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    北京正在面臨軌道交通的一個(gè)新的大發(fā)展期，4號線、5號線、奧運(yùn)支線和機(jī)場快線都將相繼開工。在這新的發(fā)展期，新線路顯然不同于六十年代的1、2號線，也不同于近年的城市鐵路。這些新地鐵線的建設(shè)應(yīng)該有新的起點(diǎn)、新的建設(shè)思路和新的設(shè)計(jì)思想。作為軌道交通建設(shè)中重要方面的自動化系統(tǒng)更應(yīng)該成為新地鐵線新面貌、新技術(shù)水平的展現(xiàn)窗口，更應(yīng)該充分利用最新的自動化技術(shù)提升地鐵建設(shè)和運(yùn)營的水平。

    北京和利時(shí)公司近年來，投入了大量的人力和大量的資源，在多條地鐵和輕軌線路進(jìn)行實(shí)踐，向世界先進(jìn)國家的軌道交通自動化技術(shù)學(xué)習(xí)，對新的軌道交通自動化系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)研究，有了一整套適應(yīng)國情、適應(yīng)北京具體情況的自動化解決方案，這就是地鐵主控系統(tǒng)解決方案。本文件分為四個(gè)部分來闡述：

1. 軌道交通自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢

    地鐵運(yùn)營中，為了保證旅客的安全、保證列車的有效運(yùn)營、保證設(shè)備正常工作，必須對地鐵各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控管理。地鐵的管理圍繞地鐵的運(yùn)營進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)營就要對設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控。早期的監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)的局限，地鐵供電、通信、信號、環(huán)控等等專業(yè)的監(jiān)控管理主要依靠人工進(jìn)行，操作者與管理者之間的通信聯(lián)系，多以電話方式進(jìn)行。自動控制系統(tǒng)技術(shù)多以半導(dǎo)體電路、分立元件為主的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。地鐵的監(jiān)控管理水平較低。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的進(jìn)步，地鐵的各專業(yè)按照自身的技術(shù)特點(diǎn)，不同程度地應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。供電自動化采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控、出現(xiàn)了RTU（遠(yuǎn)程端子單元）加低速（數(shù)據(jù)傳輸率）數(shù)據(jù)通道的方法，在中央監(jiān)控中心采用前置通信機(jī)將各車站信號綜合在一起。環(huán)控系統(tǒng)也采用PLC系統(tǒng)和PLC網(wǎng)絡(luò)，通過骨干網(wǎng)將各車站PLC控制系統(tǒng)的信息傳至中央監(jiān)控中心。（甚至個(gè)別應(yīng)用中，錯(cuò)誤地將地鐵環(huán)控系統(tǒng)當(dāng)作樓宇控制系統(tǒng)，采用DDC控制。）防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)也有自己獨(dú)立的遍布全線的網(wǎng)絡(luò)；AFC也有自己獨(dú)立的網(wǎng)；而信號系統(tǒng)更是發(fā)展了自己的強(qiáng)大的ATC系統(tǒng)。這樣、地鐵自動化監(jiān)控系統(tǒng)便發(fā)展成為一種分立監(jiān)控系統(tǒng)的方式。這些分立的系統(tǒng)在中央監(jiān)控中心（OCC）都有本專業(yè)的服務(wù)器、操作站及外用設(shè)備，都有自己的不同結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，采用的是各不相同的監(jiān)控軟件；在車站也有本專業(yè)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控站。例如、廣州地鐵一號線、二號線即是這種分立監(jiān)控系統(tǒng)的方式。這種分立的監(jiān)控系統(tǒng)方式在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論上稱為多島監(jiān)控系統(tǒng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為一個(gè)自動化孤島（Automation-island）。

    地鐵分立監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)也不完全是自動化孤島。一些重要的信息還是有聯(lián)系的。例如：防災(zāi)報(bào)警信號會傳到各系統(tǒng)，觸發(fā)各系統(tǒng)的災(zāi)害模式；例如：列車位置阻塞信息，也會觸發(fā)各系統(tǒng)的阻塞模式。但是分立系統(tǒng)的硬件平臺與軟件平臺是分立的，它們之間的聯(lián)絡(luò)是既困難又高成本的，有些系統(tǒng)之間甚至是難于溝通的。這種分立的系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)信息互通、資源共享。往往要實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理，不得不加入人工干預(yù)，不得不用電話溝通，不得不手工進(jìn)行某些工作。這樣就降低了可靠性、響應(yīng)性和運(yùn)營效率。一般來說，地鐵工程都采用經(jīng)過反復(fù)應(yīng)用、反復(fù)考驗(yàn)的技術(shù)，工程實(shí)踐滯后技術(shù)發(fā)展較長的時(shí)間，所以，我國大多數(shù)的地鐵還是處于這種分立監(jiān)控的技術(shù)水平上。

