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2  中國城市軌道交通綜合監控系統的特點

　　構建地鐵綜合監控系統即建設線路信息共享平臺的基本要求之一是必須適應應用的具體條件，在中國建設地鐵綜合監控系統必須符合國情、符合當地的條件、符合所建線路的實際狀況。下面分析一下我國城市軌道交通自動化系統建設的特點。

2.1  運營管理對信息共享平臺的基本要求

　　構建地鐵信息共享平臺主要是要為地鐵運營管理服務，因此平臺的構建需按照運營的要求進行。地鐵運營管理特別是現代運營管理對信息共享平臺即綜合監控系統的要求是：

　　(1)  建設地鐵綜合監控系統時為了實現運營管理的目標即保證列車安全穩定運行、提高地鐵經營效率、保障機電設備良好運轉、完善旅客服務，需要集成平臺有能力將與實現此四大目標有關的信息無縫地接入，并支持運營需求的所有功能，真正實現地鐵資源共享和信息互通。總而言之，共享平臺要接入所有與運營管理相關信息，實現所有運營管理功能。

　　(2)  綜合監控系統實現(1)的目標是根本的，它的構成形式則應按照具體環境和條件決定，不宜用劃一的構架模式要求每一個系統。

　　(3)  信息共享平臺必須是安全、穩定運行的系統，具有良好的擴展性能、支持地鐵運營管理水平的不斷提高。

　　(4)  信息共享平臺應在設計中確立簡單、實用原則，以滿足用戶的需求為第一原則，不可用冗繁的結構和豪華的配置追求奢華的功能。

　　(5)  構建的綜合監控系統須提供切實的功能，為地鐵增加實在的效益。應確能提高整個工程的性價比，保護投資利益。

2.2  我國城市軌道交通建設的環境

　　目前我國城市軌道交通建設進入一個高潮期，這是國民經濟發展的必然要求。但是，城市軌道交通建設又是在我國國內的具體環境約束下進行，這些環境條件主要表現為：

　　(1)  城市軌道交通建設的國策：城市軌道交通建設按照國務院的要求，國產化率必須達到70%，這一比率落實在自動化系統就應在百分之九十以上，因此，城市軌道交通的自動化在由分立系統自動化發展為綜合監控系統時，必須提高國產化率，而不能降低國產化率。特別是綜合監控系統軟件，如采用國外軟件，會使國產化率大大降低，因為，分立系統時，自動化系統的軟件大都是國產化軟件。換言之，綜合監控系統的實現必須走國產化率極高的道路。事實上，我國在工業自動化發展歷程中已經取得了良好的國產化業績，城市軌道交通領域特別是綜合監控系統建設，技術上完全可以采用國產化系統。

　　(2)  投資規模的約束：目前，我國地鐵建設正進入一個高發展期。城市發展的要求是大力發展城市軌道交通。但我國還是一個發展中國家，不允許在軌道交通建設投入過高。即使在發達國家，地鐵建設也是因地適宜，節約投資的。因此，地鐵建設中為綜合監控系統的投資規模有限，一般說來，不允許比分立系統投資超出太多。投資規模的客觀情況要求建設單位摒棄那種豪華的配置，如需要高額費用的國外軟件，而需求低成本、高性價比的綜合監控系統。

　　(3)  建設與運營的連續性：地鐵建設是適應城市發展需要而進行。建設的目的是為了通過地鐵的有效運營，為市民安全出行服務，為城市的發展做出貢獻。地鐵建設須為運營服務，保證建設成功、運營成功，不斷地在為市民服務中發揮效力。因此，地鐵建設也是百年大計，要以地鐵有效運營、持久運營為目標。同時，地鐵建設又需按照科學規劃進行，組成合理的路網，有效地運營路網，建立起整個城市的軌道交通體系。這種建設與運營的連續性要求所建自動化系統應具有較先進的技術水平和較強的開放性、擴展性。這種建設與運營的連續性決定了必須建設技術水平先進的綜合監控系統，而且，綜合監控系統建設的應具有更好的前瞻性。設計和建設綜合監控系統要注意這一總體性要求。

