世纪，数字通信技术长足进步，计算机技术发生巨变，自动化技术以信息与集成为主流，因此，地铁自动化系统采用了更为先进的通信网络；采用了更为先进的网络设备；自动化系统的计算机设备CPU的处理速度和性能成百成千倍地提高；自动化系统也由传统的SCADA系统发展成为现代大型SCADA系统―发展成为以开放系统为基础的大型计算机集成系统。技术的进步使简单的Modem+RTU系统发展为分层分布的大型SCADA系统，地铁自动化系统由分立系统发展为集成系统。在当今的技术条件下，可以构建将所有与运营有关的各专业接口在一个信息共享平台上的综合监控系统，使自动化系统功能满足现代运营的要求，使自动化系统成为实现地铁运营三大功能系统协调运行的最有效支撑力量。

　　同时，地铁自动化系统的构架和形态又是与实际应用环境休戚相关，与应用发展水平相一致。国内地铁的发展期始于本世纪，因此，地铁自动化的发展水平的起点较高，目前发展起来的新的自动化系统特别是综合监控系统具有创新的构架和较成功的应用。

1.3  为地铁线路构建信息共享平台成为地铁自动化系统发展的方向

　　地铁的基本运营状态包括正常运营状态、非正常运营状态和紧急运营状态。地铁运营就是要在这三种状态下，保证人和设备的安全，提高人性化服务水平，提高地铁经营效率。这就要求自动化监管系统能在上述三种运营状态下，协调各专业达到目标。在OCC实现将行调、电调、环调、防灾调度、维调和总调等工作站信息沟通，实现互连互动。在车站车控室，将与站务和机电设备相关的信息沟通，实现互连互动。现代地铁运营要求自动化系统提供实现信息互通和资源共享的信息平台。

1.4.2  对子系统的无缝接入―集成与互联

　　地铁综合监控系统的主要特点是对地铁各专业子系统的“综合”，即将各子系统接入到综合监控系统中来。对子系统的接入分为两大类型：

　　(1)  一类称为对子系统的集成。所谓对子系统集成，是将被集成的子系统完全融入综合监控系统中。被集成的子系统成为综合监控系统的一部分。其中央功能和车站功能都由综合监控系统实现。综合监控系统的硬件网络取代了被集成子系统的网络，综合监控系统的软件取代了被集成系统的软件。被集成子系统构成了地铁线路信息共享平台的基础。

　　(2)  另一类称为对子系统的互联。所谓对子系统的互联，是与完全独立的系统建立接口，实现综合监控系统与互联系统间的信息交互。被互联的子系统是完全独立的系统，与综合监控系统在中央或在车站有接口，实现与运营相关信息的交互。综合监控系统可向被互联系统提供共享信息工作站；被互联的系统在信息共享平台支持下，可实现全新的功能。

　　对子系统（无论是集成子系统还是互联子系统）的接入必须是无缝的。综合监控系统对子系统集成是将子系统完全融入系统本身，对这些子系统的接入是无缝的。综合监控系统对子系统的互联是通过网关装置（俗称FEP或通信控制器或前置通信机）与子系统建立通信链路、转换子系统的数据形式，使综合监控系统与互联子系统实现信息交互，将与运营相关的子系统的信息联入到综合监控信息共享平台中来。网关装置进行协议转换，实现对子系统的无缝连接。
在具体的地铁工程中，构建综合监控系统时，必须首先确定集成哪些子系统、互联那些子系统。这是总体设计必须最先解决的问题。

1.4.3  大型SCADA软件体系

　　构建地铁信息共享平台的关键之一是选用平台的软件体系。城市轨道交通综合监控软件是一个以地理分散的大型SCADA软件为基础的软件体系。它必须具备SCADA软件的远动特性，同时又是大型的分层分布式工业自动化软件。它必须能实现被集成子专业的一些特定的需求，又必须具有工业自动化系统的通用功能。城市轨道交通综合监控软件除了具有一般通用工业自动化软件所要求的稳定的通用平台，更为重要的是此软件包含了定制开发适于具体工程的应用软件，内涵了为满足用户需求的实施经验的映射。
城市轨道交通综合监控软件既考虑平台应用的成熟性，还要求平台对具体工程的适应性，以必须满足最终用户需求为第一原则。

    城市轨道交通综合监控系统总设计思想（２）

    城市轨道交通综合监控系统总设计思想（3）