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完整word版北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统

北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统（TCC）的设计和实施

2010年11月11日 | 13:

37分类：

科技论文  |  标签：

数字城市、轨道交通智能化  |  1,556views

北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统（TCC）的设计和实施

（DesignandImplementforthecontrolsystemofBeijingTrafficControlCentre）

作者：

元进辉（同方数字城市产业本部）

本文已发表于《全国工程勘察设计行业获奖项目案例精选专辑》（本文内容丰富，字数约5400）

摘要：

北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统作为北京轨道交通路网指挥中心的核心软件平台，具备监视、运营协调、应急指挥、信息共享等功能。

本文通过介绍北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统（TCC）的设计和实施，旨在说明城市轨道交通路网指挥系统功能定位、软件平台选型、系统设计、系统实施要点等，并列举了北京TCC系统的建设成果，以方便其他城市在建设轨道交通路网指挥系统或建设同类系统时作为参考。

 Abstract:

Asthecoresoftwareplatform,thecontrolsystemofBeijingtrafficcontrolcentreperformthefunctionsofthemetronetworksupervising,thelineoperationcoordinating,emergencyhandling,thelinesinformationsharing,etc.Inthispaper,thedesignandimplementforthecontrolsystemofBeijingtrafficcontrolcentrewillbepresented.It’spurposeistoshowthesystemfunctionforurbanmetronetworkmanagementcentre,theselectionofsoftwareplatform,systemdesignandthedifficultiesinsystemimplement.Inaddition,theachievementofBeijingTCCwillbelistedassomeuseableinformation.

 关键词：

轨道交通，指挥中心，指挥系统

随着国内城市轨道交通建设的加速，越来越多的城市拥有了多条轨道交通线路。

每条轨道交通线路均独立建设控制中心，这样每个城市就有若干个线路控制中心，而控制中心之间的协调往往靠简单通讯手段，不能及时进行协调运营，无法使大量轨道交通信息共享，且在进行应急事件处置时很困难。

因此，建设城市轨道交通路网指挥中心就势在必行。

北京市轨道交通路网指挥中心指挥系统（以下简称“北京TCC系统”）是目前国内仅有的已开通运营的城市轨道交通路网指挥系统，兼具轨道交通路网统一调度指挥、统一应急处置、服务质量考核以及路网信息共享的作用。

1．建设背景

北京TCC系统在建设之初，北京地铁已开通运营北京地铁1号线、2号线、13号线、八通线，同期在建设5号线、10号线一期（含奥运支线）、机场线和4号线。

其中已运营线路1号线和2号线的控制中心位于西直门地铁大厦，13号线的控制中心位于西直门城铁大厦，八通线的控制中心位于东四环的四惠车站。

已运营线路之间的协调仅仅靠电话解决，很难及时进行调度协调、运力匹配，面临应急事件时更是难以进行。

另外，2008年北京将举办奥运会，届时世界各国的运动员及国外来宾会很多。

北京地铁5号线、10号线一期（含奥运支线）、机场线也将在奥运前开通，地铁客流必将急剧猛增，大客流事件肯定会频发，而轨道交通作为出行的重要手段，保障其顺畅运转将上升到一个政治高度。

由此，北京市轨道交通路网指挥中心应运而生。

2．系统概述

北京TCC系统作为北京市轨道交通路网的中央协调角色，负责协调各条线路的控制中心及各运营主体。

它具有综合监视（ISS）、多轨道线路多交通系统运营协调、应急指挥、信息共享等职能。

设置于北京朝阳区北部的小营地区，同时在西直门城铁大厦内还设置了后备指挥中心。

北京TCC系统在2006年3月份开始建设，于奥运前投入运行，到目前已完成北京地铁1号线、2号线、13号线、八通线、5号线、10号线一期（含奥运支线）、机场线和4号线各专业的接入。

北京TCC系统接入的线路各专业包括综合监控系统（ISCS）、乘客信息显示系统（PIS）、闭路电视监控系统（CCTV）、环境设备监控系统（BAS）、电力监控系统（PSCADA）、信号系统（SIG）、消防报警系统（FAS）、自动售检票系统（AFC），另外还接入了清分清算中心（ACC）等。

