趙琛琛 朱曉飛

（南京南瑞集團公司，211106，南京∥工程師）

換乘站在城市軌道交通線網(wǎng)中具有特殊地位和作用。隨著城市軌道交通網(wǎng)絡化的發(fā)展，換乘站的主體結構和監(jiān)控功能設計成為影響線網(wǎng)效率和安全性的關鍵因素，其影響主要表現(xiàn)在設施協(xié)調、客運組織、信息共享、線間聯(lián)動等方面。其中，換乘站節(jié)點的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）平臺結構和系統(tǒng)功能必須滿足正常情況下各線路相對獨立運營管理，災害情況下實現(xiàn)統(tǒng)一調度和指揮的運營需求。

1 工程概述

西安地鐵3號線全長50.5km，共設車站32座，分兩期建設。3號線一期工程為魚化寨至保稅區(qū)段，線路全長39.15km，共設車站26座（19座地下車站、7座高架車站，其中換乘站6座）。另設車輛段及綜合維修基地、停車場各1座?？刂浦行呐c1、2號線合設。

3號線一期工程中的6座換乘站分別為科技路站（與規(guī)劃6號線換乘）、小寨站（與2號線換乘）、大雁塔站（與規(guī)劃4號線換乘）、青龍寺站（與規(guī)劃5號線換乘）、咸寧站（與規(guī)劃6號線換乘）和通化門站（與地鐵1號線換乘）。根據(jù)設計規(guī)劃，為方便運營管理，3號線換乘站和其換乘線路的ISCS分別設置，以實現(xiàn)各自車站級ISCS功能。換乘站各相關子系統(tǒng)根據(jù)換乘車站各線路建設時間的先后次序等因素，采用分別設計或子系統(tǒng)合設等方式設置。3號線換乘站ISCS及相關系統(tǒng)設計規(guī)劃如表1所示。

表1 西安地鐵3號線換乘車站ISCS設計

2 換乘站ISCS結構設計

2.1 設置原則

換乘站在地鐵系統(tǒng)中的地位非常特殊。從土建角度看，換乘站是一個建筑整體，發(fā)生災害時，整個車站的防災設備需要統(tǒng)一調度；從地鐵運營角度看，換乘站是多條地鐵線路的節(jié)點站，車站發(fā)生火災時對各線均有影響，須各條線路共同管理。因此，換乘站ISCS的設置對地鐵運營至關重要。

換乘站的換乘方式大致分為站臺換乘、站廳換乘、通道換乘、節(jié)點換乘、混合換乘及站外換乘等。換乘布局包括并列式、行列式、十字型、T型、L型、H型等。根據(jù)建設周期和換乘方式的不同，ISCS設置原則如下：

（1）同期建設，共用站廳、站臺層公共區(qū)：建議車控室、ISCS合設。

（2）同期建設，站臺、站廳分設或站廳層有換乘公共區(qū)：建議車控室、ISCS分設，正常情況下各線路獨立運營，災害情況下實現(xiàn)聯(lián)動功能。

（3）分期建設，共用站廳、站臺層公共區(qū)：建議車控室、ISCS由原線路擴容，為后建線路提供接口條件。

（4）分期建設，站臺、站廳分設或站廳層有換乘公共區(qū)：建議車控室、ISCS分設，正常情況下各線路獨立運營，災害情況下實現(xiàn)聯(lián)動功能。

地鐵3號線的6座換乘站中，除小寨站為分期建設外，其它5座車站均為同期建設。同時，該6座車站均采用車站上下立交的T型站廳換乘布局，站臺分線設置，站廳通過各線的換乘集散廳和過道相連，故ISCS采用分線設置方式。

2.2 管理界面

地鐵機電系統(tǒng)中，除了牽引供電、屏蔽門（PSD）、信號及專用通信（如傳輸、專用電話等）必須各線分設外，換乘站的其他系統(tǒng)設計應根據(jù)換乘方式和運營管理需求，在確保運營安全、方便運營管理的前提下遵循資源共享的設置原則。換乘站機電設備系統(tǒng)遵循的設置原則如下：需要納入同一運營管理主體管理的設備系統(tǒng)，應盡可能各個換乘線路合設，即按照相同標準統(tǒng)一建設，以便設備的維修操作及管理標準統(tǒng)一；不同運營管理主體管理的設備系統(tǒng)及相關設施，各個換乘線路應盡可能分設，以便管理界面清晰。如果相互之間職責和管理界面不清，不僅會降低管理效率，還會因特殊情況下應急處置不當，導致人身及財產損失，甚至發(fā)生災難性后果。

