城市轨道交通控制系统—体化解决方案的探讨 (林泓城轨2班)2

1、城市轨道交通控制系统一体化解决方案的探讨封面摘要本文根据我国城市轨道交通控制系统的实际情况，提出了许多城市轨道交通分离控制系统都存在的问题，引出了城市轨道智能交通控制的系统集成观点，探讨城市轨道交通控制系统一体化的解决方案。其中，城市轨道交通分离控制系统所存在的问题，着重说明了分离系统与系统(设备)之间数据接口和控制关系，系统之间传输的信息量有限，系统之间联锁关系单一，使用分离的机电设备控制系统，需投入大量的人员管理，并且维护系统，增加了运营成本。随着3C（Computer、Communication、Control）技术的发展，新型城市轨道交通列车运行控制系统以利用3C技术代替了以轨道电路为

2、核心的技术，诞生了城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）。城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）主要技术是系统集成技术，利用系统集成技术的两种不同结构，引出了我的两个观点：系统网络化观点和信息集成化观点。在本文中，我详细的介绍了这两种观点的原理，且分析了这两种观点的优劣，并附图加以说明。我对这两种观点进行了比较，提出它们分别适用于不同需求的城市轨道交通。【关键词】 控制系统 智能交通 系统集成 系统网络化AbstractAccording to our country city orbit traffic control system of the actual situation,

3、put forward a lot of city rail traffic control system are the problems, led to the city track traffic control system integration point of view, explore the city rail traffic control system integration solutions.One, city orbit traffic separation control problems in the system, emphatically explains

4、the separation system and system ( equipment ) between the data interface and control relationship between the amount of information transmission, system, system of interlocking between single, isolated using mechanical and electrical equipment control system, to be put in a lot of personnel managem

5、ent, and maintenance system, increase operation cost.With the 3C ( Computer, Communication, Control ) technology development, new city railway transportation train operation control system using 3C technology to replace a track circuit as the core technology, the birth of city railway intelligent tr

6、ansportation system ( ITS - UMT ). City railway intelligent transportation system ( ITS - UMT ) is the main technology system integration technology, the system integration technology of two different structure, brings me to my two point: system and network perspectives and information integration p

7、erspective.In this paper, I introduced these two kinds of viewpoints of theory, and analysis of these two kinds of viewpoints is illustrated, and the. The two views are compared, put forward they are applicable to the different needs of city track traffic.【Key word】 Control system Intelligent transp

8、ortation System integration System network目录摘要关键词引言现代城市的发展表明城市交通在城市发展与城市化进程中起到了极其重要的作用。根据国内外发展的经验，改善城市交通紧张状况最行之有效的方法就是发展高层次、立体化、大运量的快速轨道交通系统，充分发挥公共交通的优势，促进城市交通与经济、社会、环境的协调发展。而城市轨道交通是解决现代城市交通拥挤、保护城市生态环境的有效途径，在世界许多国家的城市交通中得到广泛的应用。我国也有许多城市已建或筹建轨道交通，已成为解决城市交通问题的必然发展趋势。城市轨道交通是一个复杂、庞大的系统工程，涉及到的大小专业上百个，涵盖土

9、木工程、建筑、机械、电机电器、自动控制、计算机、通信、信号等领域。随着3C（Computer、Communication、Control）技术的飞跃发展，新型城市轨道交通列车运行控制系统以利用3C技术代替了以轨道电路为核心的技术，它具有安全性和可靠性高、稳定性高、实时性强等特点，为解决轨道交通控制系统的一体化问题提供了技术的基础。但由于我国城市轨道交通建设速度较慢，使得国产信号设备技术水平较低，只能提供配套设备，系统的研制条块分割，不能提供一体化的完整的系统，所以如何实现城市轨道交通控制系统体化已成为轨道交通亟待解决的重大技术问题。一、分离控制系统及存在的问题在城市轨道交通的所以控制系统中，具

