城市轨道交通系统信息共享平台

　　在城市轨道交通中，各业务子系统如SCADA（监控和数据采集）、EMCS（电力和机械控制系统）、FAS（防灾报警系统）、ATC（列车自动控制）和AFC（自动售检票）等虽然都不同程度地应用了计算机技术和网络技术，但是每个系统的网络结构、服务器和操作站等都各自独立，是一个个的信息孤岛（Infor-mation-island）。各系统间的联络比较困难且成本较高，难于实现信息互通、资源共享。在这种情况下，要实现城市轨道交通运营的协调统一管理，不得不加入人工干预，这样就降低了可靠性、响应性和运营效率。为此，应实现城市轨道交通各运行子系统的自动化以及总系统的协调调度自动化，从而提高运行管理和运营质量，降低运行成本。

　　随着网络技术的发展和实际的需要，这些孤立的系统要求集成运行，以实现信息共享，提高整个系统的效率。为此，亟待建设信息共享平台。

　　一、信息共享平台的基本功能

　　城市轨道交通系统综合信息的用户大体可以分为政府决策人员、运输企业管理人员、科研人员和乘客等。各种用户对信息的需求虽有明显的差异，但他们对细节数据的需求量很少，多数是对整个系统或某几个系统的综合信息的需求。这就要求信息共享平台具备以下几个方面的功能:

　　数据的抽取和初步处理。由于不同系统中采用的数据各不相同，因此必须经过数据转换、重新组织和规范化后再存入数据仓库中，然后形成统一格式的明细数据。因此，数据抽取将负责从不同的业务子系统中提出所需存储的数据，并加以净化、转换，然后装载到数据仓库中;同时按照不同的汇总粒度计算出不同级别的综合数据，并且加上相应的时间戳。

　　数据的集成与融合。由于历史和技术的原因，城市轨道交通中每个业务子系统都有自己的数据库管理系统以及建立在系统上的不同类型的数据库。各个成员数据库中的模式可能用不同的数据模型表达，此外还存在着由约束引起的差异和语义引起的差异。如何将成员数据库中的数据按照统一的模式进行集成，是信息共享平台最重要的研究内容，也是其最重要的功能。

　　数据存储与组织。信息共享平台将为不同的监控信息系统提供服务，而这些信息系统对数据的要求存在差异，因此，信息共享平台在数据组织方面形成多级粒度存储数据;同时依据数据存取的相关性形成多种分割。

　　辅助决策支持功能。每个专业系统数据库都只对专业系统人员使用，实现的功能比较直接，所存储的数据都是操作型的数据。这些都只是纯粹的、零散的数据，与供决策部门、用户及交通管理人员使用的知识型数据有一定程度的差别。信息共享平台可以展示各种报表和图形，使查询系统性能大大提高。人工智能方法应用在知识获取上，可以使各级决策部门和管理部门对历年的运输数据进行深入分析，为决策提供支持。

　　信息发布功能。对外实现数据共享是信息平台的最终目的。它是各种用户访问平台的门户，是平台提供服务的方式。为提高信息发布的质量，便于用户主动地获得所需的信息，不仅要采用传统的信息发布模型（即用户通过搜索固定的信息发布设备，从大量信息中筛选出所需的信息），还要通过信息的深层次加工，通过各种信息传播方式主动地提供用户感兴趣的信息。如用户能通过移动设备实时查询到动态的、最新的交通信息，或主动将用户感兴趣的信息放到互联网上，实现信息的主动发送。这样不仅节省了用户的大量时间，而且可以避免重要的信息被遗漏。

　　为了将各个系统联系在一起，还须分析城市轨道交通系统各个业务子系统的结构特征。

　　二、各业务子系统的结构特征

　　城市轨道交通业务子系统大体可分为SCADA、AFC、EMCS、FAS、ATC和基本骨干网。每个系统的构成都有各自的特征。

　　SCADA系统。目前SCADA系统发展方向是开放式监控系统，主要特征是采用互联网、自律分布系统、OPC（OLEforProcessControl）、面向对象、组件及JAVA技术。核心技术是OPC技术。OPC是一个工业标准，它定义了应用微软操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。OPC规范以OLE/DCOM（对象连接与嵌入/分布式组件对象模型）为技术基础，支持TCP/IP等网络协议。其宗旨是在Microsoft分布式组件对象模型DCOM和ActiveX技术的基础上开发的开放的和互操作标准。

　　SCADA系统中比较流行的组态软件是Intellu-tion公司的组态软件FIX，工业标准数据交换规约如DDE和ODBCSQL存取FIX采集数据的功能，操作系统一般为Windows或者UNIX，采用的数据库系统通常为Sybase或SQLServer。它与外部系统通过光纤、光纤收发器和交换机等组成的以太网络TCP/IP协议传输数据，通过OPC接口方便地对现场数据进行管理。

　　AFC系统。AFC系统集计算机、网络通讯、自动控制、大型数据库等多项技术于一体，技术含量高、设备复杂，智能化和信息化程度要求高。系统的监视、控制、管理核心是中央计算机系统。服务器通常采用UNIX操作系统、至少是Windows2000Server，数据库系统为Oracle或Sybase。车站与中央计算机系统采用以太网实现信息的交换，传输媒介采用光纤，传输方式为OTN（开放传输网络）或SDH（同步数字分级结构），通信协议为TCP/IP。

　　EMCS系统。EMCS系统的数据采集、监控和人机界面采用组态开发软件，采用现场总线的组态和设置来实现监控站和PLC（可编程逻辑控制器）之间的直接通信，实现不同系统之间的数据交换。该系统监控全线各车站的通风、冷水机组、屏蔽门、电梯、自动扶梯和照明等设备的运行状态，接受各车站典型测试点的温度、湿度、CO2浓度等环境参数，并提供事故报警。EMCS的控制中心与中央ATS（列车自动监控系统）接口，接收列车在隧道滞留的位置信息;与MCS（中央时钟系统）接口，接收主时钟信息，统一系统全线时钟;与FAS留有接口，在发生灾害时将环控系统切换到灾害模式运行。虽然监控工作站与管理中心的网络拓扑结构存在C-Bus、Genuis总线、双环网及令牌网等多个类型，但是一般车站局域网采用以太网，通信协议采用TCP/IP协议，传输介质为光缆，车站局域网与EMCS广域网通过通信转换接口连接。也就是说，系统与外部系统通信一般都是基于TCP/IP协议的以太网方式。

　　FAS系统。FAS为二级监控系统，由设置在控制中心的图形监视PC机和火灾自动报警系统以及联系这两者的通信环网构成。其通信网络采用FAS专用的光纤网络，并为了提高传输的可靠性采用站间跳接方式组成双环拓扑结构的对等式环网。控制中心配置监控主机和备用机，一般都是高性能的PC机或工业级计算机。操作系统一般都采用Windows。防灾中心通过局域网和其他系统进行信息交换。

　　ATS系统。ATS系统是整个城市轨道交通系统的运营核心，负责监视和控制线路中所有列车的运行状态。ATS系统由一个位于控制中心的远程监控系统以及每个车站的现场设备组成，采用基于工作站或工控机的计算机设备，冗余的ATS服务器，通用的监控工作站，冗余的通信接口，冗余的双以太网，采用UNIX或WindowsNT以上的操作系统。

　　由上述分析可知，各个子系统运行在不同的硬件和操作系统平台的环境下，且可能采用不同的语言和软件技术。所以，信息共享平台应采用分布式组件技术和开放式数据库互连技术等进行构建。

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