西安地鐵3號線各換乘站有下述共性：各換乘線路在本站共享站廳層，站廳合并或通過換乘集散廳連接；站臺層空間完全分開，各線路通過電梯垂直換乘或通過站廳平行換乘。在該換乘空間條件下，需要確定本站的運營管理主體單位，由主體單位負責站廳公共區(qū)及本線路站臺層的運營管理，非運營管理主體單位則負責其所轄線路站臺層工作。西安地鐵目前開通以及在建的地鐵線路均歸屬同一運營公司管理，因此不存在運營管理界面拆分的問題。

2.3 平臺設置方案

結合換乘站ISCS的設置原則、運營管理界面劃分，以及由管理界面決定的設備歸屬、系統(tǒng)設置方式等因素，換乘站ISCS的平臺集成系統(tǒng)方案如下：

方案一：將換乘車站定位為一個完整的車站，同期設計、同期施工。在先開通的線路中設置一套ISCS，將該換乘車站的每一個弱電系統(tǒng)統(tǒng)一接入本站的綜合監(jiān)控平臺。該站ISCS同時接入本線控制中心和后建線路控制中心。該方案把所有與運營有關的系統(tǒng)功能整合在一個人機界面上。

方案二：設計初衷大體與方案一一致，合設一套ISCS，二者的區(qū)別是弱電系統(tǒng)必須按線分別設立。先建線路設置ISCS時，需預留與后建線路相關系統(tǒng)的接口條件，以集成互聯(lián)本線和換乘線所屬的機電系統(tǒng)。

方案三：不同線路獨立設置ISCS，機電系統(tǒng)根據(jù)車站換乘形式、運營管理模式和車站建設時序等因素，同期設計、施工，全站統(tǒng)一設置。合設的深度集成子系統(tǒng)（如BAS、FAS）以兩種方式接入ISCS：① 以集成方式接入先期建設線路，負責全部監(jiān)控；以互聯(lián)方式接入后建換乘線路，僅負責設備監(jiān)視。② 以集成方式接入先后建設的換乘線路，按照劃分的運營屬地原則，由ISCS設置相應的控制權限，實現(xiàn)對各自監(jiān)控所轄范圍內的設備實施控制，對非所轄范圍內設備實施監(jiān)視。同時交互報警信息，實現(xiàn)跨線聯(lián)動功能。

方案四：不同線路獨立設置ISCS，機電系統(tǒng)根據(jù)車站換乘形式、運營管理模式和車站建設時序等因素，按線分別設置，接入各自對應的車站級ISCS，由各線ISCS對接入子系統(tǒng)范圍內的設備實施監(jiān)控。按線路分設的子系統(tǒng)通過接口，交互實時狀態(tài)和報警信息，從而實現(xiàn)跨線聯(lián)動。

根據(jù)3號線換乘站的換乘方式，有條件進行換乘站主體車站的同期建設，且換乘線路隸屬于同一運營公司管理，機電系統(tǒng)完全具備同期設計、合并設置的條件。因此，3號線換乘站平臺集成方案，除2、3號線換乘的小寨站采用方案四外，其它均采用了方案三。

3 換乘站ISCS功能設計

3.1 換乘站子系統(tǒng)互傳信息

換乘線路分設子系統(tǒng)或合設子系統(tǒng)僅接入一條線路的ISCS時，需要通過接口向鄰站轉發(fā)的信息大致如下（具體信息將根據(jù)運營需求調整）：

PSCADA：400VⅠ／Ⅱ段饋線開關位置、狀態(tài)（如低壓設備供電有引自鄰線400V開關柜回路的）。

BAS：通風大系統(tǒng)、通風小系統(tǒng)、照明（正常、廣告、導向、應急、區(qū)間）、給排水、電扶梯、電保溫、水系統(tǒng)、空調、模式、傳感器等信息。

FAS：火警總信號、防煙分區(qū)火警、氣滅區(qū)火警、區(qū)間手報、專用排煙風機狀態(tài)等信息。

PSD：門控單元故障（通信、電源、監(jiān)視系統(tǒng)）、就地控制盤、IBP盤、滑動門、端門、應急門以及司機門狀態(tài)和報警等信息。

AFC（自動售檢票）：運營模式、各類閘機狀態(tài)等信息。

CCTV（閉路電視）：換乘公共區(qū)域攝像機（增加視頻分配器，轉發(fā)視頻圖像）的視頻信息。

ATS（列車自動監(jiān)控）：軌道占用超時信息。

3.2 換乘站聯(lián)動功能

3.2.1 火災聯(lián)動

換乘站發(fā)生火災時，與該站相關的幾條線均進入火災運行模式。同樣，與換乘站相鄰的某線路區(qū)間發(fā)生火災時，相關線路亦進入火災運行模式?；馂哪Ｊ较拢現(xiàn)AS聯(lián)動BAS、ISCS、ACS（門禁系統(tǒng)）、AFC，通過ISCS聯(lián)動CCTV、PA（廣播）、PIS（乘客信息系統(tǒng)）、PSD等。如圖1所示。

