CN117022394A - 基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，该线网级列车监控系统NATS设置于线网中心云平台中，用于收集线路ATS数据进行分析，并提供线网级运营管理功能；同时所述NATS具有行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策功能。与现有技术相比，本发明具有针对大型城市进行全路网的信息显示，以便线网中心对于城市进行整体运营指挥和调度等优点。

Description

基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统

技术领域

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统。

背景技术

目前国内轨道交通ATS(列车监控)系统主要采用线路级架构，包含控制中心和车站设备。ATS系统作为地铁信号控制系统的一个重要组成系统，与微机联锁、轨旁列车控制系统设备、车载列车控制系统设备、发车指示器等其他信号系统一起工作，实现信号设备的集中监控，并控制列车按照预先制定的运营计划在正线内自动运行。

同时，ATS系统与时钟、无线、综合监控等接口，获取外部系统采集的数据，与信号系统的数据相结合，为控制中心和车站的行车调度/值班人员提供一个丰富的现场状况显示，供其制定调度决策。ATS通过接口向外部系统提供信号和列车运行的相关数据，供这些系统完成自身的工作。

但随着国民经济的持续、快速、健康发展及新型城镇化战略的实施，城市轨道交通高速化、密集化、多样化、网络化和智能化的特征日益显现。同时，如何来满足乘客的便捷出行和确保安全稳定可控的运营需求，成为需要解决的技术问题。

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基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，该线网级列车监控系统NATS设置于线网中心云平台中，用于收集线路ATS数据进行分析，并提供线网级运营管理功能；同时所述NATS具有行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策功能。

作为优选的技术方案，所述NATS采用云平台设计，并设计虚拟数据中心VDC和虚拟私有云VPC，所述云平台通过VDC将物理资源转变为虚拟池，通过不同的逻辑隔离方式对数据中心进行灵活分配，所述VDC内的资源池划分为VPC，实现系统资源的统一部署。

作为优选的技术方案，所述虚拟数据中心VDC按照专业或城市线路进行划分。

作为优选的技术方案，所述NATS设计全线数据中心，用于承载各专业系统中心级硬件所需的计算和存储资源，数据共享中心容量满足后续线路扩展需求。

作为优选的技术方案，所述NATS设有工作站，该工作站采用桌面云，所有软件均在云桌面服务器上运行并将结果显示在桌面云工作站，所述桌面云按需划分业务网、存储网和管理网，网络之间采用逻辑隔离。

作为优选的技术方案，所述NATS接入云平台网络设置满足下列要求：

NATS承载在安全生产网中；

NATS网络互为冗余的、逻辑隔离，单个网络带宽不小于100M；

NATS网络采用环网方式，网络的单点故障不影响系统运行；

端到端的网络最大延时小于50ms，交换机切换最大延时小于50ms。

作为优选的技术方案，所述NATS部署在云平台中的设备包括：

虚拟NATS接口服务器、虚拟NATS应用服务器、虚拟NATS数据库服务器、虚拟交换机及虚拟以太网，其中虚拟NATS接口服务器、虚拟NATS应用服务器、虚拟NATS数据库服务器、虚拟交换机均为双机热备冗余配置。

作为优选的技术方案，所述NATS从逻辑上划分为接口层、平台层和应用层。

作为优选的技术方案，所述接口层包括：

与线网中心/线路CATS系统接口，用于将线网中心或本线路集成互联的各专业的信息根据NATS的接入标准处理并上传；

与数据共享中心接口，用于将NATS采集的线路CATS信息数据全部上传给数据共享中心，并按数据共享中心要求格式上传处理后的运行图数据、行车指标数据。

作为优选的技术方案，所述平台层为业务逻辑处理层，包括实时数据库、历史数据库、逻辑处理引擎、智能分析引擎，用于将线路侧ATS数据采集后进行具体逻辑分析和处理，并将结果发送给应用层。

作为优选的技术方案，所述应用层包括：

全路网图显示模块，用于在一个窗口中显示本地规划的所有轨道交通线路，并以矢量图的方式实现；

站场图显示模块，用于将轨道、道岔、信号机、静态位置信息及其它需要显示的信息显示在站场图界面上，供调度人员了解现场实时的信号设备状态；

列车运行信息显示模块，用于显示列车运行信息，其中列车运行信息包括列车识别号、列车目的地号、列车早晚点状态、列车扣车状态、列车跳停状态、列车位置信息、列车跟踪模式、列车驾驶模式、列车车门状态；

