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北京地铁10号线综合监控系统简介

2012-10-14 4页 pdf 462KB 105阅读

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北京地铁10号线综合监控系统简介 北京地铁 10 号线综合监控系统简介 张发明1  王 颖2 (中铁电气化局集团一公司 ,100070 ,北京 ; 2. 北京市轨道交通建设管理有限公司 ,100032 ,北京 ∥第一作者 ,工程师) 摘 要  综合监控系统是一个功能强大的、开放的、模块化 的、可扩展的分布式控制系统 ,集成和互联了多个子系统。 介绍了北京地铁 10 号线综合监控系统的构成。北京地铁 10 号线综合监控系统的集成部分包括供电监控、环境与设 备监控、站台屏蔽门、有线广播、闭路电视等子系统 ;互联部 分包括北京市轨道交通指挥中心、火灾自动报警、...
北京地铁10号线综合监控系统简介
北京地铁 10 号线综合监控系统简介 张发明1  王 颖2 (中铁电气化局集团一公司 ,100070 ,北京 ; 2. 北京市轨道交通建设管理有限公司 ,100032 ,北京 ∥第一作者 ,工程师) 摘 要  综合监控系统是一个功能强大的、开放的、模块化 的、可扩展的分布式控制系统 ,集成和互联了多个子系统。 介绍了北京地铁 10 号线综合监控系统的构成。北京地铁 10 号线综合监控系统的集成部分包括供电监控、环境与设 备监控、站台屏蔽门、有线广播、闭路电视等子系统 ;互联部 分包括北京市轨道交通指挥中心、火灾自动报警、列车自动 监控、传输、时钟、无线通信、自动售检票、乘客信息、通信专 业集中告警设备等子系统。详细介绍了各子系统的具体功 能。综合监控系统将提高自动化系统的安全性、可靠性及快 速响应能力 ,实现高性价比 ,减少重复投资和后期维护成本。 综合监控系统为地铁运营管理提供了信息集成平台。 关键词  地铁 , 运营管理 , 综合监控系统 中图分类号  U 231 + . 92 Integrated Supervision and Control System for Beijing Metro Line 10 Zhang Faming , Wang Ying Abstract  Integrated Supervision and Control System is a pow2 erful , open , modular , extensible distributed control system , in2 tegrating and interconnecting many subsystems. This paper in2 troduces the constitution of Integrated Supervision and Control System for Beijing Metro Line 10. The integration parts of this system include power supply monitor , environment and equip2 ment monitor , platform shield gate , cable , closed circuit televi2 sion and other subsystems. Beijing Urban Rail Control Center , the automatic fire alarm ,the automatic train control , transmis2 sion , the clock , wireless communications , the automatic fare checking , passenger information , and alarm focused communica2 tion equipment and other subsystems are the interconnect parts of it . The specific functions of these subsystems are presented in de2 tail. The author concludes that the Integrated Supervision and Con2 trol System will enhance the safety , reliability and rapid response a2 bility of the automatic system to achieve higher performance2cost ra2 tio and to reduce repeated investment and maintenance