城市軌道交通控制系統(tǒng)—體化解決方案的探討

1、城市軌道交通控制系統(tǒng)體化解決方案的討論【摘要】本文根據(jù)我國城市軌道交通設備控制系統(tǒng)的實際情況，并結合國內許多城市軌道交通討論的控制系統(tǒng)集成的問題，提出理解決城市軌道交通控制系統(tǒng)體化的兩種方案，且分析了兩種方案構造的特點，對兩種方案進展比較，提出了兩種構造分別適用于不同需求的城市軌道交通?！娟P鍵詞】控制系統(tǒng)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡構造0引言城市軌道交通是解決現(xiàn)代城市交通擁擠、保護城市生態(tài)環(huán)境的有效途徑，在世界許多國家的城市交通中得到廣泛的應用。我國也有許多城市已建或籌建軌道交通，已成為解決城市交通問題的必然開展趨勢。軌道交通是一個復雜、龐大的系統(tǒng)工程，涉及到的大小專業(yè)上百個，所有的機電控制系統(tǒng)包含有控制技術

2、(ntrl)、計算機技術(puter)和網(wǎng)絡技術(netrk)在內的現(xiàn)代科學技術，隨著這些技術的開展，為解決軌道交通控制系統(tǒng)的一體化問題提供了技術的根底，如何實現(xiàn)城市軌道交通控制系統(tǒng)體化已成為軌道交通亟待解決的重大技術問題。1別離控制系統(tǒng)及存在的問題在城市軌道交通的所有機電控制系統(tǒng)中，具有代表性的系統(tǒng)有：信號系統(tǒng)(at)、環(huán)境控制系統(tǒng)(es)、防災報警系統(tǒng)(fas)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(sada)、自動售檢票系統(tǒng)(af)、屏蔽門系統(tǒng)(pds)、環(huán)控設備(es)、通訊系統(tǒng)、電視監(jiān)控(tv)、電扶梯、照明和給排水等，在我國已建成并投人運營的軌道交通中，這些系統(tǒng)均為別離的獨立系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的聯(lián)鎖關系僅限于

3、簡單的數(shù)據(jù)接口(1nterfae)或繼電器接口，傳輸?shù)男畔⒘坑邢?。系統(tǒng)之間的關系如圖1所示。圖1別離系統(tǒng)與系統(tǒng)(設備)之間數(shù)據(jù)接口和控制關系圖中是以典型地鐵車站所需控制系統(tǒng)為例，說明的只是各系統(tǒng)之間的聯(lián)絡。在軌道交通中，運營需求面對所有機電系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的整體，當發(fā)生某一事件時，必須在有限的時間內通過系統(tǒng)之間的邏輯聯(lián)鎖關系處理所發(fā)生的事件，而這正是別離的獨立系統(tǒng)缺陷所在。可見，使用別離的獨立系統(tǒng)主要存在以下幾方面的問題：系統(tǒng)之間傳輸?shù)男畔⒘坑邢?，不能完全實現(xiàn)所有系統(tǒng)之間的聯(lián)鎖關系，且司靠性差。系統(tǒng)之間聯(lián)鎖關系單一，不能完全滿足現(xiàn)代運營的需求。使用別離的機電設備控制系統(tǒng)，在運營中要投人丈量的系統(tǒng)

4、維護、管理人員，增加了運營本錢。2控制系統(tǒng)一體化解決方案隨著經(jīng)濟和技術的開展，對城市軌道交通的平安性、舒適性提出了更高的要求，管理人員也要求更加簡單、直觀、全面地掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，因此控制系統(tǒng)由別離的系統(tǒng)開展為集成系統(tǒng)，而計算機技術、自動控制技術和網(wǎng)絡技術的開展，為此提供了技術支持。從技術的開展情況看，集成系統(tǒng)主要有兩種不同構造。一種構造將全線的每一個車站所需集成系統(tǒng)設置為該局域網(wǎng)的子系統(tǒng)，全線通過每個站的路由器構成廣域網(wǎng)，稱之為系統(tǒng)網(wǎng)絡化觀點。另一種構造將全線設置為局域網(wǎng)絡，信息的分析和處理主要集中在控制中心()，每個現(xiàn)場設備那么通過總線方式連接，稱之為信息集成化觀點。21系統(tǒng)網(wǎng)絡化觀點系

5、統(tǒng)網(wǎng)絡化的觀點是將全線以車站為單位劃分為假設干個局域網(wǎng)(lan)，每一個局域網(wǎng)有一套自己完好的網(wǎng)絡設備，包括：server、sendserver、sith、ruter、peratrrkstatin、pl等。全線通過各站路由器(ruter)連接形成一個廣域網(wǎng)，所有信息的集成是在兩個層次上實現(xiàn)的即：主控級和車站級。車站級的server、sendserver、sith、ruter、peratrrkstatin、pl等沒備通過冗余的10100bps以太網(wǎng)連接，采用tpip協(xié)議。如圖2所示。效勞器采用indsnt或unix操作系統(tǒng)，以rale數(shù)據(jù)庫為平臺存儲、處理該站所有集成子系統(tǒng)的信息，車站發(fā)惹事件的

