浅谈城市轨道交通BAS系统的发展

浅谈城市轨道交通BAS系统的发展

发表时间：2011-12-28T13:33:37.657Z 来源：《时代报告》2011年11月下期供稿作者：陶汉卿[导读] 我国城市轨道交通系统迅速引入了基于计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的各类自动化系统。

陶汉卿

(柳州铁道职业技术学院，广西柳州 545007) 中图分类号：U29 文献标识码：A 文章编码：1003-2738（2011）11-0022-01摘要：介绍现阶段BAS系统的结构和构成，探讨BAS系统的标准化设计、系统优化方法及系统评价方法，以摆脱其在发展过程中所面临的

技术问题，实现可持续发展。关键词：城市轨道交通；BAS系统；问题；发展一、引言

随着我国城市轨道交通的规模化、高速化发展，我国城市轨道交通系统迅速引入了基于计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的各类自动化系统，大量采用国际先进水平的现代化机电设备，其中城市轨道交通环境与设备监控系统(BAS系统)就是其中之一，具有体系复杂、技术含量高、专业面广、设备维护困难的特点，并且需要根据业务需求不断地进行更新改造。我国发布的《GB 50157-2003地铁设计规范》中正式将该系统命名为“BAS，环境与设备监控系统”，并对其定义为：“是对地铁建筑物内的环境与空气条件、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、屏蔽门、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统”。城市轨道交通BAS系统是一个典型的集成开放系统，是确保城市轨道交通系统安全、快捷、准点、有效地运行的关键工艺系统，是城市轨道交通中不可缺少的一个重要组成部分。

二、BAS系统现有的系统结构与构成 BAS系统从系统组成而言包括中心BAS系统、车辆段BAS系统和车站BAS系统，完整的BAS系统或完整的BAS功能系统是一个以骨干网为基础的、地理上分散的、分层分布式系统结构的大型SCADA系统，从逻辑上讲，硬件系统包括纵向3个层次。（一）中央级监控系统。主要位于OCC，由中央实时服务器、中央历史服务器、操作员工作站、工程师工作站、打印设备、网络设备、大屏幕或模拟显示设备等计算机及网络硬件构成，软件则包括操作系统、大型数据库、系统应用软件、应用软件开发与维护平台、网管软件其它辅助软件等。（二）车站级监控系统。车站级监控系统位于车站，以车站监控工作站、PLC控制为基础，具体包括车站监控局域网、打印机、后备操作盘等设备。（三）现场控制级设备。位于车站各就地监控点或数据采集点，具体包括各类传感器、执行器、远程I/O模块、接口模块或装置等。 BAS系统在横向呈现分布式的集散型结构，包括两个方面：各个车站的BAS系统因为车站沿城市轨道交通线路呈地理上分布式结构，因此整个BAS也是以车站BAS为单位的地理上分散的SCADA系统，另外在车站，根据设计规范的要求，车站BAS由多个控制器和统一的监控设备构成一个集散型系统（DCS）。（四）软件结构。软件结构包括数据结构层、数据处理层和人机接口层。管理和处理各种数据、接口控制以及提供信息显示和操作界面。（五）BAS系统的应用。 BAS系统的结构分为有中心功能的结构、无中心功能的结构和混合结构。有中心功能的BAS系统是一种完全独立的系统结构，较为传统和经典，目前建成或在建线路的 BAS 系统大多采用这种结构方式，如南京地铁 1号线，天津地铁，广州地铁2号线等；无中心功能的BAS系统是一种不完整的结构形式，这种结构形式的BAS是以车站为单位的一个个相对独立的系统，如广州地铁3号线，北京地铁5号线；混合式BAS系统既要在车站和综合监控系统接口，同时又要通过地铁骨干网形成一个较完整的BAS系统，如广州地铁4号线。