运行图显示模块，用于以图形化界面显示运行图，根据线路上传的计划运行图和实际运行图数据，NATS将数据存储并在运行图界面显示出来，供调度人员查看列车的运行状况，其中实际运行图可随列车的运行实时刷新显示；

报警事件显示模块，用于在系统的告警视图中实时查看线路所发生的报警；

运营指标分析显示模块，用于根据从线路采集的计划运行图和实际运行图数据，对行车相关的运营指标进行分析计算，然后将运营指标在用户界面上展示出来；

统计报告查询模块，用于对常用的统计信息和告警事件信息进行查询显示，供调度人员查看统计信息和分析历史数据使用；

回放模块，用于回放系统的历史运行信息，以进行历史运行状况查看或故障排查分析。

作为优选的技术方案，所述回放模块运行时直接读取应用服务器软件运行时记录的回放数据文件，可切换线路查看不同线路的回放信息，并允许用户控制回放的速度以及通过拖动时间滚动条快速定位到需要回放的时间。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相比于传统ATS系统只能显示本线路的线路图，本发明NATS系统可以针对大型城市进行全路网的信息显示，以便线网中心对于城市进行整体运营指挥和调度；

2、相比于传统ATS系统单一的线路行车调度指挥功能，本发明NATS系统提供如行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策等运营管理功能，实现城市轨道交通监控调度更为集中化管理；

3、相比于传统ATS系统架构庞大且复杂，而借助于云平台，本发明NATS信号系统能够虚拟化到云平台上去，无需对系统本身进行大范围，深层次改动。利用云平台的特点，可以整合各线路的硬件资源，减少硬件设置，并根据NATS系统的规模灵活配置，便于既有线路数据迁移和后续线路接入和扩展，对系统整体性能有显著提升。

附图说明

图1为本发明云平台网络设计的结构示意图；

图2为本发明云平台设计的结构示意图；

图3为本发明NATS云平台架构的示意图；

图4为新建线路CATS云平台架构的示意图；

图5为既有线CATS实体物理硬件架构的示意图；

图6为LATS物理硬件架构的示意图；

图7为本发明NATS功能架构的示意图。

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。

本发明设计一种基于云平台的城市轨道交通NATS(线网级列车监控)系统。轨道交通线网信息化云平台是结合大型城市轨道交通近、远期建设情况进行统筹设计的，采用云平台、大数据分析及挖掘和基于云计算的信息共享平台等技术，承载运营生产、企业管理、乘客服务管理三大类业务。云平台在数据中心承载各线路的NATS/ATS(线网/线路级列车监控)、NISCS/ISCS(线网/线路级综合监控系统)、NAFC/AFC(线网/线路级自动售检票系统)、NACS/ACS(线网/线路级门禁系统)、NPSCADA/PSCADA(线网/线路级电力监控系统)等业务。

本发明公开了一种基于信息化云平台的NATS系统，该系统设置于线网中心云平台，收集线路ATS数据进行分析，并提供线网级运营管理功能，相比于传统ATS系统只能显示本线路的线路图，NATS系统可以针对大型城市进行全路网的信息显示，以便线网中心对于城市进行整体运营指挥和调度。NATS系统提供如行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策等运营管理功能，实现城市轨道交通监控调度更为集中化管理。同时，采用云平台设计，可以整合各线路的硬件资源，减少硬件设置，并根据NATS系统的规模灵活配置，便于后续线路接入和扩展。

本发明主要包括城市既有线路、在建线路ATS系统接入NATS系统，NATS系统与线路ATS对接，将收集到各线数据后上传数据给数据共享中心，同时提供如行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策等运营管理功能。

NATS系统部署在线网中心云平台，并具备拓展能力以适应云平台远期扩容。同时，NATS系统作为安全性要求较高的城市交通运输系统，涉及乘客的人身和财产安全，对安全性的要求较高。因此，其数据对于安全性要求较高，NATS在云平台上采用私有云服务。

