摘要：研究目的：建立一個規模、范圍、深度和功能都適宜的綜合監控系統，發揮其在地鐵運行中綜合協調的作用，成為綜合監控系統設計的一個首要課題。為此，必須首先開展對軌道交通綜合監控系統運行模式的研究。 　　研究結果：通過對系統集成范圍、集成深度的多方案比較，提出了適宜的集成方案；針對地鐵運行中的正常、阻塞、故障、維護、站臺火災、站廳火災、區間火災等不同工況，提出了各子系統如何協調運行的方案。 1 綜合監控系統概述 　　在城市軌道交通運營中，為了保障軌道交通系統正常運轉、確保乘客和工作人員的生命安全，設置了各種各樣的機電系統。雖然在功能劃分及職責范圍上各不相同，但是它們之間存在著千絲萬縷的聯系，一個系統的變化往往需要其它一些系統做出相關的調整，特別是在發生列車區間阻塞、火災等工況時更需要多個系統相互關聯共同參與。 　　為提高軌道交通自動化運營管理水平，國內一些軌道交通線，已經在考慮和嘗試軌道交通運營的綜合自動化控制及管理。采用綜合監控系統后，實現了車站和控制中心相關功能的系統集成和互聯，提高了設備的技術水準；數據信息的共享，可提高數據的利用率，及實現在不同運營工況下系統間的有機聯動，提高了管理的自動化和科學化水平。操作終端的靈活設置，為今后優化運營管理體制提供了條件，提高軌道交通運營效率和降低運營成本。 2 綜合監控系統的總體構成 2.1 綜合監控系統集成方式 　　由于集成范圍和集成深度的不同，綜合監控系統可分為以下幾種方式。 2.1.1 從集成范圍劃分 　　綜合監控系統從集成范圍來劃分，可分為完全集成、準集成和部分集成3種方式： 2.1.1.1 完全集成：以ATC系統為基礎與核心，將通信、信號、控制系統及所有弱電監控系統集成為一個系統，是一種理想的集成方案。但涉及面太廣，技術十分復雜，目前實施難度太大。 2.1.1.2 準集成：除主要通信系統、涉及行車安全的ATC系統、涉及資金安全的AFC系統外，將多種監控系統集成為一個系統，既可以明顯改善目前分立系統凌亂的局面，又便于系統聯動功能的實施，能夠較大地提高軌道交通系統運營調度的自動化水平。 2.1.1.3 部分集成：將部分功能單一的監控系統（如FAS、BAS、SCADA等）集成為一個系統，優點是實施容易，缺點是對提高軌道交通系統整體運維效果不大。 2.1.2 從集成深度劃分 　　綜合監控系統從集成深度來劃分，有現場層集成-完全集成（深度集成）、執行層集成-準集成、管理層集成-表層集成（頂層集成）等3個集成深度方案。 2.1.2.1 頂層集成：在OCC和車站的監控層將子系統集成。綜合監控系統在管理層面匯集、處理各子系統的數據，實現各子系統間的信息共享、交互及系統聯動功能。這種方案的優點是實現簡單，但仍然存在車站級設備及接口種類多、實現聯動困難等缺點，這種方案集成度最低。 2.1.2.2 準集成：現場采集、驅動設備與執行層之間的通信協議均為系統內部協議，2層設備密不可分，一般綜合監控系統不選擇在此層面進行集成。 2.1.2.3 現場級集成（深度集成）：采用同一軟件平臺將被集成的子系統完全集成在一起。被集成子系統的中央層、車站監控層和控制層被集成在綜合監控平臺上，它們的功能都由綜合監控軟件來實現。系統應用軟件完全統一，數據處理簡約、迅速，系統間聯動功能種類多、安全、簡捷，綜合監控系統與各子系統間的配合協調工作，由綜合監控系統集成商來完成，減輕了建設方的工程管理工作。 　　深度集成的綜合監控系統，是我國地鐵工程實踐中自主創新出的一種類型。它克服了頂層集成的缺點，采用同一種軟件平臺將被集成子系統完全融入綜合監控系統，軟件平臺可延伸至現場級，可完成實時控制與遠動功能，系統的有效性、響應性好。 2.2 綜合監控系統集成范圍 　　從綜合監控的建設情況看，個別專業（如信號、自動售檢票AFC等）目前尚不適合納入綜合監控系統中。 　　地鐵信號系統是地鐵的主專業，目前，我國地鐵信號專業采用的系統技術，主要是從國外進口，、自成體系，通信協議不完全開放，軟件內涵更嚴格保密。此外，信號系統要保證行車安全，按計算機控制系統形態分析它是一個安全系統，因此，它獨立運行，不允許受到其它系統過多的干擾，不允許接入非安全系統影響運營安全。因此，地鐵信號系統宜獨立運行，只宜與地鐵信息平臺進行互聯，交換相關信息。 　　地鐵自動售檢票（AFC）系統，涉及票務管理和財務管理。