    從分立系統(tǒng)的的具體情況分析，分立系統(tǒng)在自動化系統(tǒng)方面存在的主要問題如下：

    （1）在圍繞正常運(yùn)營的行車調(diào)度和災(zāi)害情況下的救災(zāi)調(diào)度所進(jìn)行的綜合規(guī)劃方面缺少一個(gè)綜合管理系統(tǒng)來進(jìn)行收集信息與綜合處理信息，影響行車與救災(zāi)調(diào)度工作的效率；

    （2）系統(tǒng)之間的信息關(guān)聯(lián)不夠，處理突發(fā)事件的綜合應(yīng)變能力較差。因此各系統(tǒng)之間的自動化程度還有待提高；

    （3）各個(gè)自動化系統(tǒng)操作平臺與管理軟件彼此獨(dú)立且數(shù)量多，全面掌握難度較大，造成各自動化系統(tǒng)之間互相不了解，運(yùn)行與維護(hù)成本較高。

    人類歷史進(jìn)入九十年代、計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，以著名的摩爾定律向前發(fā)展，即每18個(gè)月，計(jì)算機(jī)性能增強(qiáng)1倍，成本下降1倍。而計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步更快，以所謂超摩爾定律發(fā)展，18個(gè)月的時(shí)間間隔進(jìn)步為6個(gè)月。由于計(jì)算機(jī)、自動控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)特別是大型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的長足進(jìn)步，多島控制的自動化孤島被打破，分立的監(jiān)控系統(tǒng)逐步地走向綜合自動化監(jiān)控。通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬增強(qiáng)，高速交換以太網(wǎng)技術(shù)的成熟，數(shù)據(jù)庫技術(shù)特別是實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫的廣泛應(yīng)用，為開發(fā)地鐵綜合自動化監(jiān)控平臺打下了基礎(chǔ)，出現(xiàn)了主控系統(tǒng)技術(shù)。什么是地鐵的主控系統(tǒng)呢？

    地鐵主控系統(tǒng)是采用地理上分散的大型SCADA系統(tǒng)作為地鐵各專業(yè)自動化系統(tǒng)統(tǒng)一平臺。主控系統(tǒng)采用分層分布網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成OCC和車站級監(jiān)控網(wǎng)，采用同一個(gè)軟件平臺、集成或互聯(lián)地鐵各專業(yè)自動化子系統(tǒng)。主控系統(tǒng)對子系統(tǒng)的集成是將此子系統(tǒng)的全部信息通過主控系統(tǒng)接入、傳輸、監(jiān)控和管理。而主控系統(tǒng)對子系統(tǒng)的互聯(lián)是與相對獨(dú)立的子系統(tǒng)進(jìn)行必要的信息交換和互聯(lián)。主控系統(tǒng)可根據(jù)具體應(yīng)用不同，對一些子系統(tǒng)進(jìn)行集成，對一些子系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。這樣在一個(gè)統(tǒng)一的硬件和軟件的大平臺上，集成所需的子系統(tǒng)，互聯(lián)所需的子系統(tǒng)構(gòu)成的大型SCADA系統(tǒng)、便是本文件論述的主控系統(tǒng)。

    無論是電力監(jiān)控還是設(shè)備監(jiān)控，無論是行車調(diào)度監(jiān)控還是通信監(jiān)控，它們都可建立在主控系統(tǒng)的統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上，由一個(gè)統(tǒng)一的軟件體系統(tǒng)支持。因此，主控系統(tǒng)中，多島的孤島結(jié)構(gòu)變?yōu)榫C合的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在OCC、全線監(jiān)控系統(tǒng)由高可靠性工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)支持，采用一套或多套冗余配置的全局服務(wù)器（高端、增強(qiáng)型），幾個(gè)相鄰專業(yè)共用一臺操作員站，外圍設(shè)備全系統(tǒng)共用，特別是軟件、共用一個(gè)統(tǒng)一的軟件平臺。同時(shí)，在車站、監(jiān)控系統(tǒng)由高可靠的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)支持，車站建立綜合監(jiān)控室，配有冗余服務(wù)器和操作站、集成管理車站各個(gè)專業(yè)的信息。這樣就可以實(shí)現(xiàn)地鐵全線各專業(yè)資源共享，信息互通。全線系統(tǒng)在一個(gè)平臺上運(yùn)行。

