CN108725522A - 实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统，包括统一的服务器组，用于统一的历史数据存储和实时数据的处理，所述的服务器组包括控制中心服务器和车站服务器；统一的人机界面，用于调度站场任务，并且用于对信号、电力和机电设备的现场设备的监控。与现有技术相比，本发明具有充分发挥了以列车指挥为核心的综合运营指挥功能等优点。

Description

实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统

技术领域

本发明涉及一种列车综合自动化系统，尤其是涉及一种实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统。

背景技术

在轨道交通信号设备中，自动列车监控系统(Automatic Train Supervision，简称ATS)系统通过列车识别，追踪与显示，运行图编制，列车进路办理，列车运行间隔调整，运行数据记录等来实现自动监督、控制线上列车的运行，实现对列车的行车指挥。综合监控系统(Integrated Supervisory Control System，简称ISCS)实现对各种机电设备、电力设备的监控功能。

在既有的地铁运行模式中，ATS和ISCS这两套系统相对独立，仅通过在控制中心互联的方式，交互少量数据。这使得两大系统在信息共享方面存在严重不足，不能通过统一的人机界面对整条线路的运营情况进行监控，两套相对独立的系统无法实现系统间的联动功能，影响了应对突发事件的处理能力和反应速度。会面临下列问题：

1、无法实现综合监控。ATS和ISCS系统相互关系过于独立，以至于各个系统只能完成本系统的监控功能，不能选择查看其他系统。如果需要查看其他系统的实时情况，需要人工赶赴其他调度台查看，影响效率。

2、两套系统间交互的数据有限，无法进行数据共享，无法提高操作的便捷性，无法进行系统间的联动操作。

3、没有统一的报警显示功能。也就没有统一的报警显示，查询格式，能用以提示相关人员进行相关实施的。无法进行系统间故障分析及定位。

4、没有统一的运营报表。用户使用起来比较不方便。

5、行调不能通过ATS系统建立无线呼叫。

6、行调不能通过ATS系统向指定车站或者列车发布乘客信息系统(PassengerInformation System，简称PIS)信息。

7、行调不能通过ATS系统向指定的车站或者列车发布广播系统(Public Address，简称PA)信息。

8、行调不能通过ATS系统调阅指定的车站或者列车的视频监控图像信息。

9、行调不能通过ATS系统掌握每个站的实时客流信息，火灾报警信息等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统，包括统一的服务器组，用于统一的历史数据存储和实时数据的处理，所述的服务器组包括控制中心服务器和车站服务器；

统一的人机界面，用于调度站场任务，并且用于对信号、电力和机电设备的现场设备的监控。

所述的控制中心服务器设有统一设置的行调、电调、总调和维调席位，每个席位设置一个或者多个工作站，每个工作站实现的功能都是一样的，互为主备；每个工作站还设置多个显示器，用以显示多种专业的信息。

所述的控制中心服务器通过工业以太骨干环网与车站服务器连接。

所述的工业以太骨干环网采用双环型拓扑结构，不同站点之间根据相互位置，采用挨站跳接或隔站跳接的方式连接。

所述的工业以太骨干环网了两个VLAN，分别为ATS VLAN和ISCS VLAN，用于保证信号系统的安全性。

所述的控制中心服务器通过通信前置机FEP分别与ATP、ATO、CI的信号系统连接。

所述的控制中心服务器包括数据接口层、数据处理层和人机接口层；

所述的数据接口层用于对被监控设备进行数据采集和协议转换；

所述的数据处理层通过实时数据库和关系数据库提供TIS系统的应用功能；

所述的人机接口层通过从服务器获取数据，显示人机界面，完成各种监控操作。

所述的数据处理层包括：

ATS功能模块，用于通过列车识别、追踪与显示、运行图编制、列车进路办理、列车运行间隔调整、运行数据记录来实现自动监督、控制线上列车的运行；

EMCS功能模块，用于实现对机电与环境设备的统一监控、模式控制和时间表调节，具体包括对通风空调系统、动力照明系统、水泵、烟感、温感、防淹门、立转门设备的监控；

PSCADA功能模块，用于实现对电力设备的监视和控制功能，包括停送电、电网运行状态监视、保护定值管理、故障跳闸管理；

综合培训功能模块，用于实现对集成系统包括行车监控、机电设备监控、电力设备监控、乘客信息的培训功能；

综合维护功能模块，用于实现对集成系统包括信号系统、综合监控系统、综合通信系统的统一设备维护功能；

综合网管功能模块，用于实现对整个网络运行状态的监视、网络节点控制以及网络安全管理；

接口系统功能模块，用于现对集成系统的统一监视和控制功能。

该自动化系统利用统一的软硬件平台实现信息共享及扩展功能，具体为：

1)利用统一的软件硬件平台建立统一的调度功能，在同一个工作站上，同时具备行车调度、电力调度、环控调度以及维修调度指挥的关键信息和指挥功能，实现调度指挥的综合自动化；

