城市軌道交通系統信息共享平臺

　　在城市軌道交通中，各業務子系統如SCADA（監控和數據采集）、EMCS（電力和機械控制系統）、FAS（防災報警系統）、ATC（列車自動控制）和AFC（自動售檢票）等雖然都不同程度地應用了計算機技術和網絡技術，但是每個系統的網絡結構、服務器和操作站等都各自獨立，是一個個的信息孤島（Infor-mation-island）。各系統間的聯絡比較困難且成本較高，難于實現信息互通、資源共享。在這種情況下，要實現城市軌道交通運營的協調統一管理，不得不加入人工干預，這樣就降低了可靠性、響應性和運營效率。為此，應實現城市軌道交通各運行子系統的自動化以及總系統的協調調度自動化，從而提高運行管理和運營質量，降低運行成本。

　　隨著網絡技術的發展和實際的需要，這些孤立的系統要求集成運行，以實現信息共享，提高整個系統的效率。為此，亟待建設信息共享平臺。

　　一、信息共享平臺的基本功能

　　城市軌道交通系統綜合信息的用戶大體可以分為政府決策人員、運輸企業管理人員、科研人員和乘客等。各種用戶對信息的需求雖有明顯的差異，但他們對細節數據的需求量很少，多數是對整個系統或某幾個系統的綜合信息的需求。這就要求信息共享平臺具備以下幾個方面的功能:

　　數據的抽取和初步處理。由于不同系統中采用的數據各不相同，因此必須經過數據轉換、重新組織和規范化后再存入數據倉庫中，然后形成統一格式的明細數據。因此，數據抽取將負責從不同的業務子系統中提出所需存儲的數據，并加以凈化、轉換，然后裝載到數據倉庫中;同時按照不同的匯總粒度計算出不同級別的綜合數據，并且加上相應的時間戳。

　　數據的集成與融合。由于歷史和技術的原因，城市軌道交通中每個業務子系統都有自己的數據庫管理系統以及建立在系統上的不同類型的數據庫。各個成員數據庫中的模式可能用不同的數據模型表達，此外還存在著由約束引起的差異和語義引起的差異。如何將成員數據庫中的數據按照統一的模式進行集成，是信息共享平臺最重要的研究內容，也是其最重要的功能。

　　數據存儲與組織。信息共享平臺將為不同的監控信息系統提供服務，而這些信息系統對數據的要求存在差異，因此，信息共享平臺在數據組織方面形成多級粒度存儲數據;同時依據數據存取的相關性形成多種分割。

　　輔助決策支持功能。每個專業系統數據庫都只對專業系統人員使用，實現的功能比較直接，所存儲的數據都是操作型的數據。這些都只是純粹的、零散的數據，與供決策部門、用戶及交通管理人員使用的知識型數據有一定程度的差別。信息共享平臺可以展示各種報表和圖形，使查詢系統性能大大提高。人工智能方法應用在知識獲取上，可以使各級決策部門和管理部門對歷年的運輸數據進行深入分析，為決策提供支持。

　　信息發布功能。對外實現數據共享是信息平臺的最終目的。它是各種用戶訪問平臺的門戶，是平臺提供服務的方式。為提高信息發布的質量，便于用戶主動地獲得所需的信息，不僅要采用傳統的信息發布模型（即用戶通過搜索固定的信息發布設備，從大量信息中篩選出所需的信息），還要通過信息的深層次加工，通過各種信息傳播方式主動地提供用戶感興趣的信息。如用戶能通過移動設備實時查詢到動態的、最新的交通信息，或主動將用戶感興趣的信息放到互聯網上，實現信息的主動發送。這樣不僅節省了用戶的大量時間，而且可以避免重要的信息被遺漏。

