专利名称：列车运营综合监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种城市轨道列车综合监控系统，尤其是一种自动化 控制系统，具体地说是一种列车运营综合监控系统。
技术背景众所周知，城市轨道交通是一个庞大的系统工程，它涉及面广、技术 复杂、专业繁多，需要各系统、各部门的协调配合，才能完成整个项目的建 设、运营和管理，才能确保行车安全，为乘客提供安全、快捷、舒适的乘车 环境,使城市轨道交通管理部门取得较好的经济效益和社会效益。为此，上个世纪90年代以后我国新建和改建的城市轨道交通项目大都采用了较先进 的监控系统，主要包括电力监控系统(SCADA)、通信系统、列车自动控制 系统、自动售检票系统(AFC)、屏蔽门系统(PSD)、防灾报警系统(FAS)、气 体消防系统、机龟设备监控系统(EMCS)等。目前使用的这些监控系统，由于 受到当时技术发展水平、企业管理及固有观念和就业政策等多方面的限制， 大都采用独立设置的系统设备,通过本系统纵向的控制链路,各系统独立监 控，完成本系统的监控功能。但存在着系统资源重复配置、信息交换不便及 建设、运营、维护费用较高等缺点。随着计算机软、硬件技术和快速交换网络技术的迅速发展以及大型数 据库的成熟运用，将分散控制的系统集成一体的综合监控系统形成。综合监 控系统集成主要采用两种方式中央集成和车站集成。早期主要采用中央 集成的方式，即在车站，仍保留各监控子系统的主机、工作站、网络及信 息采集和控制等设备。各子系统的数据经过本系统的车站主机处理后,采用 TCP/IP协议接入车站综合监控局域网，在控制中心,取消各子系统现有的相 互独立的监控管理设备，设置冗余的综合监控服务器、网络及交换等设备。 该方案的特点为:各子系统车站以下的控制均由本系统自己完成，对各系统
的结构改变较小,系统集成度较低、较易实现，对系统集成商的依赖程度小。另一种为车站集成，取消控制中心、车站2级各控制系统现有的相互独立 的监控管理设备，只保留各系统现场级基础信息采集、控制设备，在各车站 (包括车辆段、停车场)设置车站级综合监控管理系统、冗余的主备车站级服 务器、冗余的局域网交换机、路由器及车站现场终端工作站、现场设备管 理系统。这种集成都是在原有的电力监控或机电设备监控的基础上扩容形 成，虽然实现部分信息的集成，但并未将轨道交通控制系统的核心——列 车运营控制系统集成，无法实现故障下，对运营的在线实时调整。 发明内容本实用新型的目的是针对现有的地铁控制系统各部分之间集成度差，重复 投资严重，运行的可靠性较差的问题，设计一种基于千兆高速以太网以列 车自动控制系统为核心的列车运营综合监控系统。 本实用新型的技术方案是一种列车运营综合监控系统，其特征是它主要由中央综合监控子系统 1、骨干通讯网络2和车站综合自动化子系统3组成，中央综合监控子系统 1通过骨干通讯网络2和车站综合自动化子系统3相连并进行双向通讯;所述的中央综合监控子系统1主要由中央综合监控服务器101、列车运营管理 服务器102、历史数据库服务器及磁盘阵列103及操作员/调度长工作站103 组成，列车运营管理服务器102、历史数据库服务器及磁盘阵列103及操作 员/调度长工作站103均通过通讯网络与央综合监控服务器101相连，所述 的车站综合自动化子系统3由车站综合监控服务器301、前端处理器302 和车站操作员工作站303组成，车站操作员工作站303通过网络与车站综 合监控服务器301相连并通过前端处理器302与骨干通讯网络2相连实现 相邻站台之间的通讯。所述的骨干通讯网络2为千兆光纤以太环网。所述的中央综合监控服务器101分别与电力监控系统、通信系统、列 车自动控制系统、自动售检票系统、屏蔽门系统、防灾报警系统、气体消 防系统、机电设备监控系统相连。
本实用新型的综合监控系统还集成有在线时刻表调整模块。 本实用新型的关键是利用商用的计算机设备和网络采用积木方式搭建 一套硬件平台，控制中心设置中央综合监控服务器、列车运营管理服务器、 历史数据库服务器及磁盘阵列、操作员/调度长工作站、中央交换机设备； 各车站(包括车辆段、停车场)设置车站综合监控服务器、前端处理器FEP、 操作员工作站和车站交换机设备。控制中心和各车站通过光纤连接，构成 千兆骨干环网。软件上针对不同需求，对实时性高的通信前置机设备采 用VXWORKS嵌入式操作系统，对过程控制设备如服务器、操作员工作 站等采用Microsoft操作系统。