三、BAS系统在当前发展中所面临的问题城市轨道交通自动化程度将会越来越高，同样地，BAS系统将会更加复杂，监控的设备更多，系统集成的需求更大，技术含量更高，专业面更广，设备维护更加困难。目前，BAS系统存在以下问题：（1）系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高，相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够；（2）运营管理水平跟不上，没有充分进行运行优化；（3）缺少正确有效的城市轨道交通BAS系统的评估方法，限制了城市轨道交通BAS系统研究更好地开展。

四、BAS系统的发展事物总是在矛盾中不断向前发展的。为了有效地解决城市轨道交通BAS系统在当前发展过程中存在的问题，BAS系统具有以下的发展趋势，从而实现BAS系统的可持续发展。（一）标准化设计。 BAS系统是一个对若干设备进行控制和监控管理、并基于“设备”、面向乘客服务的系统，其开放的集成系统构架，已经为构建城市轨道交通综合自动化系统奠定了基础，如果淡化专业系统概念，扩大BAS外延，即演变成一个综合自动化IAS系统，该系统相对于BAS系统而言，只是增加了多项专业功能和服务而已。因此，面向“设备”监控和管理的思路，基于开放的BAS集成系统构成，构建城市轨道交通综合自动化系统，已成为目前的发展趋势。集成监控平台的搭建也是BAS系统标准化设计的一个条件，监控平台应形态合理，提供强大的应用开发接口，数据组织和展现方式应符合城市轨道交通监控的习惯和特点，支持不同方式的硬件集成环境和软件配置形态，运用冗余、容错、自恢复等技术充分保证系统的稳定运行。

（二）系统优化。

BAS系统是一个集成的开放性系统，结构庞杂，能实现信息共享，进行综合管理，其作用和效益是巨大的，要充分发挥和实现这些作用和效益，就必须实施优化。

在BAS系统的发展过程中，可以从控制策略、控制权、计算机控制系统、控制网络和监控软件等方面进行优化。常用的优化方法有线性规划法、非线性规划法、动态规划法、极大值法等，要充分利用运筹学、管理科学、控制论和系统工程等新兴学科的理论、方法和技术。城市轨道交通系统优化方法一般可以分为以下几个步骤：

（1）提出需要进行最优化的问题，开始收集有关资料和数据；

（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，列出目标函数和有关约束条件；

（3）分析模型，选择合适的最优化方法；

（4）求解方程。一般通过编制程序在电子计算机上求得最优解；

（5）最优解的验证和实施。

通过上述五个相互独立和互相渗透的步骤，最终求得系统的最优解。

（三）系统评价。

目前，常用的对事物的评价方法有德尔菲法（Delphi）、层次分析法，灰色关联法、模糊评判法等，每种方法都有其优缺点。德尔菲法需根据专家经验和专业知识，没有考虑定性、定量因素之间的相对重要性。层次分析法（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，具有系统、灵活、简便的特点，能将决策者的经验判断予以量化，但具体应用与特定的场合有很大关系，评价结果的转移性较差。灰色关联法是灰色关联分析方法，是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，亦即“灰色关联度”，作为衡量因素间关联程度的一种方法，通过对观测资料加以数学处理，达到更高层次上了解系统内部变化趋势和相互关系的数学方法，在系统数据缺乏时，更具实用性。模糊评价法是一种描述和加工模糊信息的数学方法，根据专家对指标存在的不确定性和模糊性，可用该法处理信息。

根据城市轨道交通BAS系统的特点，综合考虑各种评价因素，可以改进传统方法，应用基于DHGF算法的评价方法，以求对城市轨道交通BAS系统做出客观、公正、全面、科学的综合性评价。

五、结束语

BAS系统是一个系统工程，是许多专业学科边缘交叉并结合形成的，涉及的理论和专业知识范围很广，所以BAS系统的发展和完善是一个长期的过程，对城市轨道交通BAS系统的分析和研究，对于提高城市轨道交通的运营和管理水平、推进轨道交通整体自动化技术应用的进步具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]地铁设计规范（GB50157－2003）[S].北京:中国计划出版社,2003.8.

[2]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京:电子工业出版社,2004.11.

[3]曲立东.城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用[M]. 北京:电子工业出版社,2008.3.