轨道交通综合监控系统运行模式研究

摘要: 研究 目的:建立一个规模、范围、深度和功能都适宜的综合监控系统,发挥其在地铁运行中综合协调的作用,成为综合监控系统设计的一个首要课题。为此,必须首先开展对轨道 交通 综合监控系统运行模式的研究。

研究结果:通过对系统集成范围、集成深度的多方案比较,提出了适宜的集成方案;针对地铁运行中的正常、阻塞、故障、维护、站台火灾、站厅火灾、区间火灾等不同工况,提出了各子系统如何协调运行的方案

关键词:轨道交通;综合监控;运行模式;研究

1 综合监控系统概述

在城市轨道交通运营中,为了保障轨道交通系统正常运转、确保乘客和工作人员的生命安全,设置了各种各样的机电系统。虽然在功能划分及职责范围上各不相同,但是它们之间存在着千丝万缕的联系,一个系统的变化往往需要其它一些系统做出相关的调整,特别是在发生列车区间阻塞、火灾等工况时更需要多个系统相互关联共同参与。

为提高轨道交通自动化运营管理水平,国内一些轨道交通线,已经在考虑和尝试轨道交通运营的综合自动化控制及管理。采用综合监控系统后,实现了车站和控制中心相关功能的系统集成和互联,提高了设备的技术水准;数据信息的共享,可提高数据的利用率,及实现在不同运营工况下系统间的有机联动,提高了管理的自动化和 科学 化水平。操作终端的灵活设置,为今后优化运营管理体制提供了条件,提高轨道交通运营效率和降低运营成本。

2 综合监控系统的总体构成

2.1 综合监控系统集成方式

由于集成范围和集成深度的不同,综合监控系统可分为以下几种方式。

2.1.1 从集成范围划分

综合监控系统从集成范围来划分,可分为完全集成、准集成和部分集成3种方式:

2.1.1.1 完全集成:以ATC系统为基础与核心,将通信、信号、控制系统及所有弱电监控系统集成为一个系统,是一种理想的集成方案。但涉及面太广,技术十分复杂, 目前 实施难度太大。 2.1.1.3 部分集成:将部分功能单一的监控系统(如FAS、BAS、SCADA等)集成为一个系统,优点是实施容易,缺点是对提高轨道交通系统整体运维效果不大。 综合监控系统从集成深度来划分,有现场层集成-完全集成(深度集成)、执行层集成-准集成、管理层集成-表层集成(顶层集成)等3个集成深度方案。 2.1.2.2 准集成:现场采集、驱动设备与执行层之间的通信协议均为系统内部协议,2层设备密不可分,一般综合监控系统不选择在此层面进行集成。 深度集成的综合监控系统,是我国地铁工程实践中自主创新出的一种类型。它克服了顶层集成的缺点,采用同一种软件平台将被集成子系统完全融入综合监控系统,软件平台可延伸至现场级,可完成实时控制与远动功能,系统的有效性、响应性好。

2.2 综合监控系统集成范围

从综合监控的建设情况看,个别专业(如信号、自动售检票AFC等)目前尚不适合纳入综合监控系统中。

地铁信号系统是地铁的主专业,目前,我国地铁信号专业采用的系统技术,主要是从国外进口,、自成体系,通信协议不完全开放,软件内涵更严格保密。此外,信号系统要保证行车安全,按 计算 机控制系统形态 分析 它是一个安全系统,因此,它独立运行,不允许受到其它系统过多的干扰,不允许接入非安全系统 影响 运营安全。因此,地铁信号系统宜独立运行,只宜与地铁信息平台进行互联,交换相关信息。

地铁自动售检票(AFC)系统,涉及票务管理和财务管理。票务数据和财务数据均需要安全、相对独立的采集和传输以提高安全性。因此,AFC系统在与其它系统进行信息互通和资源共享时,具有一定的局限性。因此,对AFC系统只宜采取有限的信息互联和数据共享。

地铁火灾报警(FAS)系统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。从目前技术水平来看,是完全可以集成到综合监控系统中的,但必须按照当地环境条件进行设计,不允许集成时,应按照互联方式进行设计。

3 综合监控系统的功能

3.1 正常工况下系统功能

当正常情况下,总调将负责综合监控系统及各子系统的调度与管理工作,协调相关业务台间的工作,共享网上各子系统的运行信息,协调完成相关调度台之间的配合工作,监视各系统设备的相关运行状态。