10、有代表性的系统有：信号系统(ATC)、环境控制系统(EMCS)、防灾报警系统(FAS)、电力监控系统(SCADA)、自动售检票系统(AFC)、屏蔽门系统(PDS)、环控设备(ECS)、通讯系统、电视监控(CCTV)、电扶梯、照明和给排水等，在我国已建成并投人运营的轨道交通中，这些系统均为分离的独立系统，系统之间的联锁关系仅限于简单的数据接口(1NTERFACE)或继电器接口，传输的信息量有限。系统之间的关系如图1所示。典型车站设备控制系统SCADAFASEMCSECSAPCPDSATC广播气体灭火照明给排水电扶梯图1 分离系统与系统(设备)之间数据接口和控制关系图中是以典型地铁车站所需控制系统

11、为例，说明的只是各系统之间的联系。在轨道交通中，运营需求面对所有系统是一个统一的整体，当发生某一事件时，必须在有限的时间内通过系统之间的逻辑联锁关系处理所发生的事件，而这正是分离的独立系统缺陷所在。可见，使用分离的独立系统主要存在以下几方面的问题： 系统之间传输的信息量有限，不能完全实现所有系统之间的联锁关系，且可靠性差。 系统之间联锁关系单一，不能完全满足现代运营的需求。 使用分离的机电设备控制系统，在运营中要投入大量的人员管理，并且维护系统，增加了运营成本。二、智能交通控制系统的产生随着全球信息化浪潮的到来，经济和技术的蓬勃发展，对城市轨道交通的安全性、舒适性提出了更高的要求，管理人员也要

12、求更加简单、直观、全面地掌握系统的运行状态，而新兴的智能交通系统技术，也为城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）的产生奠定了技术基础。城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）是在较完善的基础设施（包括线路、车站和通信等）之上，将先进的信息技术、数字通信技术、电子技术、自动控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输体系，将彼此孤立的各类控制系统通过网络有机地连接在一起，并建设智能综合监控中心，监控和协调各相关子系统的工作，充分提高各类系统的工作效率，提高综合决策水平，降低城市轨道运营成本，为乘客提供一个便利、快捷、舒适的乘车环境，并在灾害发生的情况下最大限度的保护人的

13、生命和财产安全，实现“高安全、高效率、高品质服务”的智能型城市轨道交通系统。城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）是一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的城市轨道运输综合管理系统，其目的是使乘客、列车、线路密切地配合、和谐地统一，最大程度地提高城市轨道交通运营效率、保障运营安全、改善环境质量和提高能源利用率。三、智能交通控制的系统集成城市轨道智能交通系统（ITS - UMT）主要技术是系统集成技术，从整个系统的角度出发，把这些分散的子系统有效的集成起来，实现各个子系统之间的信息交互和共享，使得各部分子系统之间相互配合建立一个全面、安全、高效、综合的智能化系统，进而实现整个城市轨

14、道交通系统协调高效运作，才能最终实现城市轨道智能交通系统与城市道路智能交通系统有机的结合，共同建立为公众提供最便利、最全面的城市交通服务体系。从技术的发展情况看，系统集成技术主要有两种不同结构（观点）： 第一种结构：是将全线的每一个车站所需集成系统设置为该局域网的子系统，全线通过每个站的路由器构成广域网，我称其为系统网络化观点。 第二种结构：是将全线设置为局域网络，信息的分析和处理主要集中在控制中心(OCC)，每个现场设备则通过总线方式连接，我称其为信息集成化观点。3.1、系统网络化观点系统网络化的观点是将全线以车站为单位划分为若干个局域网(LAN)，每一个局域网有一套自己完整的网络设备，包括

15、：Server、Second Server、Switch、Router、Operator Workstation、PLC等。全线通过各站路由器(Router)连接形成一个广域网，所有信息的集成是在两个层次上实现的即：主控级和车站级。车站级的Server、Second Server、Switch、Router、Operator Workstation、PLC等设备，通过冗余的10100Mbps以太网连接，采用TCPIP协议。如图2所示。图2 系统网络化集成结构服务器采用Windows NT或UNIX操作系统，以ORACLE数据库为平台存储、处理该站所有集成子系统的信息，车站发生事件的连锁关系以及