系统架构基于Microsoft DNA2000支持服务 器端中间件技术开发的平台，采用COM (component object model) /DCOM (distributed component object model)中间件标准，实现软件的模块化结构并提供分布环境下对象请求/服务(如通讯服务、数据服务等)，解决异 构分布环境下的对象操作，实现异构环境同化，为软件重用提供标准接口。 本实用新型的有益效果本实用新型与基于PSCADA/BAS为基础的城市轨道交通综合监控系统相 比，能最大程度体现以列车运营为基础的综合指挥管理系统。本实用新型采用Windows DNA分布式应用程序体系结构及COM中间件标准能轻松实现多种异构系统的集成。本实用新型的各子系统的控制在现场完成，信息在车站集成，系统集成 度高、处理速度快、接口简单,最大限度地节省了设备配置，减少工程投资 和维护成本，实现高性能价格比；本实用新型还可消除信息孤岛，实现系统间的资源共享,减少业务流程 中的人为干扰因素，减轻运营管理人员的劳动强度，提高自动化水准和管理 现代化。
图1是本实用新型的系统组成框图示意图。 图2是本实用新型的系统组件结构示意图。 图3是本实用新型的在线修改时刻表流程示意图。
图4是与本实用新型的安全相关的报文收发过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 如图l所示。一种列车运营综合监控系统，它主要由中央综合监控子系统1、骨干通 讯网络2和车站综合自动化子系统3组成，如图1所示，中央综合监控子 系统1通过骨干通讯网络2和车站综合自动化子系统3相连并进行双向通 讯；所述的中央综合监控子系统1主要由中央综合监控服务器101 (由常规 服务器加软件组成)、列车运营管理服务器102(由常规服务器加软件组成)、 历史数据库服务器及磁盘阵列103及操作员/调度长工作站103 (由计算机 加软件组成)组成，列车运营管理服务器102、历史数据库服务器及磁盘阵 列103及操作员/调度长工作站103均通过通讯网络与央综合监控服务器 101相连，所述的车站综合自动化子系统3由车站综合监控服务器301、前 端处理器302和车站操作员工作站303组成，车站操作员工作站303通过 网络与车站综合监控服务器301相连并通过前端处理器302与骨干通讯网 络3相连实现相邻站台之间的通讯。详述如下作为本实用新型的中央综合监控子系统1设置在控制中心，主要由中 央综合监控服务器、列车运营管理服务器、历史数据库服务器及磁盘阵列、 操作员/调度长工作站组成。综合监控运算服务器主要用于电力监控系统 (SCADA)、通信系统、列车自动控制系统、自动售检票系统(AFC)、屏蔽门 系统(PSD)、防灾报警系统(FAS)、气体消防系统、机电设备监控系统(EMCS) 等非列车运营信息的处理和控制，单独设置列车运营管理服务器，进行列 车运营信息的处理和控制；系统的联动控制由通常由综合监控运算服务器 完成，若该联动涉及列车运营的控制(包括对列车运行时刻的调整、信号 机/转辙机的控制)，相关命令由综合监控运算服务器转发给将列车运营管 理服务器，由列车运营管理服务器进行运算判断后下达给车站设备执行。 数据库服务器用于历史数据的记录、归档査询、备份，数据以RAIND5方
式存储在磁盘阵列中，操作员工作站主要用于操作员通过HMI监督设备的 运行，下达各项控制指令。车站综合自动化子系统能够独立监控本站和所辖区间隧道的综合自动 化设备的运行，并将检测到的数据发送到控制中心。车站级综合自动化子 系统设置在各车站(包括车辆段、停车场)站控室内，由车站综合监控服务器、 前端处理器FEP和HMI操作员工作站组成。骨干网由控制中心及各车站(包括车辆段、停车场)设置的交换机节点 组成千兆光纤以太环网，实现中央/车站间高速、稳定、可靠的传输通道。为了保证系统的可靠性和安全性，控制中心和站控室的服务器、监控 机和网络均采用冗余的措施。为了将列车运营管理系统集成，并实现城市轨道交通综合自动化系统 的各项功能，本实施例采用了下列方法，其中-将Windows DNA分布式应用程序体系结构应用于该实施例该架构 平台融合了当今最先进的分布计算理论和思想，由底层的分布对象系统提 供数据库事务服务、通讯服务、并发性、负载平衡、对象池(Object Pooling)、 线程和错误处理等安全服务和集群服务等内容。系统分为用户层、通信层、 处理层、数据访问层和数据层五个层次(结构如图2所示)，各个层次间采 用COM/DCOM/COM+技术提供的一种定义接口的方法明确接口，完成通 信和数据交换。该技术将接口定义同具体实现分离开来，因此，对使用COM 服务的应用程序而言，它不需要知道COM对象的实现方法，也不必清楚 COM对象存在于何处。