3．系统设计

3.1系统设计原则

根据对指挥中心应具备的功能研究，以及北京市政府授予的职责范围，确定北京TCC系统的设计原则如下：

（1）指挥中心作为中央协调角色，负责协调各线路控制中心及各运营主体，具有监视、运营协调、应急指挥、信息共享等职能。

（2）在正常情况下，TCC对线路运营“只监不控”，主要提供协调、协助功能。

在非正常情况下，特别是发生影响不同运营主体所管辖线路的突发事件时，指挥中心将进行统一的应急指挥。

（3）TCC对各线路控制中心（以下简称“OCC”）的管理重点在于制订不同运营商之间的协调原则、节假日及重大活动的客运组织原则等。

（4）TCC只管理到与OCC的接口部分，不直接与车站相连。

接口规范由指挥中心制定，各线遵从。

（5）指挥中心作为城市轨道交通的对外的窗口，代表城市轨道交通与其它部门或单位联系和协调，如气象、公安、消防、公交部门等联系和协调。

（6）在西直门建设后备指挥中心。

当出现重大灾害情况（如恐怖袭击、地震、火灾等）造成小营指挥中心瘫痪、或指挥中心系统故障而长时间停止运行时，启用后备指挥中心。

3.2路网管理和控制模式

在指挥中心建成后，整个轨道交通路网的管理和控制模式将调整为三层管理和三层控制方式。

三层管理即指挥中心层管理、线路控制中心层管理及车站层管理，三级控制即线路控制中心层控制、车站层控制和现场层控制。

如下图表示：

3.3系统架构

3.3.1系统组成

北京TCC系统由TCC主系统、TCC后备系统、网络系统、大屏幕显示系统、CCTV系统、测试和培训系统等组成。

系统方框图如下：

（1）TCC主系统由应用服务器、历史服务器、存域网、前置服务器、工作站等组成，设备冗余，且网络也是冗余配置。

（2）TCC后备系统由应用服务器、历史服务器、前置服务器、工作站、磁带机等组成，服务器设备非冗余，网络冗余。

（3）网络系统同时承载了指挥中心的所有业务数据，因此在网络交换机设备、交换机电源及引擎等均采用冗余配置。

（4）测试和培训系统由应用服务器、历史服务器、前置服务器、工作站等组成，服务器和网络设备均非冗余。

（5）CCTV系统由视频编码器、硬盘录像机、CCTV操作终端等组成。

为每条线路配置一台视频编码器，采集线路的8路独立模拟视频信号。

（6）大屏幕显示系统由39块80寸DLP显示设备及其控制设备组成，视频信号采用全数字形式接入。

3.3.2系统设备连接图

3.3.3系统设备选型

（1）应用服务器和历史服务器：

系统接入信息点数要求支持30万点，应用软件平台要求运行在Solaris系统上，因此选择了SUNV890服务器，配置多块双核UltraSparcCPU处理器。

（2）前置服务器：

负责接入所有线路接口，接口数量（含预留）至少60个，还需要进行数据预处理，而普通嵌入式设备满足要求，因此选择了SUNV490服务器，配置双核UltraSparcCPU处理器。

（3）网络设备：

作为指挥中心所有业务数据的承载网，可靠性、数据转发和流量带宽要求都非常高，因此网络核心设备选择了CiscoCatalyst6500系列，设备冗余，并每台均配置双电源模块、双引擎模块。

（4）CCTV设备：

视频编码器选择了BoschV8008系列，将模拟视频转换为MPEG4数字信号，同时满足工作站及大屏幕显示要求。

（5）大屏幕系统设备：

作为指挥中心的显示核心，显示一致性、无缝拼接、灯泡冗余配置等均非常重要，因此选择了BarcoDLP大屏幕显示系统。

3.4系统软件架构

3.4.1系统软件平台

北京TCC系统的软件平台采用了新科电子的OASYS综合监控系统软件作为核心软件平台，具有表示层、功能层和数据层三层结构，用户界面、业务处理和数据操作分离，逻辑上独立，各层之间接口简洁。