cost in the later period. The system also provides an information2integrating platform for the subway operation management. Key words  metro , management of operation , integrated su2 pervision and control system First2author’s address  First Engineering Co. ,Ltd. of China Railway Electnification Bureau Group ,100070 ,Beijing ,China   我国地铁的综合监控经历了从单一到组合、分 立到综合的过程。早期的监控系统只是各专业单独 设立本系统内部的监控系统 ,用以监控设备的运行 工况 ,此后虽有过几次综合监控系统的建设 ,但也未 完全完成深度集成与互连。北京地铁 10 号线的综 合监控系统 ,第一次进行了深度的系统集成和互连 , 并真正意义上实现了统一指挥运行管理的功能 ,实 现了地铁各专业系统之间的信息互通、资源共享 ,提 高了各系统的协调配合能力 ,并建立了与北京市轨 道交通指挥中心的信息高速通道。 1  综合监控系统的构成 综合监控系统是一个功能强大的、开放的、模块 化的、可扩展的分布式控制系统 ,是一个集成和互连 了多个子系统的综合系统。北京地铁 10 号线综合 监控系统的集成部分包括了供电监控 ( PSCADA) 、 环境与设备监控 (BAS) 、站台屏蔽门 ( PSD) 、有线广 播 ( PA) 、闭路电视 (CCTV)等子系统 ,并预留了门禁 系统 ( IAS) ;互连部分包括了列车自动监控 (A TS) 、 火灾自动报警 ( FAS) 、传输 ( TS) 、时钟 (CL K) 、无线 通信 (RC) 、自动售检票 (AFC) 、乘客信息 ( PIS) 、轨 道交通指挥中心 ( TCC) 、通信专业集中告警设备等 子系统。 综合监控系统由位于控制中心 (OCC)的中心系 统、网络管理系统 (NMS) ,位于各车站的车站系统 , 以及位于车辆段的车辆段系统、后备中心系统、培训 管理系统 ( TMS) 、设备维护系统 (DMS) 等组成。系 统纵向分为中心和车站监控系统设备两层。其硬件 构成如图 1 所示。 1. 1  系统硬件设备 综合监控系统的硬件设备组成有以下特点 :采 用主备、冗余、分层、分布式 C/ S 结构 , TCP/ IP 协 议 ,具有有效的故障隔离和抗干扰措施。主要硬件 设备有以太网交换机、服务器 (实时、历史及磁盘阵 列) 、前端处理器、各操作员工作站、打印机、大屏幕 显示器和在线式不间断电源 ( U PS) 、紧急后备盘 ·17·  第 1 期 研究简报   ( IBP)等 ,分别分布在控制中心和各车站、车辆段。 1. 2  系统软件 综合监控系统的软件主要由基础软件、应用软 件、接口软件等构成。基础软件主要完成数据处理、 管理等功能 ;应用软件主要完成系统使用、管理、维 护应用等功能 ;接口软件实现各子系统、设备间的通 信处理。 1. 3  系统网络结构 综合监控系统的网络由主干网、局域网、基础现 场层设备通信网等 3 部分构成。 主干网 :由通信专业完成 ,用于实现控制中心局 域网与各车站、车辆段局域网的互连。网络形式为 双路冗余的百兆以太网电接口。 局域层 :即控制中心、各车站、车辆段 (后备中 心) 、培训中心、设备维护管理的局域网。各局域网 采用冗余的交换式 100 M 以太网。 图 1  综合监控系统构成简图   基础现场层设备通讯网 :即各子系统执行层面 上的网络 ,包括 FAS、AFC、PSD 等 ,一般采用工业 控制网络或现场总线。 2  综合监控系统的主要功能 2. 1  综合监控系统功能的概念Ó 集成 :表明综合监控系统与子系统之间存在 紧密的耦合关系 ,子系统不需要提供操作界面 ,所有 对子系统的操作完全通过综合监控系统的操作界面 完成。正常情况下集成子系统依赖综合监控系统实 现正常操作功能。Ó 互连 :表明综合监控系统与子系统是采用松 耦合的结构 ,子系统具有完整的操作界面和全套设 备 ,可以脱离综合监控系统独立运行 ,完成正常和紧 急操作。 集成和互连在具体的数据接口上并不存在 区别。两者的区别仅在于综合监控系统与子系统的 功能分配上。 2. 2  主要功能描述 2. 2. 1  通用功能 主要是综合监控系统各部分需完成的使用、管 理等功能 ,包括数据库管理、输入数据处理、通用的 人机界面 ( HM I) 、监视、系统安全与权限管理、操作 员工作站的角色分配、操作互斥和操作授权、遥控、 报警、时间同步、数据点的禁止/ 允许、内部运算、状 态概况、统计和报表、历史数据存档和查询、历史趋 势记录、实时趋势记录、设备禁止、存档要求、组态维 护、通道管理、打印、系统管理、在线帮助等功能。 