2)统一的报警功能，提供系统间报警的统一管理，从而为进行系统间故障分析及定位提供基础；

3)统一的运营报表，用户很方便建立各专业的综合报表；

4)各个调度通过统一的软件平台建立无线呼叫；

5)各个调度通过统一的软件平台向指定车站或者列车发布乘客服务信息；

6)各个调度通过统一的软件平台向指定的车站或者列车发布广播信息；

7)各个调度通过统一的软件平台调阅指定的车站或者列车的视频监控图像信息；

8)各个调度通过统一的软件平台掌握每个站的实时客流信息，火灾报警信息。

该自动化系统通过采用统一的数据库，子系统间数据完全透明，数据实时共享，充分发挥以列车指挥为核心的系统间联动功能，从而系统间快速联动，提高了系统的实时性，增强了应急处理的能力，具体包括以下模式：

1)正常模式，早晚间列车运行时间表自动启动节能模式，在每天的运营前，根据时刻表第一列车的每个站的到达时间，提前设定时间自动开启本站照明、通风空调系统，同理，在每天运营结束后，根据时刻表最后一列车的每个站的驶离时间，滞后设定时间自动触发停运本站照明、通风空调系统，以实现最优化的节能目的；

2)灾害模式，FAS设备检测到站厅或者站台火灾，会自动触发EMCS设备相关排烟模式，同时TIS系统根据收到的火灾范围信息，自动响应，减少人员和财产损失；

3)阻塞模式，列车区间阻塞模式，ATS检测到列车在区间阻塞，产生报警信号，触发联动，防止造成更大的阻塞；

4)故障模式，一段接触网失电模式，自动推图进行故障定位，并自动关联失电区间的列车，发布相应的PIS、PA信息，实现对乘客的安抚。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明设计了统一的控制中心。在控制中心，各个专业在完成本专业设备监控功能外，还可以有选择的监视其它各专业信息。

2、本发明统一服务器组和统一的数据库部署方式，使用户可以生成统一的运营报表。统一的运营报表内容包括将行车、机电、电力等所有子系统的运行数据囊括在一张表格里，统一各个子系统的报表显示风格，以及支持用户自定义报表。

3、本发明设计的统一的控制中心和设计的统一的人机界面，以便实现信息共享及扩展功能。

4、本发明设计的以太双环形骨干网，既保证了网络通信的冗余机制，又节约了网络设备的硬件资源。

5、本发明设计的VLAN划分，可以保证系统运行过程中，ATS和ISCS子系统通信的安全性。

6、本发明设计的采用通信前置机(FEP)实现TIS系统和ATP、ATO、CI等信号系统的通信，保证了系统的交互性。

7、本发明设计的软件的统一部署平台，实现了系统的开放性和可扩展性。使ATS、PSCADA、EMCS等不同专业业务应用功能可以接口到TIS系统中来。

8、本发明中设计的数据接口层，数据处理层，人机接口层很清晰的展示了系统架构，极大的方便了系统架构师进行架构设计，以及模块设计人员设计模块以及进行开发。

9、本发明描述的信息共享及扩展功能，是既有ATS和既有ISCS系统不具备的综合监控功能，提供了优势功能，并简化了调度操作。

10、本发明中描述的联动功能，是ATS和ISCS共享信息后，进行自动计算需要动作的区域，并自动或者半自动(人工部分参与)进行相应的操作。和传统的人工指挥调度相比，具有自动触发的联动功能具有定位精确，操作即时快速，安全稳定的特点，从而达到提高效率，保障安全，以及节约人力的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的软件结构示意图；

