地铁综合监控系统结构研究

地铁综合监控系统结构研究

田立强

天津市地下铁道运营有限公司天津300000

摘要：从客观的角度来分析，地铁综合监控系统是必要的组成部分，在设定和实施的过程中，一定要充分考虑到该项技术的实施效果，并且最大限度的对应用技术做出合理的发挥。笔者在本文中，结合地铁综合监控系统，分析综合监控系统的网络结构方案，探讨综合监控系统需重点解决的问题及策略，以期为相关业内同仁提供些许借鉴。

关键词：地铁，综合监控系统，应用

由于地铁分立式自动化系统具有各专业信息孤立、不利于运营管理与统一调度的缺点，近年来已逐渐由综合监控系统所取代。地铁综合监控系统是一个大型分层分布监控系统，通过与各专业系统集成与互联的方式，实现统一监控、互联互通、设备集中管理和维护、资源共享、以及紧急与突发情况下事件的及时处理与控制，从而提高地铁的整体运营管理和调度水平。

1地铁综合监控系统总述

地铁综合监控系统的概念源于国外，其工作原理是将轨道交通系统中各个孤立的设备控制子系统通过通信网络和集成软件有机地连接在一起，建成一个信息共享平台，实现各相关子系统设备控制的联动，并能通过控制中心来协调和监控这一平台，提高各子系统的工作效率，同时也可降低城市轨道交通的运营成本，保障行车安全。

2综合监控系统的网络结构方案

把多个功能模块通过互通互联的方式接入，利用通讯手段借助软硬件技术整合为一体，虽然各子系统之间有一定的联系，但在数据冗余要求、安全等级需求上也各不相同，各个系统基本上有自己独立的网络结构、服务器和各种操作工作站等，要通过综合监控系统把它们联系起来完成信息交换与共享在技术和应用上有不同的架构体系。

2.1双冗余双环以太网结构

综合监控系统的中央级系统(CISCS)构建在地铁控制中心(OCC)，监控范围覆盖线路几十公里的广域网上，在车站和车辆段均布局车站级综合监控系统，现场的供电、信号等独立系统采用现场总线或厂方专利总线接入，中央级系统网络采用骨干网(MBN)，车站和车辆段与控制中心中央级监控系统形成双冗余双环工业以太网。控制中心两台中央级核心层交换机接入实时服务器、历史和事件服务器、网络服务器、综合监视屏控制器、操作员工作台、打印机等，每个车站放置两台接入层交换机，负责各子系统的接入，以双环冗余控制模式最大限度的保证MBN系统的可靠性，通过这种方式满足“调度管理”与“维护管理”两个层面的需求，把地铁运行中的行车调度、环境控制调度、维修调度等功能互通互联，很容易实现这些系统之间的信息沟通，能及时发现故障、报警并处理。目前西安地铁二号线综合监控系统就是这种网络方案结构，并给后续线路的共用综合监控系统预留了接口。

2.2车站组群星形网络结构

这种网络结构需要提前将监控线路的车站按照设备和功能的多少、安全级别的优先等级分为轴心站和卫星站，一般把设备较多，联锁关系复杂、客流量大、乘客换乘要塞站定为轴心站。控制中心中央级的交换机以星形连接方式只管理轴心站，轴心站同样以星形连接方式管理卫星站，从而形成两层星形网络连接。一个轴心站一般可以管理2-3个卫星站，卫星站的选择以邻近为最佳。这种网络连接方式，卫星站不设服务器，轴心站只对卫星站实施监视功能，不能发出控制和确认报警。轴心站综合监控系统可个别选取本站及所管辖的卫星站的车站控制权；而卫星站综合监控系统只可选取本站的车站控制权，并需要轴心站先授予控制权。以确保操作员的合法唯一性，可避免不同地点的操作员同时操作而产生冲突。

