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2  中国城市轨道交通综合监控系统的特点

　　构建地铁综合监控系统即建设线路信息共享平台的基本要求之一是必须适应应用的具体条件，在中国建设地铁综合监控系统必须符合国情、符合当地的条件、符合所建线路的实际状况。下面分析一下我国城市轨道交通自动化系统建设的特点。

2.1  运营管理对信息共享平台的基本要求

　　构建地铁信息共享平台主要是要为地铁运营管理服务，因此平台的构建需按照运营的要求进行。地铁运营管理特别是现代运营管理对信息共享平台即综合监控系统的要求是：

　　(1)  建设地铁综合监控系统时为了实现运营管理的目标即保证列车安全稳定运行、提高地铁经营效率、保障机电设备良好运转、完善旅客服务，需要集成平台有能力将与实现此四大目标有关的信息无缝地接入，并支持运营需求的所有功能，真正实现地铁资源共享和信息互通。总而言之，共享平台要接入所有与运营管理相关信息，实现所有运营管理功能。

　　(2)  综合监控系统实现(1)的目标是根本的，它的构成形式则应按照具体环境和条件决定，不宜用划一的构架模式要求每一个系统。

　　(3)  信息共享平台必须是安全、稳定运行的系统，具有良好的扩展性能、支持地铁运营管理水平的不断提高。

　　(4)  信息共享平台应在设计中确立简单、实用原则，以满足用户的需求为第一原则，不可用冗繁的结构和豪华的配置追求奢华的功能。

　　(5)  构建的综合监控系统须提供切实的功能，为地铁增加实在的效益。应确能提高整个工程的性价比，保护投资利益。

2.2  我国城市轨道交通建设的环境

　　目前我国城市轨道交通建设进入一个高潮期，这是国民经济发展的必然要求。但是，城市轨道交通建设又是在我国国内的具体环境约束下进行，这些环境条件主要表现为：

　　(1)  城市轨道交通建设的国策：城市轨道交通建设按照国务院的要求，国产化率必须达到70%，这一比率落实在自动化系统就应在百分之九十以上，因此，城市轨道交通的自动化在由分立系统自动化发展为综合监控系统时，必须提高国产化率，而不能降低国产化率。特别是综合监控系统软件，如采用国外软件，会使国产化率大大降低，因为，分立系统时，自动化系统的软件大都是国产化软件。换言之，综合监控系统的实现必须走国产化率极高的道路。事实上，我国在工业自动化发展历程中已经取得了良好的国产化业绩，城市轨道交通领域特别是综合监控系统建设，技术上完全可以采用国产化系统。

　　(2)  投资规模的约束：目前，我国地铁建设正进入一个高发展期。城市发展的要求是大力发展城市轨道交通。但我国还是一个发展中国家，不允许在轨道交通建设投入过高。即使在发达国家，地铁建设也是因地适宜，节约投资的。因此，地铁建设中为综合监控系统的投资规模有限，一般说来，不允许比分立系统投资超出太多。投资规模的客观情况要求建设单位摒弃那种豪华的配置，如需要高额费用的国外软件，而需求低成本、高性价比的综合监控系统。

　　(3)  建设与运营的连续性：地铁建设是适应城市发展需要而进行。建设的目的是为了通过地铁的有效运营，为市民安全出行服务，为城市的发展做出贡献。地铁建设须为运营服务，保证建设成功、运营成功，不断地在为市民服务中发挥效力。因此，地铁建设也是百年大计，要以地铁有效运营、持久运营为目标。同时，地铁建设又需按照科学规划进行，组成合理的路网，有效地运营路网，建立起整个城市的轨道交通体系。这种建设与运营的连续性要求所建自动化系统应具有较先进的技术水平和较强的开放性、扩展性。这种建设与运营的连续性决定了必须建设技术水平先进的综合监控系统，而且，综合监控系统建设的应具有更好的前瞻性。设计和建设综合监控系统要注意这一总体性要求。

