[城市轨道,智能交通,系统,其他论文文档]城市轨道智能交通系统研究与体系结构设计

城市轨道智能交通系统研究与体系结构设计

摘要依据ＩＴＳ理论与系统工程思想,在分析城市轨道交通特点的基础上,提出城市轨道智能交通系统(ＵＭＩＴＳ)的概念,并对ＵＭＩＴＳ的基本构成进行了论述。对ＵＭＩＴＳ体系中综合监控系统(ＩＳＣＳ)的功能与结构进行了论述,对旅客向导系统(ＰＩＳ)的服务内容与功能重新进行了定义。

关键词新交通系统,城市轨道智能交通系统,综合监控系统,旅客向导系统

智能交通系统(ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｅｍ,简称ＩＴＳ)是最近十几年提出的新概念。从城市交通系统来看,无论是公共交通,还是非公共交通部分,ＩＴＳ的研究还仅局限在道路交通,对于城市轨道交通鲜有涉及。

从另外角度讲,城市轨道交通系统作为先进的公共交通系统(ＡＰＴＳ)组成部分,已被纳入ＩＴＳ体系。但由于城市轨道交通的独特性,城市轨道智能交通系统(ＵｒｂａｎＭａｓｓＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ,简称ＵＭＩＴＳ)各组成要素与传统ＩＴＳ不同,可以将其作为独立的系统进行研究。ＩＴＳ(主要指道路)所解决的本质问题是:如何将交通高峰时期的车辆有效地分布在道路网中,尽量缩短人们的出行时间[1]。城市轨道智能交通系统的研究对这一本质问题的解决提供了新的思路。即将交通高峰时的部分人流有效地分布在城市轨道交通网中,并间接影响与之相关的城市道路交通网。这意味着,ＵＭＩＴＳ与道路ＩＴＳ相结合,将构成相对完整的城市智能交通系统。对这一本质问题的解决将产生实质性的影响。

1 城市轨道智能交通系统及其基本构成

1.1城市轨道交通系统的特点

广义的城市轨道交通以轨道运输方式为主要技术特征,是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轮轨交通系统,在城市公共客运交通中起骨干作用[2]。

城市轨道交通与地面常规交通方式相比,具有运量大、速度快、能耗低、污染少、可靠性强、舒适性佳、占地面积少等优点。另外,城市道路拥堵是世界性的通病。道路不可能无限地拓宽、增加,道路ＩＴＳ也不可能从根本上解决交通拥堵。而城市轨道交通的建设,则可有效减少地面交通车辆,是缓减道路拥挤的方法之一。而随着城市交通中轨道交通客运份额的增大,对其智能化、系统化的研究也就日趋重要。

1.2 城市轨道智能交通系统的提出

城市轨道交通系统涉及的科技领域相当广泛,包括通信、电子、计算机、车辆、供电、环控、防灾、机电等。应该运用系统工程的理论与方法,将城市轨道交通系统各组成部分有机地集成,使其呈现出各组成要素所没有的整体功能。

根据城市轨道交通的特点及其所涉及到的不同领域,ＵＭＩＴＳ的基本构成应包括如下内容:先进的通信系统,先进的供电系统,综合监控系统(ＩＳＣＳ),旅客向导系统(ＰＩＳ),

列车自动控制系统(ＡＴＣ),车站设备监控系统(ＥＭＣＳ),防灾报警监控系统(ＦＡＳ),

自动售检票系统(ＡＦＣ),管理信息系统(ＭＩＳ)等。其基本构成如图1所示。

综上所述,并结合国内外专家对ＩＴＳ的定义,对ＵＭＩＴＳ的定义可归纳如下:在较完善

的基础设施(包括车站、站台、车辆段和通信等)上,将先进的信息、通信、控制、传感器

和系统综合等技术有效地集成,并应用于城市轨道交通系统,从而建立起在城市轨道交通范围内发挥作用的,并能间接影响城市道路运输系统的实时、准确、高效的运输系统。

2 综合监控系统

2.1 综合监控系统的功能

2.1.1 综合监控系统功能构成图

综合监控系统(ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳ

ｙｓｔｅｍ,简称ＩＳＣＳ)在ＵＭＩＴＳ中的位置类似于ＩＴＳ中的ＡＴＭＳ(先进的交

通管理系统),但在具体内容上与ＡＴＭＳ有很大不同。ＩＳＣＳ是以行车指挥与列车运行自动化为核心的复杂大系统,它包括通信的综合网络管理系统(ＮＭＳ)、电力监控系统(ＳＣＡＤＡ)、列车自动监控系统(ＡＴＳ)、旅客向导系统(ＰＩＳ)、车站设备监控系统(ＥＭＣＳ)、防灾报警监控系统(ＦＡＳ)、自动售检票系统(ＡＦＣ)、管理信息系统(Ｍ