圖1 換乘站發(fā)生火災時各系統(tǒng)聯(lián)動邏輯圖

FAS分設：通道換乘車站各線FAS由各線設置并負責管理；若換乘車站雖同期設計但因建設周期相距較長未能同期施工，F(xiàn)AS也按各線的管轄范圍進行設置。此時，由多個系統(tǒng)完成整個車站的防災報警和防災設施的聯(lián)動控制，換乘接口可采用站級或中央級。正常工況時，ISCS通過本線路的集成接口和換乘線路的互聯(lián)接口，監(jiān)控本線路設備，監(jiān)視鄰線設備運行狀態(tài)和報警信息。當車站或區(qū)間相應區(qū)域內發(fā)生火災報警時，所屬線路FAS工作站收到火災報警信息后，本線路各系統(tǒng)按圖1執(zhí)行消防聯(lián)動和綜合監(jiān)控聯(lián)動；同時，通過換乘接口，鄰線接收到線路火警信息，鄰線各系統(tǒng)按圖1執(zhí)行消防聯(lián)動和綜合監(jiān)控聯(lián)動。

FAS合設：同廳或同臺換乘車站按照建筑個體設置一套FAS系統(tǒng)，區(qū)間和折返線的FAS按照線路劃分設置。由先開通線路設置FAS主控制器，并以先開通車站控制室作為車站的消防值班室；后開通線路設FAS區(qū)域控制器，與FAS主控制器連接，或設單獨的報警回路接入FAS主控制器。各線FAS需設置接口傳遞火災信息，由一個系統(tǒng)完成防災報警和防災設施的聯(lián)動控制。

BAS分設：通道換乘車站各線BAS由各線設置并負責管理，若換乘車站雖同期設計但因建設周期相距較長未能同期施工，BAS也按各線的管轄范圍進行設置。由多個系統(tǒng)配合FAS完成整個車站的消防聯(lián)動控制。換乘接口可采用站級或中央級。正常工況時，ISCS通過本線路的集成接口和換乘線路的互聯(lián)接口，監(jiān)控本線路設備，監(jiān)視鄰線設備運行狀態(tài)和報警信息。當車站或區(qū)間相應區(qū)域內發(fā)生火災報警時，所屬線路FAS工作站收到火災報警信息后，分別聯(lián)動本線路BAS和鄰線BAS系統(tǒng)。各線BAS系統(tǒng)按照相應的火災模式啟停通風、照明、電扶梯等設備。

BAS合設：同廳或同臺換乘車站按照建筑個體設置一套BAS系統(tǒng)，區(qū)間和折返線的BAS按照線路劃分設置。由先開通線路設置BAS可編程邏輯控制（PLC）主控制器，后開通線路BAS設置遠程I／O模塊箱，通過通信總線接入主控制器。各線BAS需設置接口，交互設備狀態(tài)和控制指令，從而由一個系統(tǒng)完成與FAS的消防聯(lián)動控制。

3.2.2 阻塞聯(lián)動

當換乘站相關線路的區(qū)間發(fā)生列車阻塞或其它事故時，可能需要兩個或以上線路的通風系統(tǒng)配合完成區(qū)間的阻塞通風，此時需要啟動換乘站相關線路的阻塞聯(lián)動。當兩條換乘線路是接駁貫通運營時，該需求尤為突出。阻塞聯(lián)動邏輯圖如圖2所示。

圖2 換乘站相關線路區(qū)間發(fā)生阻塞時各系統(tǒng)聯(lián)動邏輯圖

BAS分設：換乘站某條線路的ISCS檢測到該線路ATS的阻塞報警信號后，通過換乘接口將該阻塞報警轉發(fā)至鄰線ISCS。各線ISCS根據(jù)阻塞執(zhí)行模式的定義，以自動或半自動方式啟動相應阻塞聯(lián)動。各線ISCS聯(lián)動所接線路BAS系統(tǒng)啟動阻塞通風模式，同時聯(lián)動各自PA、PIS、CCTV等相關系統(tǒng)。

BAS合設：BAS按照整站設計施工時，由一個系統(tǒng)完成阻塞聯(lián)動時的模式下發(fā)和相關通風設備啟動。當某條線路的ISCS檢測到該線路ATS的阻塞報警信號后，通過換乘接口將該阻塞報警轉發(fā)至鄰線ISCS，聯(lián)動PA、PIS、CCTV等相關系統(tǒng)。