图3为本发明具体实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明可以实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统(Traffic Control Integrated Automation System简称TIS)发明的目的就是将传统信号系统和传统综合监控系统进行高度集成。该系统采用以ATS系统、电力监控系统(PowerSupervisory Control And Data Acquisition，简称PSCADA)、环境与设备监控系统(Electrical and Mechanical Control System，简称EMCS)为核心，集成或互联门禁系统(Access control system，简称为ACS)、自动售检票系统(Automatic Fare Col1ection，简称AFC)、自动列车防护(Automatic Train Protection System，简称为ATP)、自动列车驾驶(Automatic Train Operation System，简称为ATO)、视频监控系统(Close CircuitTelevision，简称为CCTV)、时钟系统(简称CLK)、火灾报警系统(Fire Alarm System，简称FAS)、广播系统(Public Address，简称PA)、乘客信息系统(Passenger InformationSystem，简称PIS)、屏蔽门系统(Platform Screen Doors，简称为PSD)、无线通信系统(Radio Communication，简称RC)、通信集中告警(简称TEL-ARM)等子系统，进行集中数据采集和控制，将这些数据纳入一个综合信息处理平台，采用统一的实时数据库和历史数据库、统一的人机界面以及统一的网络结构，为运营部门提供了以行车指挥为核心的综合运营指挥平台，属于国内首创。

本发明实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统，通过以下方面来实现：

1)统一硬件以及网络平台。

1.1)TIS系统采用统一的服务器组，用于统一的历史数据存储和实时数据的处理。采用统一的人机界面调度站场任务，并且用于对信号、电力和机电设备等现场设备的监控。

1.2)在控制中心，统一设置行调，电调，总调，维调席位。席位可以设置单个或者多个。每种类型的席位可设置一个或者多个工作站，每个工作站可实现的功能都是一样的，互为主备。另外每个工作站还可以设置多个显示器，用以显示多种专业的信息。比如，部分显示器显示站场图，而部分显示器用以显示PSCADA、PA、PIS、CCTV等其他专业信息。

1.3)TIS系统采用统一的工业以太骨干环网方案。骨干网用于连接调度中心各个网络设备和车站局域网，从而实现承载TIS中央级系统与车站级系统之间的信息互传。

1.4)骨干环网采用双环型拓扑结构，不同站点之间根据相互位置，采用挨站跳接或隔站跳接的方式连接。

1.5)为了防止监控数据和ATS数据之间的相互影响，对整个骨干环网划分了两个VLAN，ATS VLAN和ISCS VLAN，保证信号系统的安全性。

1.6)通过专用的通信前置机(FEP)实现TIS系统与ATP、ATO、CI等信号系统互联，保证整个系统的交互性。

2)统一软件平台

2.1)统一的软件平台包括一系列基于服务器和工作站的软件模块，提供一种先进的基于中间件的客户/服务器(C/S)结构。在统一平台基础上，搭建ATS、PSCADA、EMCS等不同专业业务应用功能。

2.2)统一的软件平台功能上包括：统一的实时数据库并支持分布式部署，统一的历史数据库以及统一的人机界面。

2.3)TIS软件结构分为三层，数据接口层、数据处理层、人机接口层。

2.4)数据接口层主要对被监控设备进行数据采集和协议转换。

2.5)数据处理层通过实时数据库和关系数据库提供TIS系统的应用功能。

2.6)人机接口层通过从服务器获取数据，显示人机界面，完成各种监控操作。

本发明实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统，搭建一套统一的硬件和网络平台，无需像既有项目搭建ATS和ISCS两套硬件和网络平台。通过一套软件实现既有ATS和ISCS系统功能，无需像既有项目搭建ATS和ISCS两套软件。从而节省投资，方便运营。

3)利用统一的软硬件平台实现信息共享及扩展功能。包括：

3.1)利用统一的软件硬件平台建立统一的调度功能。在同一个工作站上，可以同时具备行车调度、电力调度、环控调度以及维修调度指挥的关键信息和指挥功能，实现调度指挥的综合自动化。

3.2)统一的报警功能。提供系统间报警的统一管理，从而为进行系统间故障分析及定位提供基础。

3.3)统一的运营报表。用户很方便可以建立各专业的综合报表。

3.4)各个调度可通过统一的软件平台建立无线呼叫。

3.5)各个调度可通过统一的软件平台向指定车站或者列车发布乘客服务信息。

3.6)各个调度可通过统一的软件平台向指定的车站或者列车发布广播信息。

3.7)各个调度可通过统一的软件平台调阅指定的车站或者列车的视频监控图像信息。

3.8)各个调度可通过统一的软件平台掌握每个站的实时客流信息，火灾报警信息等。

4)通过采用统一的数据库，子系统间数据完全透明，数据实时共享，充分发挥以列车指挥为核心的系统间联动功能。从而系统间可以快速联动，提高了系统的实时性，增强了应急处理的能力。