16、与控制中心(OCC)联系由该服务器执行。为了提高系统的可靠性，在每一个局域网(LAN)中使用“热备”两台服务器，主备服务器之间的数据同步，以保持系统数据的完整性。主控级通过中心交换机与广域网连接，且使用具有强大处理数据能力、热备方式的gR务器系统，服务器宜采用UNIX操作系统和大型数据库管理系统为平台，主要进行全线的数据分析、处理以及各局域网(车站级)之间逻辑连锁关系的分析。此方式构成的集成系统，主要有以下几个特点： 车站级使用局域网(LAN)将各子系统连接，子系统之间实现了“无缝”连接，接口简单、明了，便于系统调试。 以车站为单位将全线划分若干局域网(LAN)，每个局域网中有完整软件、硬件，

17、系统相对独立，因此具有较好的扩展陛。 由于局域网相对独立，与控制中心的信息交换仅限于车站子系统中变化信息(参数)，因此每个车站的局域网可相对刊域网独立运行，系统具有较高的可靠性和可维护性。 每个局域网具有自己完整的网络设备和“热备”服务器系统，因此具有强大的分析、处理和存储数据能力，适用于控制和监测对象相对复杂、子系统多、集成度要求高的地铁工程。 便于与其他系统的连接。 由于整个系统使用了较多的网络设备和服务器系统，带来了投资大，工程造价高等问题。3.2、信息集成化观点信息集成化的观点强调的是信息集中和管理统一。如图3所示。图3 信息集成化系统结构可根据设备种类和功能需求将全线划分为两部分：控

18、制中心级和车站级。控制中心级以“热备”方式设具有全线的数据分析、处理、存储能力的服务器(Server、Second-Server)和Switch、Router、OperatorWorkstation等设备，控制中心根据需求设置为控制中心局域网(LAN)，再通过路由器(Router)与车站级的主可编程逻辑控制器(PLC)构成广域网。全线月盼器宜采用UNIX操阼系统，以ORACLE数据库为平台。所有数据分析、处理以及车站级与车站级之间的逻辑连锁关系的分析都集中在控制中心系统处理。车站级的主要设备有冗余的主PLC和路由器(Router)、OperatorWorkstation等，现场设备通过总线方式

19、(如CAN、DH+等)与该级的主PLC连接，所有现场设备的状态则通过该级的主PLC传输到控制中心，子系统的逻辑连锁关系由主PLC执行，车站级的OperatorWorkstation用于工作人员的实际操作和系统管理，使用Windows操作系统。此方式构成的集成系统，有以下几个主要特点： 系统结构简单，控制对象少，便于安装、调试和维护工作。 信息高度集成，减少了管理人员数量，降低运营成本。 由于车站级使用了主PLC控制器，相对服务器系统更有利于逻辑运算，适用于控制对象少、结构相对简单、投资总额低的轻轨工程。 由于信息的高度集中，结构相对简单，不利于系统的扩展。结束语两种结构的城市轨道智能交通控制的

20、系统集成，都避免了分离控制系统的弊病，做到了信息集成，各系统之间的实现了一体化“无缝”连接。在这两种不同结构的集成系统中，系统网络化的集成系统具有完善的网络结构和强大处理数据能力的服务器系统，因此更适用于控制监测对象多、投资规模大、分多期建没的地铁工程；而信息集成化的系统具有结构简单、使用冗余方式的主PLC系统，适用于控制和管理对象少、要求设备智能化程度高、投资规模不大的轻轨工程。这两种结构的系统集成是目前解决轨道交通控制系统的一体化问题的有效方案，国内外许多厂家都在积极研究和探讨中。使用何种结构进行系统集成，应结合自己城市的实际情况和投资规模以及两种结构综合考虑来决定，不能一味追求大而全的集成系统结构，否则带来系统可靠