北京地铁6号线行车综合自动化系统的实现

北京地铁6号线行车综合自动化系统的实现林立;裴加富;巩林玉;杜凡【摘要】一种以行车指挥为核心的行车综合自动化系统(TIAS)在国内首次在北京地铁6号线投入运行.简要介绍了TIAS的项目背景和结构组成.TIAS通过统一的硬件和网络平台、统一的软件平台,实现了各专业信息共享,提供了辅助调度决策的依据,提供了强大的联动功能,实现了综合智能化管理,并整合了硬件设备,节省了投资.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2014(017)010【总页数】5页(P110-114)【关键词】地铁;行车指挥自动化;行车综合自动化系统【作者】林立;裴加富;巩林玉;杜凡【作者单位】卡斯柯信号有限公司,200071,上海;卡斯柯信号有限公司,200071,上海;卡斯柯信号有限公司,200071,上海;北京市轨道交通建设管理有限公司,100045,北京【正文语种】中文【中图分类】U29-39目前，轨道交通的运营主要通过列车自动监控(ATS)来实现对列车的行车指挥，通过和综合监控系统(ISCS)来实现对机电设备和电力设备的监控。

ATS系统和ISCS 相对独立，仅通过在控制中心互联的方式，交互少量数据，在信息共享方面存在严重不足，不能通过统一的人机界面对整条线路的运营情况进行监控;且联动功能难以充分发挥作用，影响了应对突发事件的处理能力和反应速度。

因此，有必要将两套监控系统合二为一，搭建一套以行车指挥为核心的综合自动化平台，在统一的平台内实现对全线列车、机电设备、电力设备的监控功能，建立高效的联动机制，从而快速处理各种突发事件，提高运营管理水平。

在法国、日本、美国、德国、加拿大、阿根廷等国家，以行车指挥为核心的行车综合自动化系统已经取得长足的发展。

2008年，加拿大蒙特利尔采用ALSTOM公司开发的集成了ATS的综合监控系统，开始对地铁 l、2、3、5 号线(含68 个车站，1 个控制中心)部分线路进行全面监控，形成了以行车指挥为核心的综合自动化系统，并在控制中心设立综合调度业务，不区分行车调度、电力调度或环控调度等专业，对多条线路的运营状况进行统一的监视和控制。

阿根廷布宜诺斯艾利斯的B、C、D、E地铁线(含53个车站，1个控制中心)，同样采用ALSTOM公司开发的集成了ATS的综合监控系统，目前运营情况良好。

1 行车综合自动化系统简介北京地铁6号线的行车综合自动化系统(TIAS)，是将传统信号系统和传统综合监控系统进行高度集成的项目。

该系统采用以ATS、电力监控系统(PSCADA)、环境与设备监控系统(EMCS)为核心，集成或互联门禁(ACS)系统、自动售检票(AFC)系统、自动列车防护(ATP)、自动列车驾驶(ATO)、视频监控(CCTV)系统、时钟(CLK)系统、火灾报警(FAS)系统、广播(PA)系统、乘客信息(PIS)系统、屏蔽门(PSD)系统、无线通信(RC)系统、通信集中告警(TEL－ARM)等系统，进行集中数据采集和控制;并将这些数据纳入一个综合信息处理平台，采用统一的实时数据库和历史数据库、统一的人机界面以及统一的网络结构，为运营部门提供了以行车指挥为核心的综合运营指挥平台，属于国内首创。

TIAS还包括了设备维护子系统(DMS)、网络管理子系统(NMS)、仿真培训子系统(TMS)。

其中，DMS实现对整个TIAS的设备维护支持，NMS实现对整个网络运行状态的监视，TMS为运营提供模拟仿真培训。

TIAS系统结构如图1所示。

图1 TIAS系统结构图2 TIAS实现方案2.1 统一的硬件及网络平台北京地铁6号线TIAS采用统一的实时服务器、历史服务器、网管服务器、培训服务器和设备维护服务器，用于统一的数据存储和处理;人机界面采用统一的调度、值班员工作站，用于信号、电力和机电设备的监控。