本发明具体过程如下：

1)云平台网络设计

a)根据应用、管理及安全防护等级的不同，云平台网络划分为安全生产网、内部管理网、外部服务网。各业务系统根据其业务属性分别部署在安全生产网、内部管理网、外部服务网中，内部管理网与外部服务网之间采用相应级别的强隔离技术；安全生产网与内部管理网之间采用逻辑隔离技术；部署网络边界防护、入侵防御检测、WEB应用防护、DDOS流量清洗等安全措施。若同时存在安全生产和外部服务业务，应独立部署。构建独立的带外管理网，统一管理安全生产网、内部管理网、外部服务网。见图1所示。

b)安全生产网主要用于安全生产及管控、运输指挥、应急指挥调度业务相关系统的数据通信及数据共享。与行车安全密切相关的NATS系统安全网设置独立专网。

c)内部管理网主要用于企业管理、运营管理、建设管理、资源管理等企业信息化相关业务系统的数据通信及数据共享。

d)外部服务网主要用于门户网站等相关面向外部或公众的业务系统的数据通信及数据共享。

2)NATS云平台设计

a)新建线路NATS系统采用云平台设计，既有线可维持实体物理设备架构或在大修改造阶段实现设备入云化。

b)设计虚拟数据中心(VDC)和虚拟私有云(VPC)，云平台通过VDC将物理资源转变为虚拟池，通过不同的逻辑隔离方式，对数据中心进行灵活分配，VDC内的资源池可划分为VPC，实现系统资源的统一部署。

c)VDC可以按照专业或城市线路进行划分，若按专业划分VDC，各专业NATS/LATS、NISCS/ISCS、NAFC/AFC、NACS/ACS、NPSCADA/PSCADA等按VDC进行划分，各线路1号线、2号线…N号线按VPC划分，接入各专业VDC。若按城市线路划分VDC，各线路按VDC划分，各专业按VPC进行划分。同一城市线路的各专业通常比较固定，而线路会由于城市化扩展不断增加，因此，更为合理的设计是按专业进行划分，即专业按VDC，线路按VPC进行不断增加，满足运营生产和管理需求。详见图2。

d)设计全线数据中心，承载各专业系统中心级硬件所需的计算和存储资源，数据共享中心容量满足后续线路扩展需求，如前期NATS划分的VDC须满足后续扩展线路的NATS业务接入。

e)工作站采用桌面云，所有软件均在云桌面服务器上运行并将结果显示在桌面云工作站，桌面云可按需划分业务网、存储网和管理网，网络之间采用逻辑隔离，保证基础平台不会受到用户破坏。

f)NATS接入云平台网络设置满足下列要求：

NATS系统承载在安全生产网中；

NATS网络应互为冗余的、逻辑隔离，单个网络带宽不小于100M；

NATS网络应采用环网方式，网络的单点故障不影响系统运行；

端到端的网络最大延时(小于50ms)、交换机切换最大延时(小于50ms)等性能指标能满足相关规范的要求。

3)ATS系统可分为三级，由线网级NATS系统，线路级CATS系统和车站LATS系统构成。NATS系统同线网中心、数据共享中心和线路CATS系统接口，进行信息交互。

4)云平台IaaS层按安全生产网、内部管理网、外部服务网部署云资源管理平台，ATS系统以IaaS方式纳入云平台，符合下列要求：

a)线网级NATS和线路级CATS纳入云平台统一管理，并应划分独立的物理资源池。车站级LATS采用独立物理机设置；

b)线网级NATS中，线网应用服务器、数据库服务器、接口设备纳入云平台，工作站采用桌面云终端；

c)线路级CATS中，线路应用服务器、数据库服务器、接口设备纳入云平台，工作站采用桌面云终端；

d)ATS部署在云平台的冗余虚拟机不应设置在同一台物理机上。

5)NATS系统部署在云平台上，系统架构如图3所示，主要包含如下云内设备：虚拟NATS接口服务器(双机热备冗余配置)、虚拟NATS应用服务器(双机热备冗余配置)、虚拟NATS数据库服务器(双机热备冗余配置)、虚拟交换机(双机热备冗余配置)及虚拟以太网，桌面云设备：NATS监视工作站(桌面云终端)、大屏接口计算机(桌面云终端)，云外设备：接口交换机和防火墙(双机热备冗余配置)等。