而对COM对象来说，也不必关心调用者的情况。 所以，当COM对象或应用程序发生改变时，只要接口不变，其调用关系 也不必改变。应用在DNA 2000中间件提供的环境中可以更好地集中于业 务逻辑上，并以构件化的形式存在，最终自然而然地在异构环境中实现良 好的协同工作。将在线时刻表调整集成在综合监控系统中。当车站或区间机电设备故 障或出现火灾时，该信息将通过车站综合监控服务器发送给列车运营管理 服务器，列车运营管理服务器触发"修改时刻表"事件，调用"修改时刻 表"组件，过程如图3所示。即系统根据调整策略自动进行时刻表预修 改，对预修改的时刻表进行冲突检査，若检査通过则修改在线计划时刻表并通过DBI更新中央数据库的在线计划时刻表，车站综合监控服务器调用 DBI更新本地时刻表，完成在线时刻表调整。若冲突检査不通过则返回时 刻表预修改并进行冲突检査，三次预修改不通过，则在列调工作站显示报 警，提示操作员人工调整。由于集成了列车运营管理系统，综合监控系统对可靠性和安全性的要 求比较高。在硬件上选用高可靠性的硬件设备，主要硬件均采用热备冗余 技术，以增加其安全性和可靠性。在该系统的软件设计中，对输入数据的 合理性进行检査，以便出错时能被及时识别并丢弃，实时性数据加时标， 超时则丢弃。对输出数据采用32位CRC信息编码技术，对安全相关的控 制命令增加回函处理，过程如图4所示。艮P:a) 发送方先发送该安全相关的指令；b) 接收方收到该信息反馈一个安全相关的时间(TF);c) 发送方再次发送信息确认该安全相关的操作(ACK);d) I接收方收到确认信息与第1次受到的请求信息进行一致性检査， 并给出回涵(RC)通知发送方该安全相关的指令是否被正确执行。设计统一的数据访问:所有应用程序组件对数据库的访问均通过一个 数据库接口 (DBI)组件来实现。因此，对任何数据库的访问，与数据库连 接、检索、获取数据的过程对于各个组件而言完全透明。对于DBMS的变 更以及数据库结构的改变不会对系统内部的各个功能模块产生任何影响， 增加了系统对于不同数据库平台的适应能力。本实用新型的关键是将列车控制集成，各模块进行有机的结构，通过 软件及光纤通讯实现各模块之间的连接及信息交换。本实用新型未涉及及详述部分如计算机型号、服务器型号、光纤、光 纤交换设备等均可直接市购或利用现有技术加以实现。
权利要求1、一种列车运营综合监控系统，其特征是它主要由中央综合监控子系统(1)、骨干通讯网络(2)和车站综合自动化子系统(3)组成，中央综合监控子系统(1)通过骨干通讯网络(2)和车站综合自动化子系统(3)相连并进行双向通讯；所述的中央综合监控子系统(1)主要由中央综合监控服务器(101)、列车运营管理服务器(102)、历史数据库服务器及磁盘阵列(103)及操作员/调度长工作站(103)组成，列车运营管理服务器(102)、历史数据库服务器及磁盘阵列(103)及操作员/调度长工作站(103)均通过通讯网络与央综合监控服务器(101)相连，所述的车站综合自动化子系统(3)由车站综合监控服务器(301)、前端处理器(302)和车站操作员工作站(303)组成，车站操作员工作站(303)通过网络与车站综合监控服务器(301)相连并通过前端处理器(302)与骨干通讯网络(2)相连实现相邻站台之间的通讯。
2、 根据权利要求1所述的列车运营综合监控系统，其特征是所述的骨干通 讯网络(2)为千兆光纤以太环网。
3、 根据权利要求1所述的列车运营综合监控系统，其特征是所述的中央综 合监控服务器(101)分别与列车自动控制系统、电力监控系统、通信系统、 自动售检票系统、屏蔽门系统、防灾报警系统、气体消防系统、机电设备 监控系统相连。
4、 根据权利要求1所述的列车运营综合监控系统，其特征是它集成有在线 时刻表调整模块。
专利摘要一种列车运营综合监控系统，属于城市交通自动化控制系统，其特征是它主要由中央综合监控子系统(1)、骨干通讯网络(2)和车站综合自动化子系统(3)组成，中央综合监控子系统(1)通过骨干通讯网络(2)和车站综合自动化子系统(3)相连并进行双向通讯。本实用新型解决了现有的类似系统集成度差，重复投资严重，运行的可靠性较差的问题，具有能实现资源共享，减少业务流程中的人为干扰因素，减轻运营管理人员的劳动强度，提高自动化水准和管理现代化的优点。
文档编号B61L23/00GK201049642SQ20072003827
公开日2008年4月23日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者晗 丁, 徐晓燕, 弘 罗 申请人:南京恩瑞特实业有限公司