票務數據和財務數據均需要安全、相對獨立的采集和傳輸以提高安全性。因此，AFC系統在與其它系統進行信息互通和資源共享時，具有一定的局限性。因此，對AFC系統只宜采取有限的信息互聯和數據共享。 　　地鐵火災報警（FAS）系統是一個行業管理嚴格，須完全按當地消防部門要求進行建設的系統。從目前技術水平來看，是完全可以集成到綜合監控系統中的，但必須按照當地環境條件進行設計，不允許集成時，應按照互聯方式進行設計。 3 綜合監控系統的功能 3.1 正常工況下系統功能 　　當正常情況下，總調將負責綜合監控系統及各子系統的調度與管理工作，協調相關業務臺間的工作，共享網上各子系統的運行信息，協調完成相關調度臺之間的配合工作，監視各系統設備的相關運行狀態。 　　綜合監控系統在日常監控管理模式下，OCC監控著全線各車站、各有關專業系統。根據預排時序和規定模式定時起停各種設備，并可根據列車運行信息、客流信息、環境探測參數調整供電、照明、環控、引導顯示、售檢票等系統參數，監控各系統工作狀況。 3.2 火災模式下的聯動控制功能 　　當火災發生時，根據現場的實際情況，制定相關的應急處理措施，及時決策，并監督防災指揮臺完成各項程序，有效指揮。 　　當車站、控制中心的現場探測設備確認火災報警信息后，OCC自動轉為防災指揮中心，并自動切換到全系統的災害模式。此時綜合監控系統將綜合現場報警信息、列車位置等有關的信息，使各有關系統協調工作。 　　控制中心的環調工作站，自動成為防災指揮中心站，推出防災指揮主畫面；大屏幕系統可按火災模式分割畫面，成為指揮中心系統的顯示窗口，向行調發送火災報警信息。各車站環控系統、防排煙系統、消防泵站、屏蔽門、動力照明系統、門禁系統、廣播系統、乘客資訊系統、CCTV系統、自動售檢票系統等，自動進入火災模式，按照預定的方式，同時、自動進入相應的工作狀態。 3.3 阻塞模式中央聯動功能 　　在阻塞發生時，根據現場的實際情況制定相關的應急處理施，配合OCC指揮中心人員，協調各業務臺間的工作，及時決策、有效指揮。 　　當列車在站臺、隧道區間受阻時，地鐵運營部分受阻滯，綜合監控系統收到ATS傳來的信息后，自動進入阻塞模式，OCC大屏幕發出進入阻塞模式的消息，報警體系在OCC和各車站車控室提醒操作員進入阻塞模式，并在OCC大屏幕和車控室的值班員工作站，顯示屏上顯示列車的位置、狀態、運行方向等信息，各有關系統也將協調互動，協助OCC調度人員消除阻塞。 3.4 故障模式中央聯動功能 　　當主要系統設備出現重大故障，影響地鐵系統的安全運行或危及設備、人身安全時，綜合監控系統自動進入故障模式，OCC大屏幕發出進入故障模式的消息，報警體系在OCC和各車站車控室提醒操作員進入故障模式，各有關系統也將協調互動。 3.5 維護模式中央聯動功能 　　當正常情況下，維調負責掌握各業務臺監控范圍內相關運行設備的運行技術狀態信息，建立設備臺帳，組織制定綜合維修計劃和措施，向相關業務臺提供設備維修計劃，作好維護管理工作。組織指揮定期或臨時的現場設備的維修工作。 　　當列車運行結束后，如要進行隧道結構、線路、接觸網等重要系統的維護時，綜合監控系統進入維護模式，各有關系統也將協調互動。 3.6 異常情況下的維調功能 　　當火災發生或阻塞發生時，配合災害指揮臺，參與災害、事故救援等工作，了解現場設備的運行狀態，掌握災后的設備運行情況，根據實際情況制定維修計劃和措施。 4 各種工況下綜合監控系統協調工作模式 4.1 正常情況下系統工作模式 　　正常情況下，綜合監控系統進入正常工作模式，也就是綜合監控系統的日常監控管理模式，OCC監管著全線各車站、各專業系統。車站綜合監控室監管著車站里的各專業系統。 4.2 火災發生時各系統間的互動 　　當車站、控制中心的現場探測設備確認火災報警信息后，OCC自動轉為防災指揮中心，并自動切換到全系統的災害模式。此時，綜合監控系統將綜合現場報警信息、列車位置等有關的信息，使各有關系統協調工作。 　　控制中心的環調工作站自動成為防災指揮中心站，推出防災指揮主畫面；大屏幕系統可按火災模式分割畫面，成為指揮中心系統的顯示窗口。 　　當FAS確認火災報警信息，綜合監控系統自動啟動全系統災害模式，此時綜合監控系統將綜合FAS報警信息、CCTV實時畫面、全線列車運行狀況等信息，監控各專業系統協調工作。 　　