    主控系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動下誕生，并在地鐵監(jiān)控的工程實(shí)踐中日益成熟。一個(gè)新建的地鐵工程選擇主控系統(tǒng)已成為技術(shù)進(jìn)步的必然。

    目前主控系統(tǒng)已是國際地鐵發(fā)展的主流、是國內(nèi)地鐵發(fā)展的趨勢。國外軌道交通系統(tǒng)中已有許多線路采用了主控系統(tǒng)，如新加坡地鐵的東北線、西班牙畢巴爾巴額地鐵、韓國的仁川地鐵、漢城地鐵7號線和8號線、法國巴黎地鐵14號線等。香港地鐵的新機(jī)場快線，將軍澳線也采用了主控系統(tǒng)。而一些著名的新線，如西班牙馬德里地鐵則進(jìn)行了更現(xiàn)代化的綜合自動化監(jiān)控。如前所述，技術(shù)的進(jìn)步推動了地鐵工程的進(jìn)步。今天主控系統(tǒng)已成為國外諸多軌道交通系統(tǒng)中的主流系統(tǒng)。

    分析國外地鐵主控系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際系統(tǒng)的形式多種多樣，集成的程度也不盡相同，集成的子系統(tǒng)和互聯(lián)的子系統(tǒng)的多少和種類不盡相同，一般講，按照各個(gè)地鐵的具體情況，按照已有地鐵線的技術(shù)狀況和所在國的技術(shù)發(fā)展水平，具體的管理水平與運(yùn)營水平，以及資金、資源等情況綜合考慮決定集成范圍的大小，考慮集成和互聯(lián)的具體子系統(tǒng)。但無論集成度是大是小，盡量采用統(tǒng)一平臺，盡量地將子系統(tǒng)集成或互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)資源共享，信息互連則是共同的。例如，美國南新澤西輕軌，OCC采用了Harmmen公司的綜合監(jiān)控平臺（USDATE平臺，Industry-link軟件）在這個(gè)平臺上集成并互聯(lián)了電力系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等。又如、香港將軍澳地鐵，法國Syseca公司的主控系統(tǒng)并未將行車調(diào)度系統(tǒng)集成在里面，但互聯(lián)了幾乎所有的專業(yè)子系統(tǒng)。這樣的作法，現(xiàn)在已經(jīng)在許多地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用。因?yàn)榉浅Ｖ匾男熊囌{(diào)度系統(tǒng)（ATC）獨(dú)立運(yùn)作對地鐵安全運(yùn)營極為有利?？傊瑖H上興建的地鐵工程大多選擇主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)以其靈活的結(jié)構(gòu)適應(yīng)著地鐵工程的不同需求。

2. 主控系統(tǒng)解決方案

    本文件提出的地鐵主控系統(tǒng)解決方案是在北京城市鐵路西直門――東直門電力、環(huán)控和防災(zāi)報(bào)警綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，是在深圳地鐵EMCS+FAS+SCADA集成系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工過程中，是在廣州地鐵三號線主控系統(tǒng)科研和中標(biāo)方案的分析研究中總結(jié)出的一個(gè)適應(yīng)于多條線組成地鐵網(wǎng)絡(luò)時(shí)的工程實(shí)際的自動化系統(tǒng)解決方案。這一主控系統(tǒng)包括以下技術(shù)內(nèi)涵：

    靈活的結(jié)構(gòu)構(gòu)架。
    穩(wěn)定可靠、高速響應(yīng)的軟件體系。
    具有一整套適應(yīng)地鐵運(yùn)營管理的完善功能和相應(yīng)的人機(jī)界面體系。
    具有強(qiáng)大的對多種子系統(tǒng)的接入能力。