6)线路中心CATS系统部署在线路控制中心云平台上，一般新建线路可采用云平台部署。系统架构如图4所示，主要包含如下云内设备：虚拟CATS接口服务器(双机热备冗余配置)、虚拟通信前置机(双机热备冗余配置)、虚拟CATS应用服务器(双机热备冗余配置)、虚拟CATS数据库服务器(双机热备冗余配置)、虚拟以太网及虚拟交换机(双机热备冗余配置)，桌面云内设备：时刻表编辑工作站(桌面云终端)、CATS调度员工作站(桌面云终端)、CATS维护员工作站(桌面云终端)、大屏接口计算机(桌面云终端)，云外设备：接口交换机和防火墙(双机热备冗余配置)等。

7)线路中心CATS系统部署在传统线路实体物理硬件上，一般既有线路可以维持实体物理硬件。系统架构如图5所示，主要包含如下实体设备：CATS接口服务器(双机热备冗余配置)、通信前置机(双机热备冗余配置)、CATS应用服务器(双机热备冗余配置)、CATS数据库服务器(双机热备冗余配置)，时刻表编辑工作站、CATS调度员工作站、CATS维护员工作站、大屏接口计算机等。

8)线路车站LATS系统部署在线路车站实体物理硬件上，系统架构如图6所示，主要包含实体设备：车站服务器(双机热备冗余配置)、车站监控工作站等。

9)NATS系统逻辑上可划分为接入平台、数据处理平台和人机交互平台，即接口层、平台层和应用层，系统功能架构如图7所示。

10)接口层，NATS系统部署在云平台，采用NATS接口服务器与线路CATS系统(1号线ATS接入、2号线ATS接入…n号线ATS接入)接口、在云内通过虚拟交换机与数据共享中心进行信息交互。

11)与线网中心/线路CATS系统接口要求：线网中心/线路CATS系统将线网中心/本线路集成互联的各专业的信息根据NATS的接入标准处理并上传，线网中心/线路CATS系统原则上将信息全部上传给NATS。

12)与数据共享中心接口要求：数据共享中心设置在云平台，NATS需将采集的线路CATS信息数据全部上传给数据共享中心，并按数据共享中心要求格式上传处理后的运行图数据、行车指标数据。

13)NATS系统部署于信息化云平台之上，硬件由云平台提供，需根据NATS系统规模，提出对云平台的硬件要求。

14)平台层

平台层为业务逻辑处理层，包括实时数据库、历史数据库、逻辑处理引擎、智能分析引擎。将线路侧ATS数据采集后具体逻辑分析和处理，并将结果发送给应用层。

15)应用层NATS提供如下功能

a)全路网图显示功能：全路网图显示功能在一个窗口中显示本地规划的所有轨道交通线路，以矢量图的方式实现。全路网图根据实际线路的大致走向，通过一定的变形处理显示出来，线路颜色为本地轨道交通线路的标准识别色，未开通的线路灰色显示。可以通过设置对特定线路进行显示或隐藏或对特定车站进行标记。全路网图上列车以小圆点的方式显示，列车跟据实际运行方向(上、下行)在线路上移动，小圆点旁边显示列车车次号。可根据需要对特定车次进行标记。NATS与其它业务系统接口，可以获取ATS，ISCS、AFC、ACS、PSCADA等设备的状态，在全路网界面显示更加丰富的设备状态或报警提示。

b)站场图显示功能：站场图显示功能主要将轨道、道岔、信号机、静态位置信息及其它需要显示的信息(如接触网状态等)显示在站场图界面上，供调度人员了解现场实时的信号设备状态。站场图界面的静态显示数据包括但不限于：车站名称、信号机名称、轨道区段/计轴区段名称、道岔名称、目的地编号、线路公里标等。根据线路上传的设备状态数据，站场图界面动态显示的信息包括但不限于：轨道区段/计轴区段的出清状态、占用状态、锁闭状态、切除状态、列车控制系统报告失效状态等；采用基于通信的移动闭塞信号系统(CBTC系统)的线路，对于比较长的轨道区段/计轴区段，可以根据显示需要分割成多个虚拟小区段(一个虚拟小区段对应一个车次窗)，NATS可根据线路上传的列车位置报告信息分别显示每个虚拟小区段的占用或出清状态；道岔的定位状态、反位状态、占用状态、锁闭状态、挤岔状态、单锁状态；区段切除状态；列车控制系统报告失效状态；信号机的各灯位状态、自动通过模式状态、灭灯状态、接近锁闭状态等；集中站控制模式的站控、遥控、紧急站控等；站台的列车在站台停站状态、扣车状态、跳停状态、紧急关闭状态、站台门状态等。