6、連鎖關系以及與控制中心()聯(lián)絡由該效勞器執(zhí)行。為了進步系統(tǒng)的可靠性，在每一個局域網(wǎng)(lan)中使用“熱備兩臺效勞器，主備效勞器之間的數(shù)據(jù)同步，以保持系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完好性。主控級通過中心交換機與廣域網(wǎng)連接，且使用具有強大處理數(shù)據(jù)才能、熱備方式的gr務器系統(tǒng)，效勞器宜采用unix操作系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為平臺，主要進展全線的數(shù)據(jù)分析、處理以及各局域網(wǎng)(車站級)之間邏輯連鎖關系的分析。此方式構成的集成系統(tǒng)，主要有以下幾個特點：車站級使用局域網(wǎng)(lan)將各子系統(tǒng)連接，子系統(tǒng)之間實現(xiàn)了“無縫連接，接口簡單、明了，便于系統(tǒng)調試。圖2集成系統(tǒng)構造以車站為單位將全線劃分假設干局域網(wǎng)(lan)，每個局域網(wǎng)中有

7、完好軟件、硬件，系統(tǒng)相對獨立，因此具有較好的擴展陛。由于局域網(wǎng)相對獨立，與控制中心的信息交換僅限于車站子系統(tǒng)中變化信息(參數(shù))，因此每個車站的局域網(wǎng)可相對刊域網(wǎng)獨立運行，系統(tǒng)具有較高的可靠性和可維護性。每個局域網(wǎng)具有自己完好的網(wǎng)絡設備和“熱備效勞器系統(tǒng)，因此具有強大的分析、處理和存儲數(shù)據(jù)才能，適用于控制和監(jiān)測對象相對復雜、子系統(tǒng)多、集成度要求高的地鐵工程。便于與其他系統(tǒng)的連接。由于整個系統(tǒng)使用了較多的網(wǎng)絡設備和效勞器系統(tǒng)，帶來了投資大，工程造價高等問題。22信息集成化觀點信息集成化的觀點強調的是信息集中和管理統(tǒng)一。如圖3所示?？筛鶕?jù)設備種類和功能需求將全線劃分為兩部分：控制中心級和車站級。控制

8、中心級以“熱備方式設具有全線的數(shù)據(jù)分析、處理、存儲才能的效勞器(server、sendserver)和sith、ruter、peratrrkstatin等設備，控制中心根據(jù)需求設置為控制中心局域網(wǎng)(lan)，再通過路由器(ruter)與車站級的主可編程邏輯控制器(pl)構成廣域網(wǎng)。全線月盼器宜采用unix操阼系統(tǒng)，以rale數(shù)據(jù)庫為平臺。所有數(shù)據(jù)分析、處理以及車站級與車站級之間的邏輯連鎖關系的分析都集中在控制中心系統(tǒng)處理。車站級的主要設備有冗余的主pl和路由器(ruter)、peratrrkstatin等，現(xiàn)場設備通過總線方式(如an、dh+等)與該級的主pl連接，所有現(xiàn)場設備的狀態(tài)那么通過該

9、級的主pl傳輸?shù)娇刂浦行模酉到y(tǒng)的邏輯連鎖關系由主pl執(zhí)行，車站級的peratrrkstatin用于工作人員的實際操作和系統(tǒng)管理，使用inds操作系統(tǒng)。此方式構成的集成系統(tǒng)，有以下幾個主要特點系統(tǒng)構造簡單，控制對象少，便于安裝、調試和維護工作。圖3集成系統(tǒng)構造信息高度集成，減少了管理人員數(shù)量，降低運營本錢。由于車站級使用了主pl控制器，相對效勞器系統(tǒng)更有利于邏輯運算，適用于控制對象少、構造相對簡單、投資總額低的輕軌工程。由于信息的高度集中，構造相對簡單，不利于系統(tǒng)的擴展。3完畢語兩種構造的系統(tǒng)集成，都防止了別離控制系統(tǒng)的弊病，做到信息集成，各系統(tǒng)之間的實現(xiàn)了“無縫連接。在這兩種不同構造的集成系統(tǒng)中，系統(tǒng)網(wǎng)絡化的集成系統(tǒng)具有完善的網(wǎng)絡構造和強大處理數(shù)據(jù)才能的效勞器系統(tǒng)，因此更適用于控制監(jiān)測對象多、投資規(guī)模大、分多期建沒的地鐵工程。而信息集成化的系統(tǒng)具有構造簡單、使用冗余方式的主pl系統(tǒng)，適用于控制和刪，j對象少、要求設備智能化程度高、投資規(guī)模不大的輕軌工程。這兩種構造的系統(tǒng)集成是目前解決軌道交通控制系統(tǒng)的