OASYS软件平台采用分布式的软件和数据库架构，支持C/S客户端/服务器（Client/Server）架构，设计采用模块化设计，方便升级及系统规模的扩展。

OASYS综合监控系统软件可处理的数据点容量为30万点，支持超过150用户同时登录使用，画面容量不小于5000幅，可以保证系统从通讯接口接收数据到操作站画面完成数据更新的时间小于2秒。

3.4.2系统软件组成

北京TCC系统软件由综合监视系统（ISS）、辅助决策数据库（DSDS）、运营信息报送系统（OIS）、线路设备考核系统（LEAS）、突发事件评估系统（IES）、闭路电视监控系统（CCTV）、测试和培训系统（TDS）等软件模块组成，各模块按照TCC系统功能要求实现相应功能，并且除TDS软件独立运行在培训系统外，其他模块之间联系紧密或存在一定联锁关系。

3.4.3系统接口软件

（1）在实时数据采集方面，北京TCC系统与线路接口采用了目前通行的工业以太网Modbus/TCP协议，方便了与线路ISCS、BAS、PSCADA、FAS、SIG等的通讯。

（2）在与CCTV和PIS专业通讯接口，北京TCC系统采用了自定义的文本协议。

在经过与线路的接口测试后，已正式上升为线路接入规范。

（3）在与AFC和ACC专业的接口，北京TCC系统采用了金融行业通用的IBMMQ中间件，然后在系统内部转换为实时数据。

以上接口软件均通过代理软件实现，每条线路的每种类型接口为一个代理软件，这样方便了后续线路的接入。

4．系统实施要点

4.1系统设计

（1）路网指挥中心和线路控制中心的功能定位不同，路网指挥中心一定不是简单的线路控制中心的叠加，而是应该侧重在对路网层面、线路换乘信息以及应急事件的处理上。

例如：

开发全路网监测图，总体监视整个路网中的列车位置、供电、火警、客流等实时信息；

（2）路网指挥中心的功能要求实现实时监视和应急指挥，因此和线路设备监控系统不同，更多的应该设计利用实时数据辅助应急指挥处理功能。

例如：

车站火灾引发的应急处理过程——联动CCTV、在大屏幕上显示相应车站现场；联动应急处置画面，预选类似应急预案；联动关联线路，关闭相应换乘；联动乘客信息系统，进行全线广播，通知乘客换乘其他交通工具；联动政府机构，如公安公交总队、消防局、交通委、医疗救护等；处置结束后，进行处置过程回放并报告至上级单位。

（3）路网指挥中心的功能要求考核线路运营的服务质量，因此在需要选择采集的设备以及体现其服务质量的信息上应多组织运营专家讨论确定。

例如：

对列车准点率、电力供应、自动售检票设备、电扶梯设备、站厅站台温湿度等进行考核。

在某些设备信息点设置上要求线路直接逻辑运算成“正在服务”和“退出服务”等反映服务质量的信息。

（4）系统设计与设备选型，应围绕功能要求及未来新线接入要求，选择适当的服务器设备、存储设备、网络设备等。

（5）在进行网络设计时，由于网络视频占带宽很大，访问量大时可能会造成网络阻塞，甚至影响实时系统的运转，因此应设计合理的QOS策略，甚至可以把CCTV网络和数据网络分离设计。