　　為了將各個系統聯系在一起，還須分析城市軌道交通系統各個業務子系統的結構特征。

　　二、各業務子系統的結構特征

　　城市軌道交通業務子系統大體可分為SCADA、AFC、EMCS、FAS、ATC和基本骨干網。每個系統的構成都有各自的特征。

　　SCADA系統。目前SCADA系統發展方向是開放式監控系統，主要特征是采用互聯網、自律分布系統、OPC（OLEforProcessControl）、面向對象、組件及JAVA技術。核心技術是OPC技術。OPC是一個工業標準，它定義了應用微軟操作系統在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數據的方法。OPC規范以OLE/DCOM（對象連接與嵌入/分布式組件對象模型）為技術基礎，支持TCP/IP等網絡協議。其宗旨是在Microsoft分布式組件對象模型DCOM和ActiveX技術的基礎上開發的開放的和互操作標準。

　　SCADA系統中比較流行的組態軟件是Intellu-tion公司的組態軟件FIX，工業標準數據交換規約如DDE和ODBCSQL存取FIX采集數據的功能，操作系統一般為Windows或者UNIX，采用的數據庫系統通常為Sybase或SQLServer。它與外部系統通過光纖、光纖收發器和交換機等組成的以太網絡TCP/IP協議傳輸數據，通過OPC接口方便地對現場數據進行管理。

　　AFC系統。AFC系統集計算機、網絡通訊、自動控制、大型數據庫等多項技術于一體，技術含量高、設備復雜，智能化和信息化程度要求高。系統的監視、控制、管理核心是中央計算機系統。服務器通常采用UNIX操作系統、至少是Windows2000Server，數據庫系統為Oracle或Sybase。車站與中央計算機系統采用以太網實現信息的交換，傳輸媒介采用光纖，傳輸方式為OTN（開放傳輸網絡）或SDH（同步數字分級結構），通信協議為TCP/IP。

　　EMCS系統。EMCS系統的數據采集、監控和人機界面采用組態開發軟件，采用現場總線的組態和設置來實現監控站和PLC（可編程邏輯控制器）之間的直接通信，實現不同系統之間的數據交換。該系統監控全線各車站的通風、冷水機組、屏蔽門、電梯、自動扶梯和照明等設備的運行狀態，接受各車站典型測試點的溫度、濕度、CO2濃度等環境參數，并提供事故報警。EMCS的控制中心與中央ATS（列車自動監控系統）接口，接收列車在隧道滯留的位置信息;與MCS（中央時鐘系統）接口，接收主時鐘信息，統一系統全線時鐘;與FAS留有接口，在發生災害時將環控系統切換到災害模式運行。雖然監控工作站與管理中心的網絡拓撲結構存在C-Bus、Genuis總線、雙環網及令牌網等多個類型，但是一般車站局域網采用以太網，通信協議采用TCP/IP協議，傳輸介質為光纜，車站局域網與EMCS廣域網通過通信轉換接口連接。也就是說，系統與外部系統通信一般都是基于TCP/IP協議的以太網方式。

　　FAS系統。FAS為二級監控系統，由設置在控制中心的圖形監視PC機和火災自動報警系統以及聯系這兩者的通信環網構成。其通信網絡采用FAS專用的光纖網絡，并為了提高傳輸的可靠性采用站間跳接方式組成雙環拓撲結構的對等式環網。控制中心配置監控主機和備用機，一般都是高性能的PC機或工業級計算機。操作系統一般都采用Windows。防災中心通過局域網和其他系統進行信息交換。

　　ATS系統。ATS系統是整個城市軌道交通系統的運營核心，負責監視和控制線路中所有列車的運行狀態。ATS系統由一個位于控制中心的遠程監控系統以及每個車站的現場設備組成，采用基于工作站或工控機的計算機設備，冗余的ATS服務器，通用的監控工作站，冗余的通信接口，冗余的雙以太網，采用UNIX或WindowsNT以上的操作系統。

　　由上述分析可知，各個子系統運行在不同的硬件和操作系統平臺的環境下，且可能采用不同的語言和軟件技術。所以，信息共享平臺應采用分布式組件技術和開放式數據庫互連技術等進行構建。

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