4.1)正常模式。例如早晚间列车运行时间表自动启动节能模式。在每天的运营前，根据时刻表第一列车的每个站的到达时间，提前一定时间自动开启本站照明、通风空调等系统。同理，在每天运营结束后，根据时刻表最后一列车的每个站的驶离时间，滞后一定时间自动触发停运本站照明、通风空调等系统。以实现最优化的节能目的。

4.2)灾害模式。例如站厅站台火灾模式。FAS设备检测到站厅或者站台火灾，会自动触发EMCS设备相关排烟模式。同时TIS系统根据收到的火灾范围信息，自动响应，减少人员和财产损失。

4.3)阻塞模式。例如列车区间阻塞模式。ATS检测到列车在区间阻塞，产生报警信号，触发联动。防止造成更大的阻塞。

4.4)故障模式。例如一段接触网失电模式。自动推图进行故障定位，并自动关联失电区间的列车，发布相应的PIS、PA信息，实现对乘客的安抚。

如图1所示，一种可以实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统，包括ATS功能模块a，EMCS功能模块b，PSCADA功能模块c，综合培训功能模块d，综合维护功能模块e，综合网管功能模块f，接口系统功能模块g。虚线框外为外部接口。

对各模块进行阐述：

1、ATS功能模块a：

通过列车识别、追踪与显示、运行图编制、列车进路办理、列车运行间隔调整、运行数据记录等来实现自动监督、控制线上列车的运行。

2、EMCS功能模块b：

实现对机电与环境设备的统一监控，模式控制，时间表调节等功能。包括对通风空调系统、动力照明系统、水泵、烟感、温感、防淹门、立转门等一系列设备的监控。

3、PSCADA功能模块c：

实现对电力设备的监视和控制功能。包括停送电、电网运行状态监视、保护定值管理、故障跳闸管理等功能。

4、综合培训功能模块d：

实现对集成系统包括行车监控、机电设备监控、电力设备监控、乘客信息等系列培训功能。

5、综合维护功能模块e：

实现对集成系统包括信号系统、综合监控系统、综合通信系统等系统的统一设备维护功能。

6、综合网管功能模块f：

实现对整个网络运行状态的监视、网络节点控制以及网络安全管理。

7、接口系统功能模块g：

通过和各个外部系统接口，包括PIS,PA,CCTV,RC,AFC,FAS等系统，实现对这些集成系统的统一监视和控制功能。

如图2所示的一种可以实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统的软件结构，包括以下步骤：

步骤1、通过数据接口层对被监控设备进行数据采集和协议转换，主要由中心和车站的FEP完成。

步骤2、通过数据处理层实现对实时、历史数据管理。主要由中心、车站服务器构成，通过实时数据库和关系数据库提供TIS系统的应用功能。使用关系数据库Oracle 11g作为历史数据库。

步骤3、通过人机接口层用于将由操作员操作站构成，通过从中心、车站服务器获取的数据，在操作站上显示，完成各种监控操作。

如图3所示的一种可以实现自动列车监控系统和综合监控集成的列车综合自动化系统的早间开启联动模式，模式包括以下步骤：

步骤1、在每天的运营前，调度对PSCADA、EMCS、FAS等设备检查完成后，对全线接触网送电。

步骤2、送电完成后,下达车辆派班计划，生成列车时刻表。

步骤3、根据第一列车的时刻表每个站的具体到站时间，提前一定时间(例如30分钟)自动触发开启本站照明模式、通风空调系统模式、PA广播、PIS信息等。

本发明TIS系统是将传统信号系统和传统综合监控系统进行高度集成的系统，是实现整个轨道交通行车调度、电力调度、设备调度、信息及防灾调度功能于一体的综合自动化系统。

该系统充分发挥了以列车指挥为核心的综合运营指挥功能。各集成系统间信息共享，增加了很多简化运营操作的功能。并且增加了以列车指挥为核心功能的系统间联动功能。大大的提高了效率，简化了操作，缩短了应急处理时间，并且更加便于维护，从而更高效的保证地铁列车的运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种实现自动列车监控和综合监控集成的列车综合自动化系统，其特征在于，包括统一的服务器组，用于统一的历史数据存储和实时数据的处理，所述的服务器组包括控制中心服务器和车站服务器；