2. 2. 2  新型功能 (1) 网络管理系统功能 (NMS) :负责对全线综 合系统进行功能维护和网络管理 ,在车站采用便携 式维护计算机对车站网络进行维护。网络管理系统 能进行网络管理、配置管理、网络监控、故障报告、事 件记录、调整、创建、编辑和删除数据库等操作。 (2 ) 设备维护系统功能 ( DMS) : 用来保存 OCC、车站内各类基础设备 (如风机、水泵、开关等) 的电子版本的技术资料和维护历史记录 ,收集保存 设备运行状态信息 ,统计设备运行时间和次数 ;主要 包括设备资料输入、修改、删除、查询和设备台帐管 理 ,设备运行状态监视 ,设备故障报警 ,预防性维修 提示及生成检修工作票 ,设备统计报表 ,维护信息输 入、修改和查询等功能。 ·27·   城市轨道交通研究 2007 年   (3) 培训管理系统功能 ( TMS) :可对操作人员、 运行维护人员进行上岗培训 ,使其掌握电力监控与 环控集成系统的运行管理、操作 ,以及日常维护、故 障排除等业务。 (4) 联动功能 ( UA) :为了提高运营效率 ,综合 监控系统具有系统联动功能。例如隧道阻塞管理功 能 ,可在隧道阻塞情况下 ,通过迅速启动 BAS 隧道 通风模式进入事故状态。 综合监控系统汇集各个设备系统的信息 ,实现 各系统之间与安全无关的信息互通和联动。与安全 相关的信息仍依靠底层的系统之间的安全信息通道 实现。系统联动分全自动、半自动和手动 3 种。 2. 3  各子系统的主要功能 综合监控系统的集成和互连系统及各系统间的 信息交换如图 2 所示。 图 2  综合监控系统的综合构成图 2. 3. 1  集成子系统的具体功能 2. 3. 1. 1  供电监控系统 供电监控 ( PSCADA) 系统通过网络把各变电所 综合自动化系统集成起来 ,构成全线完整的供电监控 系统 ,完成控制中心监控功能和车站控制室监控功 能。PSCADA 系统与各变电所内相对独立的综合自 动化系统共同完成对全线开闭所、牵引降压混合变电 所、降压变电所内的 10 kV 开关柜、750 V 开关柜、400 V 开关柜、牵引变压器、硅整流器、配电变压器、排流 柜、牵引网电动隔离开关、交直流电源屏等供电设备 的实时监控管理 ;指挥供电设施的检修调度及事故情 况下的抢修调度工作 ,保证全线的安全可靠供电。 PSCADA系统主要有控制、数据采集处理、显示、报 警、调度事物管理 ,以及维修、事故抢修等调度功能。 PSCADA 系统实行中心级、车站控制室两级管理 ;中 心级、车站控制室和设备就地级三级控制。 2. 3. 1. 2  环境与设备监控系统 环境与设备监控系统 (BAS) ,对暖通空调系统、 给排水系统、电梯系统、低压配电与动力照明系统等 车站设备进行全面、有效的自动化监控及管理 ;自 动、实时、定时、现场就地监视设备运行状态 ,控制开 启和关停 ,环境参数 ,调控环境舒适度及节能管 理 ;采集、处理有关信息 ,进行历史资料档案和设备 维修管理 ;确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最 佳运行状态 ,从而提供一个舒适的乘车环境 ;并能在 列车阻塞事故状态下 ,更好地协调车站设备的运行 , 充分发挥各种设备应有的作用 ,保证乘客的安全和 设备的正常运行。 2. 3. 1. 3  站台屏蔽门系统 站台屏蔽门 ( PSD) 系统 ,用于将车站站台与行 车区域隔离开 ,防止乘客在候车时因推挤掉入行车 区 ,保证乘客候车的安全性。PSD 实现系统级、站 台级和手动操作三级控制方式。手动操作优先级最 高 ,系统级控制优先级最低。 2. 3. 1. 4  闭路电视监控系统 综合监控系统与闭路电视 (CCTV) 操作界面集 成。根据地铁特点 ,CCTV 从使用上满足中心总调 度员、中心行车调度员、中心环境调度员、中心供电 调度员和车站值班站长等的操作工作站对相应管辖 区域进行监视。其中 :站厅区主要监视 AFC 进出口 闸机与上下站台的自动扶梯的乘客流向 ;站台监视 区主要监视乘客上下列车与安全门开关的情况。分 为中心级监控功能和车站级监控功能。 2. 3. 1. 5  有线广播系统 综合监控系统与有线广播 ( PA) 系统操作界面 集成。地铁 PA 由车站广播、车辆段广播两个相互 独立的子系统组成 ,在地铁运营时对乘客发布信息 , 并在发生灾害时兼做防灾广播。地铁 PA 采用中 心、车站二级广播组网。各车站作为一个独立 的区域广播 ,而中心能够对每个车站进行播音 ,并具 有控制优先权。 2. 3. 2  互连子系统的功能 2. 3. 2. 1  北京市轨道交通指挥中心 综合监控系统与北京市轨道交通指挥中心 ( TCC) 互连。