综合监控系统在日常监控管理模式下,OCC监控着全线各车站、各有关专业系统。根据预排时序和规定模式定时起停各种设备,并可根据列车运行信息、客流信息、环境探测参数调整供电、照明、环控、引导显示、售检票等系统参数,监控各系统工作状况。

3.2 火灾模式下的联动控制功能

当火灾发生时,根据现场的实际情况,制定相关的应急处理措施,及时决策,并监督防灾指挥台完成各项程序,有效指挥。

当车站、控制中心的现场探测设备确认火灾报警信息后,OCC自动转为防灾指挥中心,并自动切换到全系统的灾害模式。此时综合监控系统将综合现场报警信息、列车位置等有关的信息,使各有关系统协调工作。

控制中心的环调工作站,自动成为防灾指挥中心站,推出防灾指挥主画面;大屏幕系统可按火灾模式分割画面,成为指挥中心系统的显示窗口,向行调发送火灾报警信息。各车站环控系统、防排烟系统、消防泵站、屏蔽门、动力照明系统、门禁系统、广播系统、乘客资讯系统、CCTV系统、自动售检票系统等,自动进入火灾模式,按照预定的方式,同时、自动进入相应的工作状态。

3.3 阻塞模式中央联动功能

在阻塞发生时,根据现场的实际情况制定相关的应急处理施,配合OCC指挥中心人员,协调各业务台间的工作,及时决策、有效指挥。

当列车在站台、隧道区间受阻时,地铁运营部分受阻滞,综合监控系统收到ATS传来的信息后,自动进入阻塞模式,OCC大屏幕发出进入阻塞模式的消息,报警体系在OCC和各车站车控室提醒操作员进入阻塞模式,并在OCC大屏幕和车控室的值班员工作站,显示屏上显示列车的位置、状态、运行方向等信息,各有关系统也将协调互动,协助OCC调度人员消除阻塞。

3.4 故障模式中央联动功能

当主要系统设备出现重大故障,影响地铁系统的安全运行或危及设备、人身安全时,综合监控系统自动进入故障模式,OCC大屏幕发出进入故障模式的消息,报警体系在OCC和各车站车控室提醒操作员进入故障模式,各有关系统也将协调互动。

3.5 维护模式中央联动功能

当正常情况下,维调负责掌握各业务台监控范围内相关运行设备的运行技术状态信息,建立设备台帐,组织制定综合维修计划和措施,向相关业务台提供设备维修计划,作好维护管理工作。组织指挥定期或临时的现场设备的维修工作。

当列车运行结束后,如要进行隧道结构、线路、接触网等重要系统的维护时,综合监控系统进入维护模式,各有关系统也将协调互动。

3.6 异常情况下的维调功能

当火灾发生或阻塞发生时,配合灾害指挥台,参与灾害、事故救援等工作,了解现场设备的运行状态,掌握灾后的设备运行情况,根据实际情况制定维修计划和措施。

4 各种工况下综合监控系统协调工作模式

4.1 正常情况下系统工作模式

正常情况下,综合监控系统进入正常工作模式,也就是综合监控系统的日常监控管理模式,OCC监管着全线各车站、各专业系统。车站综合监控室监管着车站里的各专业系统。

4.2 火灾发生时各系统间的互动

当车站、控制中心的现场探测设备确认火灾报警信息后,OCC自动转为防灾指挥中心,并自动切换到全系统的灾害模式。此时,综合监控系统将综合现场报警信息、列车位置等有关的信息,使各有关系统协调工作。

控制中心的环调工作站自动成为防灾指挥中心站,推出防灾指挥主画面;大屏幕系统可按火灾模式分割画面,成为指挥中心系统的显示窗口。

当FAS确认火灾报警信息,综合监控系统自动启动全系统灾害模式,此时综合监控系统将综合FAS报警信息、CCTV实时画面、全线列车运行状况等信息,监控各专业系统协调工作。

整个地铁运行自动对火灾快速反应,自动进入有序、协调的防灾工作模式,防灾的全过程又可在OCC大屏幕上有序、有层次地显示出来。

4.2.1 火灾发生在车站区域

当车站站厅或站台发生火灾时,BAS系统会接收来自FAS的火灾报警信号,以及相应的模式,其流程如图1所示。

(1)本车站综合控制室自动成为防灾指挥中心,同时通知控制中心,让控制中心协调调度全线车辆运行;

(2)FAS监控站自动成为防灾指挥工作站,弹出防灾指挥主画面;