统一的人机界面，用于调度站场任务，并且用于对信号、电力和机电设备的现场设备的监控。

2.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的控制中心服务器设有统一设置的行调、电调、总调和维调席位，每个席位设置一个或者多个工作站，每个工作站实现的功能都是一样的，互为主备；每个工作站还设置多个显示器，用以显示多种专业的信息。

3.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的控制中心服务器通过工业以太骨干环网与车站服务器连接。

4.根据权利要求3所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的工业以太骨干环网采用双环型拓扑结构，不同站点之间根据相互位置，采用挨站跳接或隔站跳接的方式连接。

5.根据权利要求3所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的工业以太骨干环网了两个VLAN，分别为ATS VLAN和ISCS VLAN，用于保证信号系统的安全性。

6.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的控制中心服务器通过通信前置机FEP分别与ATP、ATO、CI的信号系统连接。

7.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的控制中心服务器包括数据接口层、数据处理层和人机接口层；

所述的数据接口层用于对被监控设备进行数据采集和协议转换；

所述的数据处理层通过实时数据库和关系数据库提供TIS系统的应用功能；

所述的人机接口层通过从服务器获取数据，显示人机界面，完成各种监控操作。

8.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，所述的数据处理层包括：

ATS功能模块，用于通过列车识别、追踪与显示、运行图编制、列车进路办理、列车运行间隔调整、运行数据记录来实现自动监督、控制线上列车的运行；

EMCS功能模块，用于实现对机电与环境设备的统一监控、模式控制和时间表调节，具体包括对通风空调系统、动力照明系统、水泵、烟感、温感、防淹门、立转门设备的监控；

PSCADA功能模块，用于实现对电力设备的监视和控制功能，包括停送电、电网运行状态监视、保护定值管理、故障跳闸管理；

综合培训功能模块，用于实现对集成系统包括行车监控、机电设备监控、电力设备监控、乘客信息的培训功能；

综合维护功能模块，用于实现对集成系统包括信号系统、综合监控系统、综合通信系统的统一设备维护功能；

综合网管功能模块，用于实现对整个网络运行状态的监视、网络节点控制以及网络安全管理；

接口系统功能模块，用于现对集成系统的统一监视和控制功能。

9.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，该自动化系统利用统一的软硬件平台实现信息共享及扩展功能，具体为：

1)利用统一的软件硬件平台建立统一的调度功能，在同一个工作站上，同时具备行车调度、电力调度、环控调度以及维修调度指挥的关键信息和指挥功能，实现调度指挥的综合自动化；

2)统一的报警功能，提供系统间报警的统一管理，从而为进行系统间故障分析及定位提供基础；

3)统一的运营报表，用户很方便建立各专业的综合报表；

4)各个调度通过统一的软件平台建立无线呼叫；

5)各个调度通过统一的软件平台向指定车站或者列车发布乘客服务信息；

6)各个调度通过统一的软件平台向指定的车站或者列车发布广播信息；

7)各个调度通过统一的软件平台调阅指定的车站或者列车的视频监控图像信息；

8)各个调度通过统一的软件平台掌握每个站的实时客流信息，火灾报警信息。

10.根据权利要求1所述的列车综合自动化系统，其特征在于，该自动化系统通过采用统一的数据库，子系统间数据完全透明，数据实时共享，充分发挥以列车指挥为核心的系统间联动功能，从而系统间快速联动，提高了系统的实时性，增强了应急处理的能力，具体包括以下模式：

1)正常模式，早晚间列车运行时间表自动启动节能模式，在每天的运营前，根据时刻表第一列车的每个站的到达时间，提前设定时间自动开启本站照明、通风空调系统，同理，在每天运营结束后，根据时刻表最后一列车的每个站的驶离时间，滞后设定时间自动触发停运本站照明、通风空调系统，以实现最优化的节能目的；

2)灾害模式，FAS设备检测到站厅或者站台火灾，会自动触发EMCS设备相关排烟模式，同时TIS系统根据收到的火灾范围信息，自动响应，减少人员和财产损失；

3)阻塞模式，列车区间阻塞模式，ATS检测到列车在区间阻塞，产生报警信号，触发联动，防止造成更大的阻塞；

4)故障模式，一段接触网失电模式，自动推图进行故障定位，并自动关联失电区间的列车，发布相应的PIS、PA信息，实现对乘客的安抚。