　　(4)  自主创新的大背景：“十一五”规划中，国家重提自主创新在国民经济建设中的主导地位，为城市轨道交通建设也为其中的综合监控系统建设提供了一个大背景。在地铁综合监控系统的技术开发中须特别注重自主创新能力的发挥，强调自主核心技术的培育和发展。这一基本原则需在综合监控系统的总体设计中特别关注。综合监控系统设计应强调国产化水平，应扶植国产化的自主核心技术的成长，尤其是综合监控系统软件应欢迎国产化软件登堂入室。
特别要强调的是，地铁综合监控系统是应用性极强的自动化系统。系统建设的应用经验、系统应用软件开发是极为重要的，就地铁综合监控系统建设而言，应用也是核心技术，地铁综合监控系统建设需要在应用中自主创新。

　　(5)  城市轨道交通建设规划对近期建设的影响：在地铁建设中关系到城市发展的总体，必须进行科学规划，而这一规划又对地铁近期的建设发生较大影响，它也成为我国地铁建设的一个重要的环境条件。一般来讲、城市轨道交通建设的规划要求城市建成有效的、方便市民出行的路网。城市轨道交通的路网又要求构建一个轨道交通指挥管理和应急指挥系统，所以，也要求在近期的线网建设中选用综合监控系统以便路网指挥中心的建设。   
国内城市轨道交通建设的大环境对自动化系统的要求就是需要构建国产化率极高、性能价格比极高的城市轨道交通综合监控系统。

2.3  地铁SIG、AFC、FAS系统的特殊性

　　我国城市轨道交通构建信息共享平台还需具体分析各专业子系统的情况，按照这些专业的特点设计子系统接入的方式，不能盲目照搬国外的一些作法。

　　地铁信号系统（SIG）是地铁的主专业，它最根本地影响着运营。但是我国地铁信号专业采用的系统和技术目前还都是国外进口，无论是ATP、ATO，还是ATS都采用国外产品。实际工程中，国外厂商大都应用专利的信号系统、自成体系，它的通信协议不完全开放，它的软件内涵更严格保密，因此，与这些系统作简单的信息沟通都是困难重重，根本不可能采用国外信号系统作地铁信息共享平台的基础。

　　地铁信号系统（SIG）即是列车自动控制系统（ATC即Automatic Train Control），它是保证行车安全，缩短列车运行间隔，提高列车运行质量的先进控制设备，按计算机控制系统的形态分析它是一个安全系统。因此，它独立运行，不容许受其他系统过多的干扰，不容许接入非安全系统影响运营安全。ATS与ATP和ATO无缝地集成在一起平稳可靠地运行是地铁运营安全可靠的基本保证，不宜作为信息共享平台的基础。接入过多的子系统将会造成ATC的不稳定。因此，地铁信号系统（SIG）宜独立运行，只宜与地铁信息共享平台互联，进行与运营相关的信息交互。

　　地铁的自动售检票系统（AFC）也是一个较为特殊的系统，它涉及票务管理和财务管理，严格讲它是一个事务处理系统。与票务和财务有关的数据应安全地、独立地汇入AFC中心，与其他运营信息严格分开。所以，AFC在与地铁其他子系统实现信息互通和资源共享时，具有一定的局限性。同时、按照自动化理论，自动化系统中的监控数据必须与事务数据严格分开，从这一点出发，对AFC的集成是有限的。在建设地铁信息共享平台时对AFC的接入需特殊处理。

　　对于地铁的这两大专业子系统，根据我国地铁的现状和环境条件，应该分别构建独立的系统，保证这两个地铁最重要系统的良好运营。在构建地铁信息共享平台时必须考虑信号系统和自动售检票系统的特殊性，保持其独立性的基础上进行有限的信息接入。

　　地铁的火灾报警系统（FAS）是一个行业管理严格，须完全按当地消防部门要求进行建设的系统。从当前自动化技术发展水平来看，FAS系统完全可集成到综合监控系统中，但必需按照当地环境条件作出设计，不容许集成时，只能互联入综合监控系统中。