2.1 主控系統(tǒng)構(gòu)架

    主控系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)的原則如下：
    （1）主控系統(tǒng)是一個(gè)大型的地理上分散的SCADA系統(tǒng)，又是一個(gè)關(guān)系地鐵運(yùn)營安全的高可靠、高響應(yīng)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。必須保證系統(tǒng)構(gòu)架可靠性高、穩(wěn)定性高，具有安全保護(hù)機(jī)制。
    （2）主控系統(tǒng)采用雙纖自愈環(huán)千兆以太網(wǎng)作骨干網(wǎng)保證主控系統(tǒng)對主干網(wǎng)絡(luò)的高性能要求。
    （3）主控系統(tǒng)采用分層分布結(jié)構(gòu)，中央級與車站級實(shí)現(xiàn)無縫連接。
    （4）OCC中央監(jiān)控網(wǎng)可構(gòu)建服務(wù)器群、操作工作站群，實(shí)現(xiàn)OCC功能。
    （5）主控系統(tǒng)集成和互聯(lián)子系統(tǒng)時(shí)采用前端處理機(jī)技術(shù)并對其進(jìn)行高可靠、高穩(wěn)定和高適應(yīng)性設(shè)計(jì)。

主控系統(tǒng)的構(gòu)架如圖1所示：

    A線主控系統(tǒng)構(gòu)架
    單條線路中（例如線路A）：主控系統(tǒng)的骨干網(wǎng)由雙纖自愈環(huán)結(jié)構(gòu)的千兆以太網(wǎng)構(gòu)成。千兆以太網(wǎng)的中心節(jié)點(diǎn)接入OCC中央監(jiān)控網(wǎng)，換言之，骨干網(wǎng)的中央節(jié)點(diǎn)交換機(jī)（帶有路由模塊）作為中央監(jiān)控網(wǎng)的核心交換機(jī)。骨干網(wǎng)的其他節(jié)點(diǎn)交換機(jī)作為此線各車站監(jiān)控網(wǎng)的核心交換機(jī)，構(gòu)成各車站的監(jiān)控以太網(wǎng)。A線主控系統(tǒng)構(gòu)成包括下列部分：
    A線中央主控系統(tǒng)（CMCS）。
    A線車站主控系統(tǒng)（SMCS）。
    A線車輛段主控系統(tǒng)（DMCS）。
    A線主控骨干網(wǎng)（MBN）。
    前端處理機(jī)（FEP）。
    大屏幕系統(tǒng)（OPS）。
    網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）。
    A線培訓(xùn)管理系統(tǒng)（TMS）。
    A線系統(tǒng)仿真測試平臺（STP）。

    A線中央主控系統(tǒng)（CMCS）

    A線中央主控系統(tǒng)CMCS結(jié)構(gòu)主要由以下部分組成，它們是：中央監(jiān)控網(wǎng)；OCC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器；OCC歷史和事件服務(wù)器；磁盤陣列；磁帶記錄裝置；電調(diào)工作站；環(huán)調(diào)工作站；行調(diào)工作站；維調(diào)工作站；A線OCC彩色打印機(jī)；A線OCC的前端處理機(jī)（FEP）；總調(diào)度員工作站（多線共用）；TIS/SIS信息編輯工作站（多線共用）；網(wǎng)管服務(wù)器（多線共用）；網(wǎng)管工作站（多線共用）；大屏幕（多線共用）。

    （1）中央監(jiān)控網(wǎng)為100/1000Mbps雙星型交換以太網(wǎng)，TCP/IP協(xié)議、C/S結(jié)構(gòu)，符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。中央監(jiān)控網(wǎng)以千兆網(wǎng)交換機(jī)為核心。冗余配置的交換機(jī)的各相應(yīng)端口鏈接OCC各個(gè)設(shè)備構(gòu)成了雙星型中央監(jiān)控網(wǎng)。

    中心配置2套核心交換機(jī)，每個(gè)交換機(jī)中配有單模光纖千兆網(wǎng)雙口接入模塊三塊和一個(gè)路由模塊，分別連接兩臺冗余配置的實(shí)時(shí)服務(wù)器、兩臺冗余配置的歷史服務(wù)器和骨干環(huán)網(wǎng)。通過多個(gè)百兆以太網(wǎng)模塊（多口）的RJ45口連接其他的OCC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，構(gòu)成中央監(jiān)控網(wǎng)。
中央監(jiān)控網(wǎng)與骨干網(wǎng)專網(wǎng)的界面在骨干網(wǎng)中心交換機(jī)。