3综合监控系统需重点解决的问题及策略

3.1系统的可靠性与容错性

一旦综合监控系统发生故障，则会直接影响系统的功能，因此，采用冗余的方式来对交换机和服务器进行连接。比如，在某地铁3号线中，采用后备线控制方式，能够有效的提高综合监控系统的安全性和可靠性。一旦控制站发生故障或系统瘫痪，后备控制站就可以直接登陆使用，对车站所有设备进行监督和控制。后备控制站的功能与中心级系统相同，一旦发生故障，可以获得控制权限，对系统进行全面的控制。此外，在综合监控系统中放置具有复制功能的软件，一旦发生故障可以对软件进行及时备份，提高系统的容错效率。

3.2数据处理与协议转换

综合监控系统中所有的数据信息都会按照要求接入到前端处理器上，对数据信息进行分析、处理和转换，并且将不同格式的数据信息转化为统一格式，满足综合监控系统对数据的要求，然后将数据信息传输到车辆段和中央服务器内，但是采用这种方式能够增强前段处理器的数据处理强度，随着系统内存的不断扩大，数据信息在传输过程中的实时性和可靠性受到一定程度的影响。因此，在对前端处理器进行选择时，需要选择技术指标较高的处理器，并且每个前端处理器需要借助以太网端口和综合监控系统交换机进行连接。

3.3系统时钟同步

中央级综合监控系统会发送时钟信息给与之相连接的系统，不需要对接收者进行明确，系统可以根据自身的情况来进行时钟信息的选择，这样就能够有效的确保系统的安全性，又能够确保数据信息的安全性和实时性。但是，随着监控网络不断扩大，数据信息在进行传输时，时钟的延迟现象会更加的严重，由于众多的数据信息会经过中央路由器，会出现数据信息拥堵现象，影响系统的实时性，情况严重时，会出现数据信息错乱或者丢失现象，直接影响监控中心的判断和决策工作。

3.4人机界面整合

由于在综合监控系统中，采用集成软件来进行操作，实现系统的功能。因此，采用集成软件来进行系统设计时，存在较大的工作量。比如，信号ATS的集成操作中，信号系统遍布于列车的各个角落，并且具有独立的软件和通信协议，若通信协议具有一定的开放性，则在综合监控系统中可以实现复视管理的目的，便于对地铁列车进行管理，提高列车的管理效果和工作质量。此外，由于一些单一的系统具有特定的功能，而采用综合监控系统来实现此功能需要投入大量的资金和时间，需要采用串口接入的方式来将单独的系统与综合监控系统进行连接，确保其功能满足需求。

3.5系统的可扩展性

在进行地铁综合监控系统建设时，需要预留充分的空间来进行服务器或交换机的放置。在进行软件选择时，可以选择无限点扩展软件，便于后续系统容量的扩展。若同一系统内进行扩展，则只需要技术人员对数据域进行合并即可；而在不同结构进行系统扩展时则需要建立网络来数据信息进行共享。地铁综合监控系统的体系需要满足动态化扩展的要求，可以在线进行系统扩展，在线对系统修改等操作，并且在进行以上操作时不会对其他系统产生干扰。新开发的系统经过调试能够正常运营之后，需要与原有的系统进行集成，从而满足地铁运行过程中的各项需求。

综上所述，地铁综合监控系统是一个大型的网络系统，在使用时存在着不可避免的复杂性，各国相关领域的人员都在致力于将整个地铁综合监控系统简化，同时也在致力于地铁综合监控系统功能的日趋完善。随着计算机技术的不断发展，地铁综合监控系统有着越来越短的突破周期，可以预见在不久的将来，地铁综合监控系统会变得非常精简，同时也拥有更多的功能。对于地铁轨道交通系统来说，其安全性又多了一层重要的保障。

参考文献：

[1]凌洪民.地铁综合监控系统应用技术的分析[J].大科技，2017年14期.

[2]凌洪民.地铁综合监控系统关键技术研究与应用[J].数字技术与应用，2017年5期.

[3]王丽平，齐晓华.地铁综合监控系统构建及发展趋势浅谈[J].科技视界，2017年19期.

[4]汪小勇.城市轨道交通信号系统可靠性分析[J].铁道通信信号，2016(11).