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摘要：本文结合苏州地铁11号线搭载ISCS系统的设计与建设项目案例展开研究，从建设ISCS系统的必要性出发，结合苏州地铁11号线具体情况，说明了系统硬件、软件架构，显示、控制和辅助功能模块，互联互通改造措施；同时深入分析了系统建设面临的技术重难点以及针对性的解决措施，具体包括线路级别可视化系统的研发、GoA4级别市域自动运行线路、液晶显示屏优化与车控室一体化设计。最终，案例项目取得了值得肯定的建设成果。

关键词：ISCS系统；系统功能模块；互联互通；线路级别可视化系统；车控室一体化

引言

近年来，各地新建地铁线路的规模、数量均有所增加，为避免列车频繁出现故障，影响居民日常出行，需要根据实际情况为其设置ISCS系统[1]。此处提及的ISCS系统是用于城轨交通自动化运营的综合监控系统，主要负责列车的监控、调度和控制，对其加以科学建设与应用，可以有效提升地铁运行的可靠性、稳定性，确保地铁线路的价值得以最大化实现。

1 项目概述

1.1 项目基本概况

本文研究案例为苏州地铁11号（S1）线综合监控项目。苏州市市政府委托第三方机构，为地铁11号线设计并建设ISCS系统、门禁系统以及环境控制系统，线路全长41.45km，包括1个控制中心、1个车辆段、1个停车场和28个地下车站。

1.2 系统建设需求

作为我国首个为地铁控制中心配备线路级可视大屏的项目，此项目对于建设的ISCS系统具有极为严格的要求，同时对于项目系统建设需求加以分析，如表1所示。

2 ISCS系统建设

2.1 系统整体架构

2.1.1 系统硬件

ISCS包括车站层级的ISCS、中央层级的ISCS，需要使用以下硬件：（1）服务器。系统通常由一台或多台服务器组成，服务器负责提供核心的控制与管理功能。（2）网络设备。系统需要可靠的网络基础设施连接各个子系统和站点，确保数据快速传输。（3）控制台。控制台是操作员监视和控制列车运营的界面，通常由一台或多台工作站组成，具备可视化显示、报警处理和交互控制等功能。（4）SCADA。SCADA通常负责监控车站、信号设备、电力系统和轨道交通设备，可通过传感器、执行器与ISCS交互，实现远程操作和故障诊断。（5）传感器和执行器。系统还安装有传感器和执行器，用于检测、控制列车运营环境；其中，轨道电路传感器用于监测列车位置，信号机执行器用于控制信号灯状态[2]。

2.1.2 系统软件

ISCS软件包括数据接口层、数据处理层、人机接口层。其中，数据接口层负责采集数据、转换协议，核心构件为FEP。数据处理层由车站服务器、中心共同构成，经由关系数据库、实时数据库，为用户提供所需的ISCS功能，例如管理历史数据、管理实时数据。人机接口层的主体为操作员工作站，主要负责处理系统的人机接口，能够将车站服务器、中心提供数据实时显示在工作站的人机界面上，为操作员完成日常的监控操作提供便利。

2.2 系统功能模块

2.2.1 显示功能

显示功能模块具有以下功能：（1）显示接地状态。在供电设备自带接地刀闸接地的情况下，操作员可通过主接线画面对接地挂牌标志加以设置，并且锁闭有关命令以及操作[3]。（2）显示趋势。遥测功率、电压及电流的操作完成后，以分钟为单位，将遥测数据保存在对应数据库内，由曲线浏览程序以各模拟量所保存数据点为依据，按照用户输入指令对数据进行曲线显示。（3）显示系统状况。系统能够经由显示功能模块对变电所系统当前运行状况进行实时显示，在发现设备异常则第一时间报警，告知维护人员故障点位置，记录设备车站名称、出现异常和恢复正常的时间。（4）检查设备。自动检查电力系统设备情况，根据故障报警信息、设备运行状态生成报表，供操作员、维护人员查看。