    （2）OCC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器由2套服務(wù)器冗余配置組成。
    （3）OCC歷史和事件服務(wù)器由2套冗余服務(wù)器組成。
    （4）磁盤陣列一套，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器陣列。
    （5）提供一臺磁帶機(jī)，該設(shè)備通過SCSI接口與主歷史服務(wù)器連接。
    （6）電調(diào)工作站由兩臺電力調(diào)度員工作站、一臺事件打印機(jī)、一臺報(bào)表打印機(jī)等組成。電力調(diào)度員工作站選用雙電源工控機(jī)。配置2臺17英寸液晶顯示器。一臺事件打印機(jī)；一臺報(bào)表打印機(jī)。
    （7）環(huán)調(diào)工作站由兩個(gè)環(huán)境調(diào)度員工作站、一臺事件打印機(jī)、一臺報(bào)表打印機(jī)、組成。具體配置同電調(diào)工作站。
    （8）行調(diào)工作站由兩個(gè)行車調(diào)度員工作站、一臺事件打印機(jī)、一臺報(bào)表打印機(jī)、等組成。配置完全與電調(diào)工作站的相應(yīng)配置相同。
    （9）維調(diào)工作站由兩個(gè)維護(hù)調(diào)度員工作站、一臺事件打印機(jī)、一臺報(bào)表打印機(jī)、等組成。配置完全與電調(diào)工作站的相應(yīng)配置相同。
    （10）A線OCC彩色圖形打印機(jī)一臺。
    （11）OCC設(shè)主控系統(tǒng)的網(wǎng)管中心由一臺網(wǎng)管服務(wù)器和一臺網(wǎng)管工作站組成。多線共用。
    （12）A線OCC的前端處理機(jī)（FEP）。
    OCC配有一對冗余配置的A線前端處理器（FEP）接入需在A線OCC互聯(lián)的系統(tǒng)（它們是PA、AFC、SIG、CCTV、TIS、SIS和CLK）。
    （13）總調(diào)度員工作站由兩臺總調(diào)度員操作站、一臺事件打印機(jī)、一臺報(bào)表打印機(jī)、多線共用。
    （14）PIS信息編輯工作站，多線共用。
    （15）大屏幕
配置大屏幕系統(tǒng)產(chǎn)品，由MCS和SIG兩個(gè)系統(tǒng)的大屏幕顯示系統(tǒng)及CCTV的顯示系統(tǒng)三部分組成，多線共用。

    A線車站主控系統(tǒng)（SMCS）

    A線各車站主控系統(tǒng)SMCS硬件主要由以下4部分組成：

    （1）車站級監(jiān)控網(wǎng)為冗余配置的雙星型高速交換以太網(wǎng)，100Mbps，TCP/IP協(xié)議，符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，冗余配置兩臺以太網(wǎng)核心交換機(jī)。
每臺交換機(jī)中配有單模光纖千兆網(wǎng)接入模塊1塊連接到主干網(wǎng)，通過多個(gè)百兆以太網(wǎng)模塊的RJ45口連接其他的SMCS設(shè)備。

    （2）車站服務(wù)器由2套服務(wù)器冗余配置組成。

    （3）車站操作員工作站選用雙電源工控機(jī)；每套操作員站配置2臺17英寸 TFT 液晶面板；事件打印機(jī)一臺；報(bào)表打印機(jī)一臺。

    （4）車站前段處理機(jī)根據(jù)應(yīng)用的具體情況配置。

    A線車輛段主控系統(tǒng)（DMCS）

    A線DMCS系統(tǒng)包括三個(gè)部分：

    （1） 車輛段DMCS監(jiān)控系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用冗余雙星型高速交換以太網(wǎng)（100Mbps、TCP/IP協(xié)議、IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）、雙套以太網(wǎng)核心交換機(jī)；服務(wù)器2套冗余配置。操作員工作站二套采用雙電源工控機(jī)冗余配置，每套配二臺液晶顯示器；配置1對冗余前段處理機(jī)。

    （2） A線培訓(xùn)系統(tǒng)（TMS）：模擬實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行，作為培訓(xùn)操作人員使用。

    （3） A線模擬測試系統(tǒng)（STP）：模擬各種接口設(shè)備的通訊協(xié)議，模擬各種子系統(tǒng)的工作，用于測試MCS系統(tǒng)

