城市轨道交通综合监控系统支线拆解预留措施方案研究

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摘 要：以苏州轨道交通4号线支线为例，探讨了轨道交通综合监控系统在支线拆解到新线时的预留措施方案。

关键词：轨道交通；综合监控；拆解

1 概述

在城市轨道交通的建设过程中，经常会由于规划和建设的原因，把既有线的一段支线拆解到新线中，成为新线的一部分。这个拆解过程在既有线的运营过程中进行，因此会对既有线的运营产生一定影响。如何在拆解时把对既有线的运营影响降到最低，则应该在原既有线建设时就做好设计。本文以苏州地铁4号线为例，探讨综合监控系统的支线拆解预留措施方案。苏州地铁4号线由主线和支线构成，支线在远期将与主线拆解，成为8号线的一部分。

2 拆解方案

2.1 用户技术需求分析

苏州4号线及支线拆解完成后，4号线和并入8号线的支线将实现独立运行，要求能够在中央控制室内对4号线和8号线进行分别监视与控制，并实现分线管理。

苏州4号线ISCS拟利用通信专业的通信通道建立系统全线网络。根据通信系统拆解方案，通信系统分别为4号线、8号线提供通信通道，建立4号线、8号线ISCS主干网。4号线中央级设备在控制中心和通信系统设有接口，实现与车站级数据交换和传输。

根据对上述用户需求的分析，首先对主干网进行了拆解与划分，分别建立了4号线的主干网和8号线的主干网。分析如下：

⑴4号线的主干网都是独立的网络，除OCC外，二网之间没有路由、没有网络通信设备的连接。两个主干网之间没有直连通道。

⑵4号线主干网分别提供1路通道经接口转换器接入OCC的局域网。

⑶4号线主干网将采用相同的网络形式、相同的网络传输协议。

⑷4号线主干网将连接既有的4号线车站。

⑸8号线主干网将连接既有的4号线支线车站和新建的8号线车站。

2.2 4号线及支线拆解技术方案

既有4号线及支线的车站和控制中心工作站均采用了Thales SCADASoft软件平台。在新建的8号线车站控制中心建议依旧采用Thales SCADASoft软件平台。它对已经存在的系统结构完全透明，从而可以继续利用原有的HMI/SCADA方面的投资而无须对系统重新配置。

BAS中央级的设置，考虑到将来4号线的延伸，本次将重新建立1个OCC，这个OCC的要承担4号线所有车站的BAS运行，要对既有车站的BAS数据可以进行处理与操作，对新建车站的BAS数据进行处理与操作。同时将车站按所属线路分成2号线调度中心、8号线的调度中心分别运行与操作，维修调度也按运行线路分开操作。共享的只有服务器、网络与大屏幕。

系统的容量主要考虑3个方面：服务器的容量、中央监控软件的容量、数据库的容量。

线路的拆分、主干网的拆分给按线路划分调度运行工作提供了基础。拆分后的OCC，调度、维修工作站的操作功能将完全按线路分开。在HMI的建立与图形配置上按2条线路设计，画面的风格与操作方式一致。

3 拆解工程措施

既有的4号线拆解为新的4号线，ISCS的拆解工作将尽量减少对原4号线站点和中央级运营的影响。综合监控承包商应在工程实施中，充分考虑既有线的运营，以既有线、既有车站的正常运营为前提，合理进行方案设计、合理安排施工方案、合理安排施工工期，将工程风险降至最小，不发生影响既有车站运行的事件。

3.1 中央级ISCS拆解的解决方案

苏州地铁4号线为国内首条ISCS拆解线路。拆解后的4号线支线与新建的8号线独立组网，原地铁4号线在红庄车站拆解后，支线车站的各车站综合监控系统不变，通信系统完成拆解，改接入8号线通信主干网。此方案确保了在运行中，4、8号线的各自组件（交换机，车站级设备等）各自独立成网，互不干涉，从物理连接结构上直接排除了任何相互干扰的情况，免除了任何人为操作可能产生的两系统之间的扰动，从而使得后期的运行维护，系统管理具有最大的可靠性和简洁性，最大程度满足系统稳定，可靠运行的要求。

整个ISCS系统拆解实施的难点在于既要测试新的系统还要测试既有系统，同时原4号线要保持正常运营，每天允许拆解测试时间比较短，还要能快速恢复原系统，拆解实施工作不能影响地铁当天按时运营。

经过对系统的认真研究，如采用与4号线服务器同系列软硬件用于4，8号线，原有数据和程序都完全可以保留和借鉴使用，可升级到新的版本软件中，在此基础上进行改造，可以最大限度利用现有资源保证系统平顺，稳定过渡，此操作风险和工作量相对全新系统是极小的。

⑴首先既有ISCS系统保留不变，通信骨干网络暂时不要拆解。先对每个新老车站进行调试，OCC部分增加二台实时服务器，用于8号线新的ISCS系统，原服务器依旧用于既有的系统。对新的部分、既有的部分通过网络可分别同时调试，从而逐站逐段的完成系统调试。由于原4号线软件采用的是Thales的SCADASoft综合监控软件平台，它和各车站控制器通讯可以做到无缝隙地结合，不用考虑软件和控制器通讯兼容问题，原4号线的程序也可无缝升级，原系统操作画面可保持不变。可以利用既有系统很多部分内容，所以这一部分系统调试工作量就可相对较小、出错风险可降到较低。