c)列车运行信息显示功能：列车信息包括但不限于：列车识别号、列车目的地号、列车早晚点状态、列车扣车状态、列车跳停状态、列车位置信息、列车跟踪模式、列车驾驶模式、列车车门状态等。系统提供停车场/车辆段当日出入库计划查看功能，并支持历史出入库计划查询。

d)运行图显示功能：系统提供以图形化界面显示运行图。根据线路上传的计划运行图和实际运行图数据，NATS将数据存储并在运行图界面显示出来，供调度人员查看列车的运行状况，其中实际运行图可随列车的运行实时刷新显示。运行图数据存储在历史数据库中，可在运行图界面查看历史运行图。运行图支持缩放显示。运行图界面提供线路查看切换菜单，可切换查看线网不同线路的运行图。

e)报警事件显示功能：可以在系统的告警视图中实时查看线路所发生的报警。告警按照严重程度分为5个级别；其中级别为0的告警(即弹出式告警)，将直接在工作站上弹出一个对话框显示。告警窗口支持用户过滤功能。每条告警或事件都包含以下内容：时间：发生告警的年月日、时分秒；级别：用数字定义告警和事件的重要性；线路号：指出是哪条线路产生的告警；类型：用数字描述告警和事件的类型，包含操作命令、信号状态、列车信息、系统事件等四种类型。

f)运营指标分析显示功能：系统根据从线路采集的计划运行图和实际运行图数据，对行车相关的运营指标进行分析计算，然后将运营指标在用户界面上展示出来，主要运营指标包含：列车运行图开行列车数量数据、列车运行图始发晚点列车数量数据、列车运行图到达晚点列车数量数据、列车运行图计划发车列数、列车运行图各站出发列车数、列车运行图在线车组数、列车运行图兑现率、列车运行图正点率、列车运行图晚点数据(到达和离站)、列车运行图最小发车间隔、列车运行图最大发车间隔、列车运行图上行运行时间、列车运行图下行运行时间、列车运行图计划当日开行客运列数数据、列车运行图实际当日开行客运列数数据、列车运行图当日始发晚点列车数量数据、列车运行图当日到达晚点列车数量数据、列车运行图中断运营时间数据、列车运行图当日停运列车列数数据、列车运行图当日掉线列车列数数据、列车运行图当日中途折返列车列数数据、列车运行图当日通过列车列数数据、列车运行图当日加开临客列车列数数据、列车运行图当日回空列车列数数据、列车运行图当日救援列车列数数据、列车运行图当日在线运营列车列数数据。

g)统计报告查询功能：统计报告功能可对常用的统计信息和告警事件信息进行查询显示，供调度人员查看统计信息和分析历史数据使用。可查询的统计报告包括：车组运行里程报告、司机驾驶里程报告、调度日志报告、存备车报告、列车整备状态报告、操作命令、告警事件。

h)回放功能：回放软件用于回放系统的历史运行信息(站场信号设备状态变化和列车运行信息等)，以进行历史运行状况查看或故障排查分析。

回放软件运行时直接读取应用服务器软件运行时记录的回放数据文件，回放过程中不需要其它软件的运行支持,不影响其它软件的运行。可以切换线路，查看不同线路的回放信息。回放软件允许用户控制回放的速度，如普通、快、最快、慢、最慢、暂停、开始、步进、秒进等，也可以通过拖动时间滚动条快速定位到需要回放的时间。

具体实施例

如图3所示，NATS系统云平台架构包括云内设备接口服务器、应用服务器、数据库服务器、虚拟交换机，桌面云终端设备监视工作站、大屏接口计算机和云外设备接口交换机、防火墙。NATS接口服务器用于与线路CATS系统接口、与数据共享中心接口、与线网指挥中心接口。NATS应用服务器用于NATS数据分析处理，将分析后的数据提交工作站界面展示。NATS数据库服务器用于NATS数据存储。虚拟交换机是用于云内NATS信息与云外接口交换机进行信息交互。NATS监视工作站用于系统状态显示，大屏接口计算机用于和线网NATS显示大屏接口。接口交换机是用于骨干网和云内NATS系统信息进行交互。防火墙用于网络信息安全防护。