2.2.2 控制功能

ISCS遥控功能的存在，使得操作员无需离开工作站便能够完成单点控制操作，即：先通过点击控制所选择单点设备，待系统提示并确认点动控制操作后，再将指令下发给对应设备；与此同时，详细记录操作过程并提示操作可能得到的结果[4]。

用户可以自行定义遥控功能关联的启动发送条件、结果校验条件。由操作员基于MMI对基本遥控功能加以启动。该功能可切换两种不同的工作模式，分别是显示点设置、模式控制：（1）显示点是指修改模拟量所要参考的报警阈值，获得操作权限后，操作员可以登录系统在线对报警限值做出修改。（2）模式控制指的是外部系统所要遵守的顺序控制，任一模式控制均有被集成系统自带连续执行程序对应，全部模式控制均要依托模式执行的对照表对被控设备当前状态加以反映，以便用户能够实时掌握模式执行的效果。

远程组控和遥控功能的重合度较高，二者区别在于远程组控需提前确定控制序列，再根据系统发布指令完成各项操作。项目中，远程组控可提供以下功能：基本遥控、远程组控、模式控制、限制点设置。获得授权后，操作员经由工作站创设远程组控命令或修改既有命令。另外，一般情况下，系统设计容量均能达到或超过1000组的远程组控。

2.2.3 辅助功能

该系统具有以下辅助功能：（1）列车监控与调度，确保列车按照预定运行计划安全、有序行驶。（2）安全报警处理，操作员可根据报警信息采取相关应急措施，保护运营安全。（3）运行数据分析，有助于优化列车运行计划，提高运输效率。（4）交互控制界面，操作员能够轻松地监控和控制列车运营。（5）远程操作与诊断，可通过控制台远程操控系统中的设备、诊断和解决常见故障。（6）通信系统，包括用于实时数据传输、报警通知和远程控制的通信功能。

2.3 互联互通改造

ISCS主干层负责车站局域网、停车场、车辆段和控制中心的互联。中心互联系统既可以经由485/422/232串口与FEP相连接，也可以经由100M/10M以太网口顺利接入FEP。互联子系统则要通过和中心互联相同的方式与车站FEP相连接。任一车站均配有两套规格相同的FEP设备，这样设计可保证ISCS在任何情况下均能通过FEP对互联系统、车站集成信息进行收发。与此同时，对于ISCS系统之间的接口加以定义与设计，从而实现轨道交通线路ISCS系统数据的互通，项目中ISCS系统接口界面如图1所示。

3 技术重难点与解决措施

3.1 线路级可视化系统

作为我国首条线路级的可视化系统，该系统线路级显示屏的面积为71.28m²，核心功能是参考综合监控、接口系统所提供数据建立模型，使各类数据通过图表得到可视化展示。根据数据中心算法、场景需求，在参观、应急和监管模式之间进行切换，其中应急模式如图2所示。依托统分功能形成可视行车图，对客流排名、能耗及客流趋势进行分类统计，为地铁运营人员制定各项决策提供有价值的参考。

3.2 市域GoA4级全自动运行线路

3.2.1 联动场景要求

苏州地铁11号线创造性地采用了无人驾驶系统，系统自动化等级为最高的GOA4，运行时速最高能够达到100km/h。对无人驾驶所依托ISCS系统进行设计，需要以各系统工作场景所提出要求为依托，设计能够实现各系统实时联动的场景，为无人驾驶提供重要保障。对于综合监控系统联动场景而言，主要包括当日运行图确认与下发、相关运营设备检查、接触网送电、车站开启或关闭、运营调整（列车阻塞模式）、末班车运行、接触网供电故障（正线失电、场段失电）、防淹门设备故障、车站与区间的火灾或水患。