2.4  以机电设备监控系统为基础的信息共享平台

　　地铁机电设备监控系统是地铁工程中分布最为广泛的系统，它遍及地铁车站的每个角落，监控管理着分散各地的机电设备。无论是BAS系统、FAS系统和电力SCADA系统，还是屏蔽门和安全门它们的监控系统具有共性，它们大都为国产化设备和系统，所以，地铁信息共享平台以此为基础，在技术上是可行的、成熟的。国内的一些其它大型工程将机电设备系统成功地集成在一起，也为我们提供了重要经验。

　　地铁工程中。除了SIG、AFC两大系统外，其他的各种机电底层设备都是由机电设备系统组织起来完成自动控制任务的。将供电系统、BAS系统和其他机电设备系统集成在一起，涵盖了地铁设备监控点的80%以上，它是地铁设备运行管理的基础，可有效地支持行车调度和旅客服务。因此，在我国地铁建设的具体环境中，构建地铁信息共享平台应以机电设备监控系统为基础。

　　在对地铁机电设备进行监控时，对重要的设备的控制、例如对供电系统的交流设备和直流设备控制，要求实现远动控制，即所谓SCADA功能，这是机电设备监控系统最基本的功能，必须予以保证。在以机电设备监控系统为基础构建信息共享平台时，必须保证系统远动功能的完好实现，对SCADA、BAS、FAS等系统集成时必须保持系统的完整性，这就提出了深度集成的问题，在以后的章节中予以详述。

　　以机电设备监控系统为基础所构建的信息共享平台，是建立在底层的基础自动化基础上的信息平台，是以集成所有底层机电设备并连接其他必要信息进行各专业子系统综合的。它以底层的实时数据点为元素，构成地铁线路的实时数据库和历史数据库，在这个大型的数据库的支持下，可以开发现代的地铁运营管理系统，可以开发地铁运营的专家系统，从根本上，提高运营管理水平。

2.5  本地运营的差异性决定了地铁应用需求的复杂性

　　我国城市轨道交通综合监控系统的另一特点表现为各地建设综合监控系统的需求的差异性，从而也使得综合监控系统的形态各异。

　　各地地铁的差异性主要表现在以下方面：

　　(1)  地铁工程条件的差异性。

　　每一条地铁线路的工程条件不同致使其运营管理也不同。工程条件差异主要表现在：是新建线路还是续建线路；是首期工程还是二、三期工程；分期开通还是一次开通；地下站与地面站的比例；与自动化系统有关的各子系统基本设计参数；业主构成情况（例如：双业主，不同线路段不同业主等）；工期要求等等。这些差异性使得对自动化系统的应用需求不尽相同，反映出地铁工程应用需求的复杂性。

　　(2)  地铁建设与运营经验的差异性。

　　各地建设地铁时，业主的建设和运营经验差异较大。如北京、上海、广州地铁公司具有较丰富的建设与运营经验，他们对自动化系统的应用需求更为熟悉，特别是运营功能要求更为实际，与此同时，在地铁建设中受旧有系统的影响也较大。一些新建地铁的城市，业主缺少建设与运营经验，但他们虚心学习、又无旧系统的影响更容易接受新技术观念。这些差异性也反映在对自动化系统的应用需求之中。

　　(3)  各地建设环境的差异性。

　　各地建设地铁时，所面对的工程环境和社会环境各不相同。例如，对消防规范的执行，各地差异性极大，有的地方以一种保守的观点执行规范，FAS系统只能单独组网，独立防、救灾。有的地方执行地铁规范的有关要求，容许FAS系统集成到综合监控系统中。各地对各专业子系统的认识也各不相同，各专业子系统的管理方式也不同。这些差异性影响着自动化系统的需求。