在控制中心，统一设置4个行车调度席位、2个电力调度席位、2个环控调度席位、1个总调度席位及1个维修调度席位。

其中，行车调度和电力调度均为1台工作站3个显示屏，用第三屏显示其它专业信息。

比如，在行车调度工作站，第一、二屏用于显示站场图，第三屏可以用于显示PSCADA、PA、PIS、CCTV等专业信息。

总调度、环控调度、维修调度为1台工作站2个显示屏，用第二屏显示其它专业信息。

既有线在车站设置2台ISCS工作站、2台ATS工作站共4台工作站。

TIAS只需在车站统一设置2台工作站。

这2台工作站互为备用，每台工作站3个显示屏和控制中心三屏工作站一样，用户可以方便地进行三屏显示专业的选择。

TIAS采用统一的工业1 000 M以太骨干环网方案。

骨干环网用于中心与各车站、车辆段、停车场局域网的互联，负责承载TIAS中央级系统与车站级系统之间的信息互传。

骨干环网采用双环型拓扑结构，不同站点之间根据相互位置，采用挨站跳接或隔站跳接的方式连接。

ATS、PSCADA、EMCS等业务统一部署在同一个骨干环网中。

考虑到既有综合监控数据流较大，为防止综合监控数据对ATS数据的影响，将整个骨干环网划分为两个VLAN，ATSVLAN和ISCSVLAN。

同时，通过专用的FEP(通信前置机)实现 TIAS与ATP、ATO、CI等系统互联，既保证了整个系统的交互性，又保证了信号系统的安全性。

2.2 统一的软件平台整个TIAS建立在统一的基础软件平台上。

软件平台基于开放系统软件结构和实时数据技术，由一系列基于服务器和工作站的软件模块组成，提供一种先进的基于中间件的客户/服务器(C/S)结构。

在统一平台基础上，可搭建 ATS、PSCADA、EMCS等不同业务应用功能，并具有如下特点:(1)统一的实时数据库并支持分布式部署;(2)统一的历史数据库;(3)统一的人机界面。

TIAS软件结构如图2所示，分为数据接口层、数据处理层、人机接口层等3层。

数据接口层主要对被监控设备进行数据采集和协议转换;数据处理层通过实时数据库和关系数据库提供TIAS系统的应用功能;人机接口层通过从服务器获取数据，显示人机界面，完成各种监控操作。

图2 TIAS软件结构图3 TIAS功能3.1 综合的监控界面功能在TIAS人机界面中，各专业在完成本专业设备监控功能外，还可以有选择地监视其它专业的信息。

(1)在行车调度工作站上，可以为调度员提供电力、环控、CCTV、火灾报警等相关信息，例如:可在站场图上显示供电臂带电状态、隧道风机运行状态、电扶梯状态、CCTV导航、客流状态、火警信号等。

同时，还可以通过工作站第三屏显示其他专业详细信息，例如:调用具体某个车站的CCTV画面，查看具体车站屏蔽门实时状态等，以便调度员查看其关心的信息，辅助调度员快速调度决策。

(2)在电力调度工作站上，可以提供具体供电区段行车相关信息，例如:在具体某一供电臂上，对应显示车辆运行信息，可以很方便地查看某一时刻某一供电臂上运行的列车数;这对于供电臂的供电负荷与列车数间的关系监测，有很大的作用。

同时，也可以通过工作站第三屏监视其它专业详细信息。

(3)在环控调度工作站上，可以提供具体某站、某区间行车相关信息，例如:在站台安全门布置图上，显示站台当前停靠列车的信息;还可以迅速查看指定火警点相关车站的行车信息，从而为火灾联动提供相关的决策信息;也可以通过工作站第二屏监视其它专业详细信息。