TCC 在正常情况下从各线路采集客 流信息、设备状态信息等 ,为各线路提供相关的运营 信息及城市职能部门发布的信息 (如气象信息、重大 ·37·  第 1 期 研究简报   活动信息、旅游信息、地震信息等) ,并负责轨道交通 系统与其它职能部门的联络 (如消防局、公安局、公 安交通管理局等) 。在紧急情况下 , TCC 通过各条 线路的控制中心进行协调指挥 ,处理紧急突发事件 , 优化轨道交通网的运营组织。 2. 3. 2. 2  火灾自动报警系统 综合监控系统与火灾自动报警系统 ( FAS) 互 连。FAS 对车站、车辆段、电缆通道等建筑设施的 火警安全进行可靠监视管理 ,具有火灾探测和报警 功能 ;并能在火灾时发出模式指令 ,使相关系统运行 转入火灾模式 ,实现消防联动。FAS 实现中心级、 车站级两级管理 ,中心级、车站级、就地级三级控制 方式。中心级主要负责全线 FAS 集中监控与管理、 运营模式、运行累计等工作 ;车站级作为本站 FAS 控制室 ,设置于各站车站控制室、车辆段消防控制 室 ,主要负责车站级 FAS 的管理与联动控制。 2. 3. 2. 3  列车自动监控系统 综合监控系统与列车自动监控系统 (A TS) 互 连。A TS 监视全线列车的自动运行情况、调整列车 运行时刻表并可进行人工干预。A TS 为非故障安 全系统。A TS 收集和传输现场信息。现场数据包 括信号设备状态、列车信息和状态 (识别号、位置及 列车状态) 。OCC 接收到这些信息后 ,经处理显示 给 OCC 操作员 ;OCC 操作员据此向 A TS 发布命令 , 或给列车分配新的任务。A TS 负责监视整个信号 系统和列车运行数据 ,管理并监督列车运行调整算 法。如保证按时刻表和行车间隔运行的算法 ,以及 对交通需求和延迟造成时刻表变动的处理功能。 2. 3. 2. 4  自动售检票系统 综合监控系统与自动售检票 (AFC) 系统互连。 AFC系统除完成财务、票务管理、决策支持等功能 外 ,还具有设备监视、提供客流信息等功能。 设备监视功能 :车站 AFC 在线/ 离线状态 ,以及 AFC设备 (如自动售票机、进出站闸机、检票机等) 的工作状态。 提供客流信息 :每隔一段时间 ,AFC 系统对客 流信息进行一次统计。 2. 3. 2. 5  乘客信息系统 综合监控系统与乘客信息系统 ( PIS) 互连。 PIS 从结构上可分为中心子系统、车站子系统、车载 子系统、网络子系统、广告制作子系统等五个子系 统 ;从控制功能上可分为信息源、中心播出控制层、 车站播出控制层和车站播出设备等四个层次。 PIS 主要在 OCC 提供综合的采编播功能 ,以便 在各个不同的车站上显示图文。显示的主要内容包 括视音频信息、文本信息、时间信息、实时列车运营 信息及相关的叠加组合信息等 ;信源格式主要有电 视信号视音频信息 ,MPEG - 2、4 信号 ,计算机网络 信号 ,文本信息等。PIS 可实现视频、音频、文本、媒 体等文件的编辑、播放、存储功能。 2. 3. 2. 6  时钟系统 综合监控系统与时钟 (CL K)系统互连。通信系 统在控制中心设中心母钟设备、车站设置二级母钟 设备 ,通过接收时间信号产生精确的同步时间 码 ,校准一级母钟 ,并为其它系统提供时钟信号。 2. 3. 2. 7  传输系统 综合监控系统与传输系统 ( TS) 联调 ,主要指传 输系统为综合监控系统提供通信主干道。 2. 3. 2. 8  无线通信系统 在综合监控系统控制中心及后备 ,无线通信 (RC)系统均独立设置终端 ,与综合监控系统互连。 RC 提供报警信息。 2. 3. 2. 9  通信集中告警设备 综合监控系统对于集中告警设备为系统互连 , 只监视不控制 ;返信形式为在操作显示器上设置声 光告警信息。综合监控系统通过与集中告警设备互 连可监视通信专业的传输、公务、调度专用电话、无 线、CCTV、广播、时钟、电源系统主要设备告警和故 障情况等八个子系统。 3  结语 由于北京地铁 10 号线综合监控系统的建设管 理由供电专业组织 ,因此在建设中曾称为供电监控 与环境监控二合一系统。综合监控系统将提高自动 化系统的安全性、可靠性及快速响应能力 ,实现高性 价比 ,减少重复投资和后期维护成本。综合监控系 统为地铁运营管理提供了信息集成平台 ,将成为今 后城市轨道交通自动化管理的发展趋势。 参考文献 [1 ]  徐杰 ,刘春煌 ,李平 ,等. 城市轨道交通系统信息共享平台研究 [J ] . 城市轨道交通研究 ,2005 (2) :35. [ 2 ]  吴新平 ,董德存. 城市轨道交通信息集中监控系统的设计与实 现[J ] . 城市轨道交通研究 ,2005 (4) :47. [ 3 ]  王开满 ,张慎明 ,江平. 轨道交通自动化监控系统的特点及其发 展趋势[J ] . 城市轨道交通研究 ,2006 (2) :1. (收稿日期 :2006 - 07 - 28) ·47·   城市轨道交通研究 2007 年  
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