    A線主控骨干網(wǎng)

    A線主控系統(tǒng)MCS通過A線主控骨干網(wǎng)（MBN）將CMCS、SMCS和DMCS連為一體。主控骨干網(wǎng)是一個(gè)地理上分散于OOC、各車站和車輛段的廣域網(wǎng)，它是連接車站級監(jiān)控網(wǎng)和中央監(jiān)控網(wǎng)的主干，在MCS中處于極為重要的位置。
主控骨干網(wǎng)的選擇原則是：

    雙纖自愈環(huán)環(huán)網(wǎng)。
    千兆以太網(wǎng)。
    地鐵骨干網(wǎng)或類似應(yīng)用的應(yīng)用業(yè)績。
    交換機(jī)為工業(yè)級產(chǎn)品。
    具有QoS功能。

    前端處理機(jī)FEP

    主控系統(tǒng)的最重要特點(diǎn)在于對子系統(tǒng)的靈活的集成或互聯(lián)。前端處理機(jī)承擔(dān)了這一重要任務(wù)。前端處理機(jī)將各子系統(tǒng)的信息接入主控系統(tǒng)并進(jìn)行預(yù)處理，將各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由主控系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)一處理。應(yīng)用前端處理機(jī)技術(shù)，既減輕了數(shù)據(jù)服務(wù)器的負(fù)擔(dān)提高了系統(tǒng)的可靠性，又隔離了子系統(tǒng)與主控系統(tǒng)間的故障干擾，保障了系統(tǒng)的安全。前端處理機(jī)相當(dāng)于子系統(tǒng)和主控系統(tǒng)間的網(wǎng)關(guān)。

    前端處理機(jī)可采用工控機(jī)構(gòu)成，可采用PLC構(gòu)成，也可用其他工業(yè)總線裝置構(gòu)成。前端處理機(jī)一般為冗余配置，根據(jù)集成子系統(tǒng)和互聯(lián)子系統(tǒng)的不同情況可選用一對或多對。前端處理機(jī)一般采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。

    大屏幕系統(tǒng)（OPS）

    大屏幕系統(tǒng)相當(dāng)于主控系統(tǒng)的大型顯示器。一般采用背投影墻做大屏幕，由多層（例如3層），多投影單元并列（例如每層14個(gè)單元并列）組成；選用多個(gè)投影拼接控制器控制所有單元，實(shí)現(xiàn)用戶顯示要求。大屏幕系統(tǒng)的選擇原則是：

    按單線或全線的實(shí)際情況，按施工進(jìn)程考慮大屏幕的規(guī)模。
    大屏幕墻的組成應(yīng)考慮OCC的裝修效果。
    大屏幕的整屏顯示效果、畫面的刷新速度、滿足應(yīng)用要求的信息接入能力和處理能力。
    大屏幕控制器的數(shù)量、性能的配合與選擇。大屏拼接控制器是此系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備。
    主控系統(tǒng)大屏幕應(yīng)用具有特殊性，大屏幕廠商應(yīng)與主控系統(tǒng)供應(yīng)商做好接口聯(lián)絡(luò)。
    大屏幕廠商必須提供良好的售后服務(wù)。

    主控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

    主控系統(tǒng)網(wǎng)管系統(tǒng)可由4部分組成：

    網(wǎng)管服務(wù)器一套（可選）。
    網(wǎng)管工作站一臺，選用雙電源工控機(jī)。雙液晶顯示器；
    便攜式計(jì)算機(jī)多臺。（可選）
    高性能并與骨干網(wǎng)相適應(yīng)的網(wǎng)管軟件。

    A線培訓(xùn)管理系統(tǒng)

    培訓(xùn)管理系統(tǒng)模擬OCC的全部功能，單服務(wù)器、沒有冗余配置，用于對操作人員和維護(hù)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)。培訓(xùn)系統(tǒng)由以下部分組成：

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器一臺。
    工作站多臺，選用工控機(jī)。分為教員工作站一臺和學(xué)員工作站多臺。
    前端處理機(jī)一臺；
    以太網(wǎng)交換機(jī)一臺。
    報(bào)表打印機(jī)一臺。
    事件打印機(jī)一臺。

    系統(tǒng)仿真測試平臺（STP）

    系統(tǒng)仿真測試平臺模擬OCC的全部功能，單服務(wù)器、無冗余，用于模擬各種接口設(shè)備的通訊協(xié)議，模擬各種子系統(tǒng)的工作，用于測試MCS系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括：