　　(4)  自主創新的大背景：“十一五”規劃中，國家重提自主創新在國民經濟建設中的主導地位，為城市軌道交通建設也為其中的綜合監控系統建設提供了一個大背景。在地鐵綜合監控系統的技術開發中須特別注重自主創新能力的發揮，強調自主核心技術的培育和發展。這一基本原則需在綜合監控系統的總體設計中特別關注。綜合監控系統設計應強調國產化水平，應扶植國產化的自主核心技術的成長，尤其是綜合監控系統軟件應歡迎國產化軟件登堂入室。
特別要強調的是，地鐵綜合監控系統是應用性極強的自動化系統。系統建設的應用經驗、系統應用軟件開發是極為重要的，就地鐵綜合監控系統建設而言，應用也是核心技術，地鐵綜合監控系統建設需要在應用中自主創新。

　　(5)  城市軌道交通建設規劃對近期建設的影響：在地鐵建設中關系到城市發展的總體，必須進行科學規劃，而這一規劃又對地鐵近期的建設發生較大影響，它也成為我國地鐵建設的一個重要的環境條件。一般來講、城市軌道交通建設的規劃要求城市建成有效的、方便市民出行的路網。城市軌道交通的路網又要求構建一個軌道交通指揮管理和應急指揮系統，所以，也要求在近期的線網建設中選用綜合監控系統以便路網指揮中心的建設。   
國內城市軌道交通建設的大環境對自動化系統的要求就是需要構建國產化率極高、性能價格比極高的城市軌道交通綜合監控系統。

2.3  地鐵SIG、AFC、FAS系統的特殊性

　　我國城市軌道交通構建信息共享平臺還需具體分析各專業子系統的情況，按照這些專業的特點設計子系統接入的方式，不能盲目照搬國外的一些作法。

　　地鐵信號系統（SIG）是地鐵的主專業，它最根本地影響著運營。但是我國地鐵信號專業采用的系統和技術目前還都是國外進口，無論是ATP、ATO，還是ATS都采用國外產品。實際工程中，國外廠商大都應用專利的信號系統、自成體系，它的通信協議不完全開放，它的軟件內涵更嚴格保密，因此，與這些系統作簡單的信息溝通都是困難重重，根本不可能采用國外信號系統作地鐵信息共享平臺的基礎。

　　地鐵信號系統（SIG）即是列車自動控制系統（ATC即Automatic Train Control），它是保證行車安全，縮短列車運行間隔，提高列車運行質量的先進控制設備，按計算機控制系統的形態分析它是一個安全系統。因此，它獨立運行，不容許受其他系統過多的干擾，不容許接入非安全系統影響運營安全。ATS與ATP和ATO無縫地集成在一起平穩可靠地運行是地鐵運營安全可靠的基本保證，不宜作為信息共享平臺的基礎。接入過多的子系統將會造成ATC的不穩定。因此，地鐵信號系統（SIG）宜獨立運行，只宜與地鐵信息共享平臺互聯，進行與運營相關的信息交互。

　　地鐵的自動售檢票系統（AFC）也是一個較為特殊的系統，它涉及票務管理和財務管理，嚴格講它是一個事務處理系統。與票務和財務有關的數據應安全地、獨立地匯入AFC中心，與其他運營信息嚴格分開。所以，AFC在與地鐵其他子系統實現信息互通和資源共享時，具有一定的局限性。同時、按照自動化理論，自動化系統中的監控數據必須與事務數據嚴格分開，從這一點出發，對AFC的集成是有限的。在建設地鐵信息共享平臺時對AFC的接入需特殊處理。

　　對于地鐵的這兩大專業子系統，根據我國地鐵的現狀和環境條件，應該分別構建獨立的系統，保證這兩個地鐵最重要系統的良好運營。在構建地鐵信息共享平臺時必須考慮信號系統和自動售檢票系統的特殊性，保持其獨立性的基礎上進行有限的信息接入。

　　地鐵的火災報警系統（FAS）是一個行業管理嚴格，須完全按當地消防部門要求進行建設的系統。從當前自動化技術發展水平來看，FAS系統完全可集成到綜合監控系統中，但必需按照當地環境條件作出設計，不容許集成時，只能互聯入綜合監控系統中。