(4)在维修调度工作站上，为调度员提供全线ATS设备、电力设备、机电设备等的运行状态和报警信息。

3.2 统一的报警显示处理功能·TIAS统一定义了报警级别和报警颜色，ATS、BAS、PSCADA等各子系统均采用统一的报警级别定义。

·TIAS的所有报警统一在报警栏中显示、查询，并统一定义了报警的确认处理机制。

·用户能够定制过滤条件以筛选所关注的报警内容。

·对于等级高的报警能够自动跨工种推图，提醒相关人员采取措施。

3.3 统一的运营报表功能·基于统一的历史数据库，TIAS能生成所有子系统的报表，并能创建每日的综合运营报表。

综合运营报表包括行车、机电、电力等各子系统的数据，这样，一张报表囊括了当日总体运行情况。

·基于统一的报表设计工具，使各子系统的报表风格统一。

·支持用户自定义报表。

3.4 PIS/PA命令发布功能·在调度工作站上向指定的单列或者全体列车发布车载PIS信息。

·在调度工作站上向指定的车站发布PIS信息和PA广播。

3.5 无线呼叫列车功能传统方式中，调度和司机通话需要在无线专用的工作站屏幕上点选列车，无线系统根据所选的列车自动建立通信通道，然后调度可以开始和司机通话。

这种方式的弊端在于调度并不能直观地选择列车，同时对于列车当前所在的位置、速度等不能直观的了解，而且调度员需要到专门的操作台才能完成该操作。

TIAS通过与无线系统接口优化，实现了在站场图上点选列车、然后通过无线系统建立与司机通话的功能，直观而方便。

3.6 强大的联动功能既有ISCS的联动功能都与行车无关，TIAS通过数据共享实现与行车信息相关的联动。

本文简要介绍几个联动功能。

(1)早晚间启停节能模式联动。

在每天运营前，调度员检查完PSCADA、EMCS、FAS等设备后，对全线接触网送电。

送电完成后，下达车辆派班计划，生成列车时刻表。

根据时刻表中第一列列车到达各站的具体时间，提前一定时间(如30 min)自动触发开启该站照明、通风空调、PA、PIS等;同理，在每天运营结束后，根据时刻表中最后一列列车驶离各站的时间，滞后一定时间(如30 min)自动触发停运该站照明、通风空调等，以实现最优化的节能目的。

早间开启节能模式流程如图3所示。

图3 早间开启节能模式示意图(2)站厅、站台火灾模式联动。

FAS设备检测到站厅或站台火灾，会自动触发EMCS设备相关排烟模式，同时，TIAS自动推图，把发生火灾的车站区域显示在环调工作站的当前显示位置，并触发相关联动。

首先，TIAS站场图上会自动弹出设置该站跳停的提示，禁止在该站上下客;随即，TIAS会自动计算出扣车车站范围，提示调度员对相关车站进行扣车。

然后，TIAS弹出无线呼叫列车命令，方便调度员与司机通话，及时了解情况;最后，受影响的相关车站转为站控运行。

(3)列车区间阻塞模式联动。

ATS一旦检测到列车在区间阻塞，即产生报警信号，触发联动。

首先，提示行车调度员在站场图定位到受阻列车位置，并弹出无线呼叫列车命令，和司机建立通话，了解现场情况;同时，自动计算出扣车车站范围，提示调度员对相关车站执行扣车命令，防止造成更大的阻塞;并发送EMCS指令，对受阻区间启动相应的送排风模式。

当长时间列车受阻时，弹出信息提示框，提示调度员按照预定的几个小交路跑等间隔模式，这样，能有效降低阻塞所带来的影响。

从三个联动可以看出，TIAS通过数据共享，以及行车控制、电力、机电设备之间的相关联动，有效地简化了调度人员的操作，优化了资源配置，增强了对应急、突发事件的反应速度和处理能力，大大提高了运营水平。