4.2系统接口

TCC系统的数据来源于线路各专业，接入各专业是系统实施成功的关键。

（1）根据TCC系统功能要求，确定需要采集的各专业的信息类型和信息内容，避免与线路各专业简单重复。

（2）制定接入规范，使接口物理形式、软件协议，甚至于车站名称、编号以及设备名称、编号等全路网统一，并要求接入线路的所有专业严格执行。

（3）分阶段进行接口测试。

在工厂测试阶段应完成协议测试和点对点测试，在现场调试阶段完成端到端测试和连续运行稳定性测试。

4.3应急预案及考核标准

TCC系统在线路服务质量监督、路网应急处置、信息共享等方面仍需要很多客户化工作，深入调研业主及使用方需求，协助业主制定服务质量标准、应急处置预案，并组织运营专家

充分讨论和确定，甚至通过实际演练改进系统也是必须的。

4.4系统预留

TCC系统不同于线路设备监控系统，TCC系统在投运后还将面临新建线路各专业的逐步接入，因此在系统设计时就应考虑到系统预留的容量以及在线接入的要求等。

北京TCC系统在网络设计、服务器选型、软件选型、系统设计等方面已充分考虑预留。

另外，对于在线接入，TCC系统设置了测试和培训系统，既可完成新建线路的各专业测试，又可在完成测试并运转稳定后在线导入TCC主系统。

5．北京TCC系统建设成果

5.1系统已接入的各专业信息量

线路\专业

ACC

AFC

BAS

FAS

POW

SIG

单线点数

1号线

305

3279

911

1655

1799

11879

19828

2号线

216

2318

578

479

1088

6375

11054

4号线

323

2732

2258

1307

1071

10694

18385

5号线

311

3243

1637

1769

1308

8675

16943

10号线一期（含奥支）

435

3368

2553

1958

1629

13539

23482

13号线

230

2018

405

267

1499

10617

15036

八通线

150

954

248

218

944

5516

8030

机场线

66

332

347

69

608

4736

6158

总计

2036

18244

8937

7722

9946

72031

118916

5.2系统已完成的画面数量

序号

线路

画面数量

备注

1

1号线

62

2

2号线

53

3

4号线

66

4

5号线

60

5

10号线一期（含奥支）

77

6

13号线

46

7

八通线

37

8

机场线

20

9

信号与视频同步

8

通用画面

10

线路换乘信息

9

通用画面

11

换乘站换乘信息

27

每个换乘站多幅

12

大屏幕专用画面

15

总计

480

5.3系统已完成入库的资料

（1）全路网主要专业施工资料及竣工图纸；

（2）全路网各车站图像资料；

（3）全路网隧道影像视频资料；

（4）轨道交通应急预案资料；

（5）领导、专家及全路网运营人员资料；

等等。

5.4系统功能典型画面

（1）北京市轨道交通路网监测图：

涵盖了北京地铁2015年规划的所有地铁线路，可总体监视整个路网中所有线路的列车、供电、火警、客流等实时信息。

（2）线路信号（SIG）系统监测图：

集成了信号系统、接触轨带电、线路路况、火警等信息，可直观判断列车的位置及列车运行情况，提供基于真实拍摄的视频与信号同步显示功能，便于紧急状态下使用。

（3）线路进线及牵引电力监控（PSCADA）系统图：

高度精简，包括了电力系统最为关键的高压、直流及三轨等设备的状态，便于TCC调度在紧急事件发生时分析使用。

（4）车站平面图：

画面简洁，有效地反映了车站公共区、非公共区、紧急通道等布局，可直接调用摄像机，方便调度人员查看站内情况，可反映进出站客流、AFC运行模式、列车到站、火警区域等实时信息

（5）辅助决策数据库系统：

收集轨道交通路网内的各种信息，包括全线图纸资料、图形图像资料、应急预案资料等。

（6）突发事件处置系统：

显示突发事件列表，突发事件概况，链接辅助决策数据库，提取相关应急预案供参考，并可以进行突发事件回放。

（7）线路设备考核系统：

根据线路运营服务标准，进行线路设备服务状态实时收集及定期进行统计分析，并反馈至各运营主体。

（8）闭路电视监控系统：

集成线路所有CCTV信号，具有高优先级，可在应急事件发生时操作和调用CCTV，作为应急指挥的辅助手段。

6．结束语

作为北京轨道交通路网指挥中心指挥系统核心的北京TCC系统，实现了路网层面的统一调度指挥、统一应急处置、路网信息共享及统一信息发布等，并为商业广告的发布等增值服务提供了平台支持。

北京TCC系统的建设为城市轨道交通指挥中心的功能定位和在城市交通中应发挥的作用进行了积极探索，其成功运营打开了国内其他城市建设轨道交通指挥中心的序幕。

在此，希望其设计和实施的经验能够给大家有力参考。