　　综上所述，在自动化系统的建设中，由于本地环境条件的差异性，业主技术管理水平的不同特点使得对自动化系统应用需求不同，会出现各种自动化系统的形态。

3  城市轨道交通综合监控系统的类型及技术内涵

　　城市轨道交通综合监控系统类型按照集成方式与深度分为三类：信息综合管理系统、顶层集成的综合监控系统、深度集成的综合监控系统。

3.1  信息综合管理系统

　　信息综合管理系统是在地铁运营指挥中心（OCC）建立一个局域网，将已建好的地铁各子专业分立自动化系统的必要信息综合在一起，实现信息共享但只监不控。这类系统一般是在原有分立系统建好的基础上采用的补充措施，集成的范围与深度有限，难于实现全面的综合监控功能。这类系统的总体结构如图4所示。也有新建的综合监控系统采用此种结构，有时要求在车站设立IBP盘综合车站的一些重要信息。

　　信息综合管理系统主要建在OCC，它由信息综合管理系统的局域网及配置在此网上的信息服务器与历史服务器、信息综合工作站以及外围设备等组成。它将各分立的子专业自动化系统的必要信息综合起来为运营管理服务，一般情况下，它不能进行遥控，仅为运营管理人员提供一些必要的各子专业的信息。某种意义上讲相当于给各自专业加了一个收集信息的“帽子”。

3.2  顶层信息集成的综合监控系统

　　顶层信息集成的综合监控系统是在OCC和车站的监控层将部分子系统集成和互联起来构成综合监控系统。虽然，这类系统可实现信息共享，实现综合监控功能，但由于在车站将被集成子系统拦腰截为两截，在纵向将原来的系统分为两个不同软件平台支持的两部分，因此，大大地降低了系统的性能，例如，电力系统遥控时间将大于3.5秒超出电力规范的要求。此外，这类系统由于在车站实行两个软件平台对接，给调试、故障诊断和维护带来极大工作量。早期国内外出现的综合监控系统皆采用此类结构，目前，国外供货商推崇此类系统（由于软件的局限性），在国内的实施效果并不好。
顶层信息集成的综合监控系统的结构如图5所示。顶层信息集成的综合监控系统为分层分布式结构。

　　在OCC构建综合监控系统的中央监控网络，一般选用冗余的高速交换以太网。中央监控网络上配置实时服务器、历史服务器、电调中心、环调中心、行调中心、总调度站以及维调中心，也设置了网管中心、互联网关（FEP）等。
在车站建立车站监控网一般选用冗余的高速交换以太网，配置车站实时服务器、车站监控工作站，车站网关装置（亦称：FEP、通信控制器）。顶层信息集成的综合监控系统在车站通过网关装置接入各子系统。对被集成的子系统、需要与这些子系统的数据库全面接口，涉及了两个软件平台的对接。对互联子系统仅作一般的信息交互。

3.3  深度集成的综合监控系统

　　深度集成的综合监控系统是采用同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。以数个被集成子系统的集成平台为基础再将被互联子系统接入，构建起一个功能强大，体系结构完整的综合监控系统。

　　深度集成的综合监控系统既保证了被集成子系统的性能指标的实现，又可实现完整的综合监控功能。由于此类系统以被集成子系统的实时数据为基础，所以可建立起坚实的数字信息共享平台。又因为它的平台完全包含了被集成子系统，所以在进行联动时，可靠而迅捷。同时，此类系统不存在平台对接问题，调试方便、维护方便，系统扩展性好，从根本上保护了用户的投资利益。

　　深度集成的综合监控系统的结构如图6所示。深度集成的综合监控系统也为分层分布式结构。

　　在OCC构建综合监控系统的中央监控网络，一般选用冗余的高速交换以太网。中央监控网络上配置实时服务器、历史服务器、电调中心、环调中心、行调中心、总调度站以及维调中心，也设置了网管中心、互联网关（FEP）等。

　　在车站建立车站监控网一般选用冗余的高速交换以太网，配置车站实时服务器、车站监控工作站，车站网关装置（亦称FEP、通信控制器）。但是，深度集成的综合监控系统采用了与OCC同一软件平台对车站各被集成子系统进行集成，被集成子系统直接通过本系统的接口装置接入车站以太网。车站网关装置近接入互联系统。深度集成的综合监控系统将被集成子系统在中心与车站融为一体，构建起一个真正的以低层信息为基础的信息共享平台。