(3)BAS按火灾模式控制命令工作,车站隧道风机、站台风机按车站监控主站模式命令工作,电梯、扶梯进入防灾位置;

(4)电力SCADA系统切断本站非消防电源,启动事故照明;

(5)车站售检票机闸门的电源为非消防被切断,售检票工作停止;

(6)门禁系统的被控门将自动解禁;

(7)按旅客疏散方向,有的屏蔽门打开,协助旅客疏散,有的关闭,防止烟气进入站台;

(8)全线列车按火灾位置信息进行防灾运行(控制中心调度);

(9)CCTV自动控制相关摄像机,对准事故现场和旅客疏散通道,在防灾指挥中心(OCC)大屏幕上弹出视频实时监视画面;

(10)广播系统自动选区广播火灾模式下的消息,包括火灾发生地、火灾情况、旅客疏散方向、列车的位置及运行方向等;

(1

1)乘客导引系统和车站信息系统播出各种来自防灾中心的乘客导引命令信息,车站等离子屏主要播放与灾害有关的实时信息和防灾指挥信息。

(1

2)控制中心大屏幕系统可按灾害模式分割画面,成为防灾指挥系统的显示窗口。

4.2.2 火灾发生在隧道区域

隧道发生火灾时,报警信息是OCC环调综合监控系统提供的列车位置信号和列车司机口头报告的车头、车尾着火信息形成,相应的模式也是人为判断的。由OCC环调手动触发相应的模式,或者OCC环调通知对应车站操作员。

(1)控制中心自动成为防灾指挥中心,指挥火灾发生区两相连车站,控制中心协调调度全线车辆运行;

(2)FAS监控站自动成为防灾指挥工作站,推出防灾指挥主画面;

(3)火灾发生区两相连车站环控通风系统按火灾模式控制命令工作,车站隧道风机、站台风机按车站监控主站模式命令工作;

(4)电力SCADA系统切断火灾发生区两相连车站非消防电源,启动事故照明;

(5)火灾发生区两相连车站BAS系统电梯、扶梯进入防灾位置;

(6)火灾发生区两相连车站售检票机闸门的电源为非消防被切断,售检票工作停止;

(7)火灾发生区两相连车站门禁系统的被控门将自动解禁;

(8)让旅客迎新风疏散方向疏散;

(9)全线列车按火灾位置信息进行防灾运行;

(10)CCTV自动控制相关摄像机,对准事故现场和旅客疏散通道,在防灾指挥中心大屏幕上推出视频实时监视画面。

4.3 阻塞发生时各系统的互动

当列车在站台、隧道区间受阻时,地铁运营部分受阻滞,综合监控系统收到ATS传来的确认信息后,自动进入阻塞模式,OCC大屏幕发出进入阻塞模式的消息,报警体系在OCC和各车站车控室提醒操作员进入阻塞模式,并在OCC大屏幕和车控室的值班员工作站显示屏上显示列车的位置、状态、运行方向等信息。各有关系统也将协调互动,协助OCC调度人员消除阻塞。

(1)BAS按OCC的模式控制指令进行模式控制相关的风机,空调按模式指令动作,加大站台通风量和制冷量;

(2)车站设备的电梯、扶梯按阻塞工况运行,接受综合监控系统的指挥;屏蔽门自动打开,疏散旅客;

(3)CCTV的摄像机对准阻塞现场和旅客疏散通道,并在车站视频显示器和OCC大屏幕显示出来,供指挥人员使用;

(4)广播系统按阻塞模式广播(按照实际情况决定是否广播和广播的 内容 );

(5)旅客导引和车站信息系统在终端显示屏上指导旅客疏散,并且反映列车的运行状况;

(6)在OCC和车站综合监控室的监控画面上显示列车的位置、状态、运行方向等信息,协助OCC指挥长指挥消除阻塞。

5 结论

(1)通过多方案比较,综合监控系统采用深度集成,不集成信号、AFC,互联FAS系统的方案是比较适宜的。

(2)在地铁运行中的正常、阻塞、故障、维护、站台火灾、站厅火灾、区间火灾等不同工况下,各机 电子 系统应按照综合监控系统预定的方案协调运行,才能充分发挥综合监控系统的作用,有效地提高城市轨道 交通 运营自动化管理水平。

参考 文献 :[2]GB50157—2003,地铁设计规范[S].

[3]GB/T15969,可编程序控制器[S].