整個地鐵運行自動對火災快速反應，自動進入有序、協調的防災工作模式，防災的全過程又可在OCC大屏幕上有序、有層次地顯示出來。 4.2.1 火災發生在車站區域 　　當車站站廳或站臺發生火災時，BAS系統會接收來自FAS的火災報警信號，以及相應的模式。 　　（1）本車站綜合控制室自動成為防災指揮中心，同時通知控制中心，讓控制中心協調調度全線車輛運行； 　　（2）FAS監控站自動成為防災指揮工作站，彈出防災指揮主畫面； 　　（3）BAS按火災模式控制命令工作，車站隧道風機、站臺風機按車站監控主站模式命令工作，電梯、扶梯進入防災位置； 　　（4）電力SCADA系統切斷本站非消防電源，啟動事故照明； 　　（5）車站售檢票機閘門的電源為非消防被切斷，售檢票工作停止； 　　（6）門禁系統的被控門將自動解禁； 　　（7）按旅客疏散方向，有的屏蔽門打開，協助旅客疏散，有的關閉，防止煙氣進入站臺； 　　（8）全線列車按火災位置信息進行防災運行（控制中心調度）； 　　（9）CCTV自動控制相關攝像機，對準事故現場和旅客疏散通道，在防災指揮中心（OCC）大屏幕上彈出視頻實時監視畫面； 　　（10）廣播系統自動選區廣播火災模式下的消息，包括火災發生地、火災情況、旅客疏散方向、列車的位置及運行方向等； 　　（11）乘客導引系統和車站信息系統播出各種來自防災中心的乘客導引命令信息，車站等離子屏主要播放與災害有關的實時信息和防災指揮信息。 　　（12）控制中心大屏幕系統可按災害模式分割畫面，成為防災指揮系統的顯示窗口。 4.2.2 火災發生在隧道區域 　　隧道發生火災時，報警信息是OCC環調綜合監控系統提供的列車位置信號和列車司機口頭報告的車頭、車尾著火信息形成，相應的模式也是人為判斷的。由OCC環調手動觸發相應的模式，或者OCC環調通知對應車站操作員。 　　（1）控制中心自動成為防災指揮中心，指揮火災發生區兩相連車站，控制中心協調調度全線車輛運行； 　　（2）FAS監控站自動成為防災指揮工作站，推出防災指揮主畫面； 　　（3）火災發生區兩相連車站環控通風系統按火災模式控制命令工作，車站隧道風機、站臺風機按車站監控主站模式命令工作； 　　（4）電力SCADA系統切斷火災發生區兩相連車站非消防電源，啟動事故照明； 　　（5）火災發生區兩相連車站BAS系統電梯、扶梯進入防災位置； 　　（6）火災發生區兩相連車站售檢票機閘門的電源為非消防被切斷，售檢票工作停止； 　　（7）火災發生區兩相連車站門禁系統的被控門將自動解禁； 　　（8）讓旅客迎新風疏散方向疏散； 　　（9）全線列車按火災位置信息進行防災運行； 　　（10）CCTV自動控制相關攝像機，對準事故現場和旅客疏散通道，在防災指揮中心大屏幕上推出視頻實時監視畫面。 4.3 阻塞發生時各系統的互動 　　當列車在站臺、隧道區間受阻時，地鐵運營部分受阻滯，綜合監控系統收到ATS傳來的確認信息后，自動進入阻塞模式，OCC大屏幕發出進入阻塞模式的消息，報警體系在OCC和各車站車控室提醒操作員進入阻塞模式，并在OCC大屏幕和車控室的值班員工作站顯示屏上顯示列車的位置、狀態、運行方向等信息。各有關系統也將協調互動，協助OCC調度人員消除阻塞。 　　（1）BAS按OCC的模式控制指令進行模式控制相關的風機，空調按模式指令動作，加大站臺通風量和制冷量； 　　（2）車站設備的電梯、扶梯按阻塞工況運行，接受綜合監控系統的指揮；屏蔽門自動打開，疏散旅客； 　　（3）CCTV的攝像機對準阻塞現場和旅客疏散通道，并在車站視頻顯示器和OCC大屏幕顯示出來，供指揮人員使用； 　　（4）廣播系統按阻塞模式廣播（按照實際情況決定是否廣播和廣播的內容）； 　　（5）旅客導引和車站信息系統在終端顯示屏上指導旅客疏散，并且反映列車的運行狀況； 　　（6）在OCC和車站綜合監控室的監控畫面上顯示列車的位置、狀態、運行方向等信息，協助OCC指揮長指揮消除阻塞。 5 結論 　　（1）通過多方案比較，綜合監控系統采用深度集成，不集成信號、AFC，互聯FAS系統的方案是比較適宜的。 　　（2）在地鐵運行中的正常、阻塞、故障、維護、站臺火災、站廳火災、區間火災等不同工況下，各機電子系統應按照綜合監控系統預定的方案協調運行，才能充分發揮綜合監控系統的作用，有效地提高城市軌道交通運營自動化管理水平。