3.2.2 系统联调联试

考虑到系统联调联试时间有限，因此对常规工作方案进行调整，具体流程如下：（1）开始联调联试前，借助仿真软件或实际线路的试车段搭建模拟线路的精确环境，模拟地铁线路的各种操作情况、设备状态和故障模式。（2）采用单元测试方法，分别对系统车辆监控、信号控制、通信联络等各个模块展开独立测试，记录测试结果，确保功能正常。（3）确认各个模块功能正常后，通过构建虚拟数据完成模块间的接口测试，验证各个模块的交互是否顺畅，只有模块间的数据传递和通信正常，才能保证系统整体具有一致性。（4）模块间接口测试合格后，编写测试用例，模拟不同的实际运行场景，对整个系统稳定性、实时性、性能展开测试。（5）模拟车辆故障、信号故障、通信故障，测试系统的恢复能力，详细记录故障恢复的时间和过程，据此评估系统的可靠性和稳定性。此处以项目中CC主机自动恢复测试为例加以说明，具体测试详见表2。（6）考虑到系统可能会在不同天气、温度、湿度下运行，故还要进行多环境测试，验证系统在各种条件下的可靠性和稳定性。（7）模拟高负载情况，测试系统性能指标，评估系统负载能力、响应时间、容错性和安全性。

3.3 车控室一体化+综合液晶显示屏

考虑到车控室内具有相对完善的功能性设施、IBP盘，因此决定采取一体化设计，从全局出发，确定设备布局，根据运营需求划分功能区，保证设备集中、分区清晰且整洁美观。以液晶显示屏自带的多维度显示数据、推送重要摄像头等功能为依托，实现3D显示的轻量化设计，通过对进出站的客流量进行排名、实时显示重要报警矩阵、多维度分析能耗占比，提供更加准确、直观且清晰的监控手段，使处理突发状况的能力、日常运营水平得到提高[5]。

分析客运需求、运营需求可知，液晶显示屏不仅要显示地铁站系统、电扶梯状态、隧道系统和门禁SPKS，还要显示报警矩阵（见图3）、临站报警信息和列车到站情况。设计难点在于接口及数据类型复杂，需要统分处理海量数据，车站节点仅能提供本站数据，无法满足系统需求；中心数据虽然能够满足需求，但由于平台架构为C/S架构，显示屏客户端以复式工作站的形式而存在。因此，无论将节点挂靠控制中心还是挂靠备用中心，最终所取得成果均无法达到预期。分析类似项目后，制定了以下措施：在保留B/S架构前提下，为控制中心设置专用服务器，负责二次统分、处理数据，将车站作为基本单位，显示模板并区分账号权限。事实证明，该方法可充分满足客运需求、运营需求。

4 结语

本文基于地铁ISCS系统建设项目，针对系统架构、功能模块的设计和互联互通改造展开研究，详细介绍了系统所需显示、控制和辅助功能模块的作用，指出设计、建设系统时面临的难点，即：可视系统为线路级、运行线路为GoA4自动运行线路、车控室需采取一体化设计。综上所述，本文全面提出了ISCS系统建设的可行性技术措施，可为同类型项目提供可靠性的技术参考。

参考文献

[1] 李冰， 石琦. 支持三模态的城市轨道交通综合监控系统车站云节点的设计实现[J]. 城市轨道交通研究，2023，26（12）：223-226+232.

[2] 王凯道. 城市轨道交通换乘车站综合监控系统互联互通研究[J]. 设备监理， 2023（05）： 42- 45+53.

[3] 曾繁彬， 徐轶然. 基于ISCS系统及智能巡检的智慧车站运维系统研究[J]. 装备维修技术， 2023（05）：95-98.

[4] 李小花， 温勇. 基于ezISCS软件平台的综合监控系统功能分析[J]. 工业控制计算机， 2023， 36（06）：30-32+34.

[5] 刘海斌. 基于云平台的城市轨道交通综合监控系统设计与实现[J]. 微型电脑应用， 2022， 38（10）：194-197.

作者简介：骆顶全（1987.02-）男，汉族，江苏泗阳人，本科，工程师，研究方向：轨道交通综合监控。