ＩＳ)等。ＩＳＣＳ将先进的信息技术、通信技术、控制技术和系统工程等运用到城市轨

道交通中,对各个职能系统的运行管理和综合监控,从而最大限度地调动轨道交通系统内部各专业、各种设施、各营业线的内在潜力,使之成为完整的有机整体。

国外ＩＳＣＳ的发展已有30多年,但大都局限在对几种重要职能系统的综合管理与监控。随着信息技术的飞速发展,有必要对ＩＳＣＳ的功能进行扩展,将其更好地系统化、智能化。作为构筑ＵＭＩＴＳ体系的核心部分,ＩＳＣＳ的功能结构一方面应考虑ＵＭＩＴＳ与道路ＩＴＳ的衔接,预留与道路ＩＴＳ的接口;另一方面,应符合我国国情和城市轨道交通的

发展现状。据此,ＩＳＣＳ的功能应如图2所示。各车站设备通过广域网将信息实时传递

给控制中心,各职能系统实时处理这些信息,并根据实际情况对各车站设备实时监控。

2.1.3关联子系统的主要功能

对处理过的信息进行综合、统计和对比后,将与城轨系统各级管理人员关联的信息筛选出来,提供给ＭＩＳ;将与旅客关联密切的信息筛选出来,实时反馈给ＰＩＳ和道路ＩＴＳ中

的ＡＴＩＳ,同时将ＡＴＩＳ传递来的实时信息反馈给ＰＩＳ。

2.1.4汇总子系统的主要功能

将联机综合处理后的重要信息定期向上级主管部门汇报,汇总功能也可通过ＭＩＳ来实现。

2.2综合监控系统的体系结构

ＩＳＣＳ应是一种分布式控制系统。系统对于数据通信的要求可分四个层次:信息层、通

信层、控制层和设备层。ＩＳＣＳ可采用基于“生产者消费者(ｐｒｏｄｕｃｔｃｏｎ

ｓｕｍｅｒ)”模式的设备网和控制网,以及得到广泛应用的以太网作为核心框架,满足系

统从现场到互联网各层次的数据通信要求。

2.2.1 ＩＳＣＳ体系结构介绍

(1)控制中心机房设备:包括数据库服务器、主服务器、通讯前置机及网络设备等。数据库服务器存放所有的数据信息;主服务器负责关联子系统、职能子系统的信息处理等项工作;通讯前置机负责同ＩＳＣＳ的车站主机、时钟系统、无线列调系统等通讯并收集数据。

(2)控制中心调度设备:在控制中心,可设大型模拟盘(或表示屏)用于宏观信息的综合显示。可设ＡＴＳ监控台进行列车的集中控制和调度,设ＳＣＡＤＡ监控台监控各变电所供电系统,设旅客向导监控台用于旅客向导信息的发布和监控[4]。另外,可为其它系统(如ＦＡＳ、ＥＭＣＳ、ＡＦＣ等)设一个综合监控台。ＭＩＳ工作台除在控制中心设置外,还可根据需要,通过局域网和广域网分设在各车站、办公室等各个部门。

(3)广域网通讯设备:控制中心同车站间采用点对点的备份通道,可由路由器构成广域网。

(4)车站设备:在各车站设ＩＳＣＳ车站主机(可设双机热备份)。车站基本分为设备集中站、非设备集中站、停车场、车辆段等。车站内有一个统一的局域网,通过智能集线器或其他

方式互联,再使用一些网络安全设施,将这些系统的监视及控制信息集成到一起发往控制中心,中心级系统再分门别类地进行数据处理。

(5)ＵＭＩＴＳ与道路ＩＴＳ的接口:主要是ＰＩＳ与ＡＴＩＳ的信息交换接口,可由广域

网通讯设备来完成。即在控制中心同交管局(ＡＴＩＳ主管部门)间,采用点对点通道,并用路由器构成广域网;另外,也可通过ＡＤＳＬ等技术完成ＰＩＳ与ＡＴＩＳ间的信息交换。

2.2.2ＩＳＣＳ体系结构的优点

(1)通道的充分共享:在ＩＳＣＳ中,控制中心和车站间采用了广域网的连接,而且通道为各类信息共享,各职能子系统不必单独组网。

(2)监控设备和维护设备的共享:在控制中心,无需再为各职能子系统设立单独的主服务器

来综合处理各类信息。由于实现了信息共享,在控制中心还可实现维护设备的共享,进一步提高设备的利用率。

(3)系统可靠性的提高和配置优化:该综合系统不仅可通过提供综合服务提高服务质量,同

时由于系统设备的综合使用,系统配置得到优化,系统的可靠性得到提高。例如:数据库服

务器、主服务器、通讯前置机、车站主机的双套设置、双局域网、双广域网等的采用,可

以保证关键部位不易失效,系统的可靠性和系统的可用度得以提高[4]。

3 旅客向导系统