4 換乘站ISCS接口設計

由于西安地鐵已建、在建和規(guī)劃線路均設置ISCS，不存在綜合監(jiān)控與分立系統(tǒng)間接口，因此僅考慮兩線ISCS間的接口設計。根據(jù)子系統(tǒng)是否分設、子系統(tǒng)間是否具有軟硬件互聯(lián)能力等因素，兩線ISCS間的接口可采取四類接口方案（見圖3）。

圖3 換乘站ISCS接口設計

4.1 子系統(tǒng)分設

小寨站是西安地鐵2號線和3號線換乘站，根據(jù)表1中換乘站系統(tǒng)設計方案，換乘車站ISCS集成系統(tǒng)PSCADA、BAS、FAS采用兩線分設。

方式一：子系統(tǒng)互聯(lián)。當換乘站各線路ISCS接口子系統(tǒng)具有軟硬件互聯(lián)能力時，可以采用子系統(tǒng)直接互聯(lián)，再通過各線前端處理器（FEP）與車站ISCS（SISCS）接口，向SISCS提供換乘站子系統(tǒng)的全部信息。如圖3方式①。采用這種方式監(jiān)控時，對各線路SISCS的軟硬件無需改動，僅需進行數(shù)據(jù)庫和畫面組態(tài)工作。

方式二：子系統(tǒng)和FEP互聯(lián)。當換乘站各線路ISCS接口子系統(tǒng)無互聯(lián)能力時，可通過各線FEP接入鄰線子系統(tǒng)。如圖3方式②。該方案接線較為復雜，同時需要對各線FEP擴展相應的硬件接口，并進行接口軟件開發(fā)。

方式三：SISCS的FEP互聯(lián)。通過各線路SISCS的FEP互聯(lián)實現(xiàn)信息交換和共享。如圖3方式③。該方案接口清晰，不涉及單個子系統(tǒng)，是車站級的數(shù)據(jù)交換。各線FEP需進行接口軟件開發(fā)，適用于不同廠家的SISCS互聯(lián)。

方式四：SISCS－SISCS互聯(lián)。是站級SISCS服務器層級互聯(lián)方案。不同廠家的SISCS間采用該互聯(lián)方式時，可分別在其SISCS出口加設接口服務器實現(xiàn)互聯(lián)。該方式可簡化為在雙方車站服務器上加裝獨立網(wǎng)卡，從而互聯(lián)實現(xiàn)信息共享。同廠家SISCS間則可直接互聯(lián)SISCS車站以太網(wǎng)交換機。如圖3方式④。采用該方式時，需做好網(wǎng)絡隔離，防止交互信息以外的其它數(shù)據(jù)串擾。

4.2 子系統(tǒng)合設

根據(jù)西安地鐵3號線規(guī)劃設計，除小寨站外，其它5座換乘站的BAS和FAS按一套系統(tǒng)設計，在3號線建設時同期實施。該情況下，上述換乘線路間ISCS系統(tǒng)的接口方式同樣適用，僅相關子系統(tǒng)由兩線分設模式變?yōu)楹显O模式，不再贅述。

5 結語

城市軌道交通逐漸進入網(wǎng)絡化運行階段，其ISCS也必須適應于線網(wǎng)運行的需要。換乘站ISCS設計有別于普通車站，必須站在線網(wǎng)層面進行思考和規(guī)劃，只有這樣，才能充分發(fā)揮換乘站的特殊作用，使ISCS功能更好地適應并滿足線網(wǎng)運行模式的需要。

［1］GB 50636—2010城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范［S］.

［2］魏曉東.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術［M ］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［3］西安市地下鐵道有限責任公司.西安地鐵3號線一期工程（魚化寨－保稅區(qū)）綜合監(jiān)控系統(tǒng)招標文件［G］.西安：西安市地下鐵道有限責任公司，2013.

［4］姚國華，張寧.張曉軍.城市軌道交通換乘站綜合監(jiān)控平臺的構建［J］.城市軌道交通研究，2011（1）：66.

［5］張文澗.地鐵換乘車站運營管理界面及機電設備系統(tǒng)設置原則分析［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2010（1）：45.

［6］高軍章，趙曄飛.換乘站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建設探討［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2009（4）：24.

［7］楊保東，孫靜.北京軌道交通換乘站通信系統(tǒng)資源共享［J］.都市快軌交通，2011（5）：58.

［8］劉學軍.地鐵換乘行為及換乘站布置選型［J］.城市軌道交通研究.2006（8）：25.