⑵每个新老车站、OCC新的部分、OCC既有的部分分别调试好以后，将OCC部分二台服务器的程序进行合并，然后对所有车站进行联调。软件都采用SCADASoft综合监控软件平台，那么整个网络都用Modbus TCP协议，各站程序可以设成同一格式，4台服务器的程序进行合并、修改、调试就比较简单，出错风险就相对较低。

⑶由于没有拆解网络，原系统保留不变，前面工作基本不影响原4号线正常运营。OCC部分合并后对所有车站进行联调好以后，最后拆解网络，8号线独立组网，然后联调，此时软件工作量和操作风险相对较小，就看4号线新的网络的通讯兼容、可靠性，如用同一种以太网通讯协议两个网络通讯兼容就没有问题。新服务器调试完全合格以后，可以拆除老服务器工作。

⑷4号线操作员站客户端从服务器中分别读各线的数据，OCC部分可以进行分线管理，都采用SCADASoft综合监控软件平台，SCADASoft综合监控软件平台提供真正分布式、客户/服务器结构；据此原理设计的操作站如工作需要也可以读去远程车站监控站信息。

3.2 拆解将对地铁运营造成的影响及应对措施

4号线主干网的解裂与重构，这部分由通信专业负责完成，与ISCS的集成商无关，但在主干网拆解之后，原来的OCC就变成了脱网状态，服务器得不到车站上传的数据，工作站也无法下达操作指令。当新建的BAS控制中心OCC系统在主干网重构之前没有建立并通过数据测试的时候，4号线支线就会处于一个OCC脱网工作状态。

OCC脱网并不是说ISCS就瘫痪了，车站级ISCS的模式运行照旧，由OCC实施控制的系统将由调度通过调度电话命令。在这里要制定一套人工调度的规程。尤其在事故状态。列车在隧道发生阻塞状态、隧道内火灾发生等事故情况对脱网的OCC调度都是最严重的考验。以下表格是对4号线ISCS的OCC拆解进行的风险说明。

⑴危害类别：计划性升级改造。

⑵危害说明：OCC脱网。

⑶可能成因：a.主干网络拆解。b.OCC局域网重构。c.服务器、工作站监控软件更新。

⑷影响组别：对乘客没有影响；对调度人员有影响；对公众没有影响；对承包商有一定影响。

⑸影响/后果：OCC脱网会导致OCC无法监控车站的运行状态；无法对车站设备进行操作；无法在紧急情况下协调所有车站的配合运行；各车站的数据无法即时送OCC进行存储。

⑹保护措施（建议）。

⑺建立最优的拆解方案，减少主干网停运的时间，并选择非客运时间拆解，将OCC脱网时间降至最短。（通信专业完成）。

⑻由ISCS系统供货商完成，在主干网拆解之前建立ISCS的OCC局域网，并且完成局域网及接口的全部测试。在主干网重建时将完整的OCC接入主干网进行测试。

⑼新线的OCC没有建立之前，原有的OCC要继续保持运行状态，保证对既有车站的监督与控制。

⑽新线的OCC在脱离主干网的状态下完成全线的画面组态、建立数据库与各个管理画面的配置、模式软件的调试、时钟等接口的测试。

⑾既有支线并入新线主干网OCC进行测试，完成通信测试、数据测试。

⑿解除既有OCC与支线的通信。

⒀开始新线OCC的独立试运行。

⒁剩余风险分析：剩余风险的概率存在但比较低；剩余风险造成的危害是不会影响车辆运行与运营。剩余风险的风险等级较低。现场设备的的主要控制在车站级，隧道通风的控制权限在OCC，可以通过电话下达调度命令。这里要注意隧道阻塞与隧道火灾的发生。

⒂危害管控员：ISCS承包商。

⒃保护措施类别：设计：从方案设计上采用合理的设计与既有线完全兼容的拆解改移方案；建造：OCC的拆解改造工程要有合理的工期安排、合理的施工组织、合理的产品选型。运营：保证既有车站的过渡期运营计划；OCC脱网时的ISCS调度方案；新线调度人员的培训。尽早建立过渡期的调度运行规程。

⒄减轻措施方法：1、新线系统设计过程中软硬件均采用可靠性高、兼容性能好的产品。如采用与既有车站一致的产品。2、在既有车站设置数据缓存，可短期存储车站内数据。3、按照合同要求及进行验证和验收。4、制定OCC脱网应急调度方案。可以减少系统重建的时间、测试的时间、接口转换的麻烦。

本次4号线ISCS的拆解最大影响是OCC脱网，而OCC脱网对中央ISCS调度员的工作影响较大，对既有线车站的ISCS运行影响较小。拆解之前要制定一个ISCS在OCC脱网状态的运行规程，制定行之有效的中央人工指挥制度，制定一系列的控制操作命令。对隧道通风、车站运行模式、隧道发生阻塞、隧道火灾等运行模式的指挥命令的、接令、执行、回令等进行规定。对车站级调度的操作权限重新进行配置。为OCC的人工调度作好准备。

4 结语

随着我国城市轨道交通的发展，越来多的城市将逐步实现轨道交通的网络化。随着线路的增加，由于规划建设的周期性，既有线的一部分拆解到新线中将是各城市越来越多面临的问题。因此，在建设初期就考虑到与后续线路的拆解割接，是十分必要的。