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
    測試工作站，選用工控機(jī)。
    以太網(wǎng)交換機(jī)。
    仿真模擬器 ，1臺PC機(jī) (同普通操作員工作站一樣)。
    報(bào)表打印機(jī)一臺。
    事件打印機(jī)。

    以上為單線主控系統(tǒng)的構(gòu)架。如果地鐵工程有多條線組成，則其構(gòu)架如圖1所示：B線和C線的構(gòu)架與A線相似（也可有較大差異），B線和C線的中央節(jié)點(diǎn)與A線的中央節(jié)點(diǎn)聯(lián)于同一局域網(wǎng)絡(luò)中，B線，C線的電力、環(huán)控和行調(diào)工作站可與A線相應(yīng)工作站集中在一起，組成全線的電力、環(huán)控和行調(diào)工作站。如此構(gòu)架，三條線是相互獨(dú)立的，但它們的OCC是共網(wǎng)的，可實(shí)現(xiàn)信息互通、資源共享。

2.2 主控系統(tǒng)軟件體系

     主控系統(tǒng)的軟件體系應(yīng)考慮以下原則：

    （1） 軟件操作系統(tǒng)可選UNIX或NT，以UNIX為多。
    （2） 人機(jī)界面軟件以NT為平臺。
    （3） 前端處理機(jī)（FEP）的軟件采用多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
    （4） 軟件采用中間件加模塊結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟件可靈活掛接。
    （5） 軟件須設(shè)計(jì)滿足多線監(jiān)控要求和適當(dāng)擴(kuò)展的實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫。
    （6） 軟件體系為分層分布式結(jié)構(gòu)，各層間必須實(shí)現(xiàn)可靠的通信。
    （7） 軟件模塊間連接是無縫的。
    （8） 軟件必須是成熟的，在工程中應(yīng)用成功并不斷進(jìn)行技術(shù)更新的。
    （9） 軟件體系支持強(qiáng)大的人機(jī)界面體系的設(shè)計(jì)，保證地鐵工程對主控系統(tǒng)的全面功能要求。
    （10） 軟件具有穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的性能和安全保護(hù)機(jī)制。

    國際上較為成熟的主控系統(tǒng)軟件是法國泰雷茲（Thales-IS）公司的soft-SCADA軟件。和利時(shí)公司與該公司將合作為廣州三號線構(gòu)建主控系統(tǒng)。

3. 地鐵主控系統(tǒng)的特點(diǎn)

    地鐵主控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比有以下特點(diǎn)：

    （1）資源共享，信息互通，可實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互鎖，可實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的互動。
    （2）可以全自動實(shí)現(xiàn)災(zāi)害工況下，全線進(jìn)入防災(zāi)體制。防災(zāi)體制以最小損失轉(zhuǎn)為正常運(yùn)營。
    （3）可以全自動實(shí)現(xiàn)阻塞工況下，全線進(jìn)入阻塞模式，疏散旅客盡快恢復(fù)為正常運(yùn)營。
    （4）可以實(shí)現(xiàn)正常工況下的時(shí)間表運(yùn)營，使地鐵運(yùn)營有序、高效、安全。
    （5）在車站和OCC進(jìn)行一體化監(jiān)控?？蓪?shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全線監(jiān)控和協(xié)調(diào)。
    （6）為地鐵構(gòu)造了一個(gè)具有廣闊擴(kuò)展能力的平臺。主控系統(tǒng)的骨干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以增加以擴(kuò)展地鐵線車站數(shù)量；中央監(jiān)控網(wǎng)支持服務(wù)器群工作方式，服務(wù)器數(shù)量擴(kuò)展可擴(kuò)大實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的容量，也可增加監(jiān)管的線路范圍和線路數(shù)目；車站級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可擴(kuò)展模塊增加網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)，從而增加接入的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)以擴(kuò)展車站接入能力；可通過增加前端處理機(jī)的插件，增加前端處理機(jī)的數(shù)量擴(kuò)展集成和互聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)量。
    （7）主控系統(tǒng)軟件的升級十分方便。一次軟件的升級可帶來全線自動化系統(tǒng)技術(shù)水平的提升。
    （8）為地鐵構(gòu)造了一個(gè)全線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，支持地鐵開發(fā)專家運(yùn)營系統(tǒng)，為地鐵高效運(yùn)營奠定了基礎(chǔ)。