NATS系统的接口包括与线路CATS系统接口、与数据共享中心接口和线网中心接口。

步骤1，与线路CATS系统接口通过接口服务器进行信息交互，与线路CATS系统接口要求：接口类型为冗余100M以太网2个。线路CATS系统同NATS互联的主机的IP地址将采用NATS的地址段，由NATS统一分配。NATS与线路CATS系统之间的数据交换将通过基于TCP/IP协议的冗余网络完成。NATS与线路CATS系统间的信息交互采用周期通信和事件触发通信的方式。线路CATS系统将本线路集成互联的各专业的信息根据NATS的接入标准处理并上传，线路CATS系统原则上将信息全部上传给NATS。

步骤2，与线路数据共享中心的接口系统接口通过接口服务器进行信息交互，NATS与数据共享中心间的数据交换将通过基于TCP/IP协议的冗余网络或FTP协议完成。NATS与数据共享中心间的信息交互采用周期通信和事件触发通信的方式。NATS与数据共享中心按照接口功能要求一览表提供有关的接口功能，NATS需将采集的线路ATS信息数据全部上传给数据共享中心，并按数据共享中心要求格式上传处理后的运行图数据、行车指标数据。

步骤3，NATS系统部署于信息化云平台之上，硬件由云平台提供。需根据NATS系统规模，提出对云平台的硬件要求。

步骤4，与线网中心接口通过骨干网进行信息交互，NATS系统收集的线路级CATS信息上传至线网中心。

如图4所示，新建线路CATS系统云平台架构包括云内接口服务器、应用服务器、数据库服务器、通信前置机，虚拟交换机，云桌面终端设备时刻表编辑工作站、调度员工作站、维护工作站、大屏接口计算机和云外设备接口交换机、防火墙。CATS接口服务器在云内和线网NATS系统接口，CATS应用服务器用于CATS数据分析处理，将分析后的数据提交工作站界面展示。CATS数据库服务器用于CATS数据存储，虚拟交换机是用于云内NATS信息与云外接口交换机进行信息交互，通信前置机用于和外部专业(如PIS、PA、ISCS、时钟等)信息交互，时刻表编辑工作站用于运行图的编辑，CATS调度员工作站用于行车监控相关命令的下发，CATS维护工作站用于历史记录回放、系统参数配置，大屏接口计算机用于和线路中心大屏接口。接口交换机是用于骨干网和云内CATS系统信息进行交互。防火墙用于网络信息安全防护。

如图5所示，既有线CATS系统物理硬件设备包含包括接口服务器、应用服务器、数据库服务器、时刻表编辑工作站、通信前置机、调度员工作站、维护工作站、大屏接口计算机。CATS接口服务器通过骨干网和线网NATS系统接口，CATS应用服务器用于CATS数据分析处理，将分析后的数据提交工作站界面展示。CATS数据库服务器用于CATS数据存储，时刻表编辑工作站用于运行图的编辑，通信前置机用于和外部专业(如PIS、PA、ISCS、时钟等)信息交互，CATS调度员工作站用于行车监控相关命令的下发，CATS维护工作站用于历史记录回放、系统参数配置，大屏接口计算机用于和线路中心大屏接口。

如图6所示，LATS系统物理硬件架构包含包括车站服务器和监控工作站。车站服务器用于和CATS应用服务器进行信息交互、车站监控工作站用于车站行车监控相关命令的下发。

如图7所示，该系统包括接口层、平台层和应用层。

步骤1，接口层包含该城市各线路ATS系统的接入，ATS系统将线路行车运行信息汇总至平台层，供平台层进行逻辑分析后传送至线网调度指挥系统进行相关应用。

步骤2，系统先通过接口层将各线路ATS系统的站场图信息、运行图信息、接口状态信息、报警事件、列车运行信息、回放信息等数据传输至平台层，平台层接受线路ATS系统的数据，通过实时数据库、历史数据库、逻辑处理引擎、智能分析引擎进行逻辑分析后，由应用层读取平台层分析结果，进行全路网图显示、站场图显示、运行图显示、接口状态监视、报警事件显示、列车运行信息、统计报告查询、回放功能、运营指标分析显示，并下发线网指挥中心指令到线路。