2.4  以機電設備監控系統為基礎的信息共享平臺

　　地鐵機電設備監控系統是地鐵工程中分布最為廣泛的系統，它遍及地鐵車站的每個角落，監控管理著分散各地的機電設備。無論是BAS系統、FAS系統和電力SCADA系統，還是屏蔽門和安全門它們的監控系統具有共性，它們大都為國產化設備和系統，所以，地鐵信息共享平臺以此為基礎，在技術上是可行的、成熟的。國內的一些其它大型工程將機電設備系統成功地集成在一起，也為我們提供了重要經驗。

　　地鐵工程中。除了SIG、AFC兩大系統外，其他的各種機電底層設備都是由機電設備系統組織起來完成自動控制任務的。將供電系統、BAS系統和其他機電設備系統集成在一起，涵蓋了地鐵設備監控點的80%以上，它是地鐵設備運行管理的基礎，可有效地支持行車調度和旅客服務。因此，在我國地鐵建設的具體環境中，構建地鐵信息共享平臺應以機電設備監控系統為基礎。

　　在對地鐵機電設備進行監控時，對重要的設備的控制、例如對供電系統的交流設備和直流設備控制，要求實現遠動控制，即所謂SCADA功能，這是機電設備監控系統最基本的功能，必須予以保證。在以機電設備監控系統為基礎構建信息共享平臺時，必須保證系統遠動功能的完好實現，對SCADA、BAS、FAS等系統集成時必須保持系統的完整性，這就提出了深度集成的問題，在以后的章節中予以詳述。

　　以機電設備監控系統為基礎所構建的信息共享平臺，是建立在底層的基礎自動化基礎上的信息平臺，是以集成所有底層機電設備并連接其他必要信息進行各專業子系統綜合的。它以底層的實時數據點為元素，構成地鐵線路的實時數據庫和歷史數據庫，在這個大型的數據庫的支持下，可以開發現代的地鐵運營管理系統，可以開發地鐵運營的專家系統，從根本上，提高運營管理水平。

2.5  本地運營的差異性決定了地鐵應用需求的復雜性

　　我國城市軌道交通綜合監控系統的另一特點表現為各地建設綜合監控系統的需求的差異性，從而也使得綜合監控系統的形態各異。

　　各地地鐵的差異性主要表現在以下方面：

　　(1)  地鐵工程條件的差異性。

　　每一條地鐵線路的工程條件不同致使其運營管理也不同。工程條件差異主要表現在：是新建線路還是續建線路；是首期工程還是二、三期工程；分期開通還是一次開通；地下站與地面站的比例；與自動化系統有關的各子系統基本設計參數；業主構成情況（例如：雙業主，不同線路段不同業主等）；工期要求等等。這些差異性使得對自動化系統的應用需求不盡相同，反映出地鐵工程應用需求的復雜性。

　　(2)  地鐵建設與運營經驗的差異性。

　　各地建設地鐵時，業主的建設和運營經驗差異較大。如北京、上海、廣州地鐵公司具有較豐富的建設與運營經驗，他們對自動化系統的應用需求更為熟悉，特別是運營功能要求更為實際，與此同時，在地鐵建設中受舊有系統的影響也較大。一些新建地鐵的城市，業主缺少建設與運營經驗，但他們虛心學習、又無舊系統的影響更容易接受新技術觀念。這些差異性也反映在對自動化系統的應用需求之中。

　　(3)  各地建設環境的差異性。

　　各地建設地鐵時，所面對的工程環境和社會環境各不相同。例如，對消防規范的執行，各地差異性極大，有的地方以一種保守的觀點執行規范，FAS系統只能單獨組網，獨立防、救災。有的地方執行地鐵規范的有關要求，容許FAS系統集成到綜合監控系統中。各地對各專業子系統的認識也各不相同，各專業子系統的管理方式也不同。這些差異性影響著自動化系統的需求。

　　綜上所述，在自動化系統的建設中，由于本地環境條件的差異性，業主技術管理水平的不同特點使得對自動化系統應用需求不同，會出現各種自動化系統的形態。

3  城市軌道交通綜合監控系統的類型及技術內涵

　　城市軌道交通綜合監控系統類型按照集成方式與深度分為三類：信息綜合管理系統、頂層集成的綜合監控系統、深度集成的綜合監控系統。

3.1  信息綜合管理系統

　　信息綜合管理系統是在地鐵運營指揮中心（OCC）建立一個局域網，將已建好的地鐵各子專業分立自動化系統的必要信息綜合在一起，實現信息共享但只監不控。這類系統一般是在原有分立系統建好的基礎上采用的補充措施，集成的范圍與深度有限，難于實現全面的綜合監控功能。這類系統的總體結構如圖4所示。也有新建的綜合監控系統采用此種結構，有時要求在車站設立IBP盤綜合車站的一些重要信息。