4. 主控系統(tǒng)適應(yīng)性分析

    （1）主控系統(tǒng)在本質(zhì)上是各主控系統(tǒng)的中央，車站級的監(jiān)控功能與系統(tǒng)底層基礎(chǔ)自動化層的實(shí)時(shí)控制功能分開。在監(jiān)控層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的硬件和軟件平臺，并具有極其廣闊的擴(kuò)展能力。這種分層分布式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于地鐵工程地理分散、地域廣闊的特點(diǎn)，適應(yīng)于城市地鐵工程多條線分期實(shí)施的特點(diǎn)。同時(shí)，基礎(chǔ)自動化層采用分散結(jié)構(gòu)極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

    （2）主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架十分靈活，頂層OCC的服務(wù)器群支持系統(tǒng)線路的接入和共網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)的前端處理機(jī)支持對各種子系統(tǒng)的集成和互聯(lián)，系統(tǒng)集成子系統(tǒng)的數(shù)量可多可少，互聯(lián)的規(guī)模可大可小。這種靈活的構(gòu)架體系適應(yīng)中國國情，適應(yīng)北京的具體情況。地鐵各條線的工程概況各不相同，哪條線適合集成哪些系統(tǒng)、適合互聯(lián)哪些系統(tǒng)，需要業(yè)主與系統(tǒng)集成商深入研究，但主控系統(tǒng)為業(yè)主提供了多種選擇的可能。

    （3）和利時(shí)公司提出了主控系統(tǒng)對子系統(tǒng)集成和互聯(lián)的概念，圖2和圖3說明了典型的子系統(tǒng)集成和子系統(tǒng)互聯(lián)，這一總體設(shè)計(jì)思想，使得主控系統(tǒng)的構(gòu)成具有了結(jié)構(gòu)柔性，增加了對應(yīng)用的適應(yīng)性。一般情況下，主控系統(tǒng)對電力自動化系統(tǒng)，環(huán)控系統(tǒng)，機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的集成是較為方便、技術(shù)上也較為成熟。對防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是集成是互聯(lián)則因地而異、因條件而異。對信號系統(tǒng)，對通信系統(tǒng)則以互聯(lián)接入為好。對售檢票系統(tǒng)（AFC）因其為事務(wù)系統(tǒng)，理應(yīng)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)格分開。合理地對子系統(tǒng)進(jìn)行集成或互聯(lián)使得主控系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性大大提高。

    （4）主控系統(tǒng)并非在分立系統(tǒng)的頂層加了一層“帽子”，似乎增加了投資。實(shí)質(zhì)上是將被集成的系統(tǒng)的車站級和OCC級綜合在一起，采用同一硬軟件平臺，使分立系統(tǒng)集成，反而節(jié)約了OCC的設(shè)備數(shù)量，節(jié)約了投資。這樣的主控系統(tǒng)更適應(yīng)自動化水平的提高。

    （5）主控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫容量極大，服務(wù)器處理能力極強(qiáng)，適應(yīng)監(jiān)控地鐵復(fù)雜的監(jiān)控對象，統(tǒng)具有極強(qiáng)的適應(yīng)地鐵復(fù)雜場合的能力。

    （6）主控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上，因?yàn)榧夹g(shù)水平較高，可以掛接各類實(shí)用的系統(tǒng)，例如，地鐵培訓(xùn)管理系統(tǒng)，仿真測試系統(tǒng)，運(yùn)營仿真系統(tǒng)等，為主控系統(tǒng)的多功能服務(wù)提供了條件，增加了系統(tǒng)的適用范圍。

    （7）主控系統(tǒng)是一個(gè)廣闊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺，它及其適于對地鐵未來的開發(fā)和服務(wù)。

    （8）主控系統(tǒng)將對地鐵運(yùn)營的更新和改進(jìn)起到積極的作用，以地鐵數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的專家運(yùn)營系統(tǒng)將會適應(yīng)對地鐵管理的更高要求。

    本文件僅為對主控系統(tǒng)的概論，和利時(shí)公司將虛心聽取地鐵領(lǐng)導(dǎo)和專家的意見，改進(jìn)解決方案，做出更好的地鐵自動化系統(tǒng)。