步骤3，平台层为业务逻辑处理层，包括实时数据库、历史数据库、逻辑处理引擎、智能分析引擎。将线路侧ATS数据采集后具体逻辑分析和处理。

步骤4，应用层包括采集线路数据、上传线路数据到线网指挥中心和数据共享中心、全路网图、站场图、运行图显示、下发线网指挥中心指令到线路、接口状态监视、报警事件显示、列车运行信息、统计报告查询、回放功能、运营指标分析显示。应用层读取平台层数据后对线路进行监控指挥。

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 (12)

1.一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，该线网级列车监控系统NATS设置于线网中心云平台中，用于收集线路ATS数据进行分析，并提供线网级运营管理功能；同时所述NATS具有行车指挥、运营指标分析、全自动编图、线网和线路协同指挥、运输组织和辅助决策功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS采用云平台设计，并设计虚拟数据中心VDC和虚拟私有云VPC，所述云平台通过VDC将物理资源转变为虚拟池，通过不同的逻辑隔离方式对数据中心进行灵活分配，所述VDC内的资源池划分为VPC，实现系统资源的统一部署。

3.根据权利要求2所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述虚拟数据中心VDC按照专业或城市线路进行划分。

4.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS设计全线数据中心，用于承载各专业系统中心级硬件所需的计算和存储资源，数据共享中心容量满足后续线路扩展需求。

5.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS设有工作站，该工作站采用桌面云，所有软件均在云桌面服务器上运行并将结果显示在桌面云工作站，所述桌面云按需划分业务网、存储网和管理网，网络之间采用逻辑隔离。

6.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS接入云平台网络设置满足下列要求：

NATS承载在安全生产网中；

NATS网络互为冗余的、逻辑隔离，单个网络带宽不小于100M；

NATS网络采用环网方式，网络的单点故障不影响系统运行；

端到端的网络最大延时小于50ms，交换机切换最大延时小于50ms。

7.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS部署在云平台中的设备包括：

虚拟NATS接口服务器、虚拟NATS应用服务器、虚拟NATS数据库服务器、虚拟交换机及虚拟以太网，其中虚拟NATS接口服务器、虚拟NATS应用服务器、虚拟NATS数据库服务器、虚拟交换机均为双机热备冗余配置。

8.根据权利要求1所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述NATS从逻辑上划分为接口层、平台层和应用层。

9.根据权利要求8所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述接口层包括：

与线网中心/线路CATS系统接口，用于将线网中心或本线路集成互联的各专业的信息根据NATS的接入标准处理并上传；

与数据共享中心接口，用于将NATS采集的线路CATS信息数据全部上传给数据共享中心，并按数据共享中心要求格式上传处理后的运行图数据、行车指标数据。

10.根据权利要求8所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述平台层为业务逻辑处理层，包括实时数据库、历史数据库、逻辑处理引擎、智能分析引擎，用于将线路侧ATS数据采集后进行具体逻辑分析和处理，并将结果发送给应用层。

11.根据权利要求8所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述应用层包括：

全路网图显示模块，用于在一个窗口中显示本地规划的所有轨道交通线路，并以矢量图的方式实现；

站场图显示模块，用于将轨道、道岔、信号机、静态位置信息及其它需要显示的信息显示在站场图界面上，供调度人员了解现场实时的信号设备状态；

列车运行信息显示模块，用于显示列车运行信息，其中列车运行信息包括列车识别号、列车目的地号、列车早晚点状态、列车扣车状态、列车跳停状态、列车位置信息、列车跟踪模式、列车驾驶模式、列车车门状态；

运行图显示模块，用于以图形化界面显示运行图，根据线路上传的计划运行图和实际运行图数据，NATS将数据存储并在运行图界面显示出来，供调度人员查看列车的运行状况，其中实际运行图可随列车的运行实时刷新显示；

报警事件显示模块，用于在系统的告警视图中实时查看线路所发生的报警；

运营指标分析显示模块，用于根据从线路采集的计划运行图和实际运行图数据，对行车相关的运营指标进行分析计算，然后将运营指标在用户界面上展示出来；

统计报告查询模块，用于对常用的统计信息和告警事件信息进行查询显示，供调度人员查看统计信息和分析历史数据使用；

回放模块，用于回放系统的历史运行信息，以进行历史运行状况查看或故障排查分析。

12.根据权利要求11所述的一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统，其特征在于，所述回放模块运行时直接读取应用服务器软件运行时记录的回放数据文件，可切换线路查看不同线路的回放信息，并允许用户控制回放的速度以及通过拖动时间滚动条快速定位到需要回放的时间。