　　信息綜合管理系統主要建在OCC，它由信息綜合管理系統的局域網及配置在此網上的信息服務器與歷史服務器、信息綜合工作站以及外圍設備等組成。它將各分立的子專業自動化系統的必要信息綜合起來為運營管理服務，一般情況下，它不能進行遙控，僅為運營管理人員提供一些必要的各子專業的信息。某種意義上講相當于給各自專業加了一個收集信息的“帽子”。

3.2  頂層信息集成的綜合監控系統

　　頂層信息集成的綜合監控系統是在OCC和車站的監控層將部分子系統集成和互聯起來構成綜合監控系統。雖然，這類系統可實現信息共享，實現綜合監控功能，但由于在車站將被集成子系統攔腰截為兩截，在縱向將原來的系統分為兩個不同軟件平臺支持的兩部分，因此，大大地降低了系統的性能，例如，電力系統遙控時間將大于3.5秒超出電力規范的要求。此外，這類系統由于在車站實行兩個軟件平臺對接，給調試、故障診斷和維護帶來極大工作量。早期國內外出現的綜合監控系統皆采用此類結構，目前，國外供貨商推崇此類系統（由于軟件的局限性），在國內的實施效果并不好。
頂層信息集成的綜合監控系統的結構如圖5所示。頂層信息集成的綜合監控系統為分層分布式結構。

　　在OCC構建綜合監控系統的中央監控網絡，一般選用冗余的高速交換以太網。中央監控網絡上配置實時服務器、歷史服務器、電調中心、環調中心、行調中心、總調度站以及維調中心，也設置了網管中心、互聯網關（FEP）等。
在車站建立車站監控網一般選用冗余的高速交換以太網，配置車站實時服務器、車站監控工作站，車站網關裝置（亦稱：FEP、通信控制器）。頂層信息集成的綜合監控系統在車站通過網關裝置接入各子系統。對被集成的子系統、需要與這些子系統的數據庫全面接口，涉及了兩個軟件平臺的對接。對互聯子系統僅作一般的信息交互。

3.3  深度集成的綜合監控系統

　　深度集成的綜合監控系統是采用同一軟件平臺將被集成的子系統完全集成在一起。被集成子系統的中央層、車站監控層和控制層被集成在綜合監控平臺上，它們的功能都由綜合監控軟件來實現。以數個被集成子系統的集成平臺為基礎再將被互聯子系統接入，構建起一個功能強大，體系結構完整的綜合監控系統。

　　深度集成的綜合監控系統既保證了被集成子系統的性能指標的實現，又可實現完整的綜合監控功能。由于此類系統以被集成子系統的實時數據為基礎，所以可建立起堅實的數字信息共享平臺。又因為它的平臺完全包含了被集成子系統，所以在進行聯動時，可靠而迅捷。同時，此類系統不存在平臺對接問題，調試方便、維護方便，系統擴展性好，從根本上保護了用戶的投資利益。

　　深度集成的綜合監控系統的結構如圖6所示。深度集成的綜合監控系統也為分層分布式結構。

　　在OCC構建綜合監控系統的中央監控網絡，一般選用冗余的高速交換以太網。中央監控網絡上配置實時服務器、歷史服務器、電調中心、環調中心、行調中心、總調度站以及維調中心，也設置了網管中心、互聯網關（FEP）等。

　　在車站建立車站監控網一般選用冗余的高速交換以太網，配置車站實時服務器、車站監控工作站，車站網關裝置（亦稱FEP、通信控制器）。但是，深度集成的綜合監控系統采用了與OCC同一軟件平臺對車站各被集成子系統進行集成，被集成子系統直接通過本系統的接口裝置接入車站以太網。車站網關裝置近接入互聯系統。深度集成的綜合監控系統將被集成子系統在中心與車站融為一體，構建起一個真正的以低層信息為基礎的信息共享平臺。