轨道交通综合监控多线AFC接入协议(一)

详细内容

1 引言
在轨道交通领域,目前国内的一线城市,如:北京、上海、广州、深圳等已各自建成并投运了十数条地铁线路;二线城市,如:南京、重庆、武汉、西安等也已建成或即将建成2-3条地铁线路,与全国各主要城市内现在和未来不断增加的轨道交通线路随之而来的是,各城市内不同时期建成的地铁线路的专业系统之间的信息交互问题。目前,解决这一问题只能通过开发多线信息接入接口来实现。
综合监控系统(Integrated Information Management System)监视并控制全线多个专业系统,如自动售检票系统(AFC)、列车监视系统(ATS)、门襟系统(ACS)、环境与设备监视系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、电力监视系统(PSCADA)等等的主要设备信息和重要报警信息(监视功能),并进行联动(控制功能)[1]。
自动售检票系统(Automatic Fare Collection) 显示全线AFC系统运营状况,可实时监视全线各车站AFC系统的进出站闸机、自动售票机、自动充值验票机的运行状态及报警信息、更新显示客流统计数据等。
轨道交通领域内不同设备厂家之间的接口通讯,通常情况下,信息传输量相对较小的子系统(如:时钟系统CLK、广播系统PA、屏蔽门系统PSD等)的接口,其数据流量不大,可以采用专有协议进行通讯;而对于那些信息传输量相对较大的子系统(如:电力监控系统PSCADA、环境监控系统BAS、火灾报警系统FAS等)的接口,其数据流量较大,可以采用扩展MODBUS、扩展IEC104等标准协议进行通讯。
由于南京地铁2号线和南京地铁1号线南延线的自动售检票系统(AFC)与南京地铁1号线自动售检票系统(AFC)在建设时间、供货厂家、通讯接口上均有很大不同,为综合解决同一城市不同地铁线路自动售检票系统(AFC)与地铁控制中心综合监控系统(IMS)之间大规模数据传输的问题,必须开发新的特殊接口协议。本文详细介绍了此种特殊接口协议方案的实现方式。

2 协议接口功能概述
南京地铁在控制中心综合监控机房设置了综合监控系统(IMS)的核心设备,在控制中心票卡清机房设置了自动售检票系统(AFC)的核心设备,其中,控制中心综合监控机房综合监控系统(IMS)监控南京地铁2号线、南京地铁1号线南延线系统设备,控制中心票卡清机房自动售检票系统(AFC)监控南京地铁1号线、南京地铁2号线、南京地铁1号线南延线系统设备。
综合监控系统(IMS)在通过冗余双以太网与自动售检票系统(AFC)在控制中心连接,从而分别接入南京地铁1号线、南京地铁2号线、南京地铁1号线南延线的自动售检票系统(AFC)信息。

综合监控系统(IMS)与自动售检票系统(AFC)在监控对象和功能上差异较大:综合监控系统(IMS)监控地铁全线各个子系统的主要设备工作状态和重要告警信息,并进行相关必要的联动控制;而自动售检票系统(AFC)只需监视自身设备,但必须显示全部设备信息和全部告警。
由于综合监控系统(IMS)面对的是3条地铁线路(南京地铁1号线、南京地铁2号线、南京地铁1号线南延线)的自动售检票系统(AFC),协议中必须包含线路号、车站号、设备号、各站客流量等重要信息的描述,以便各车站、各设备之间互相区别。
总体设计思路:在物理连接上,综合监控系统(IMS)方面采用冗余以太网与自动售检票系统(AFC)单服务器互连;在进行协议通讯时,采用了哈希方程和稀疏矩阵处理和存储自动售检票系统(AFC)实时上传的大量数据,在综合监控系统(IMS)后台接口程序方面,分别将南京地铁1号线、南京地铁2号线、南京地铁1号线南延线的实时数据创建在不同的数据存储空间里,通过不同的数据表向综合监控系统(IMS)后台发送接口程序处理得到的各线自动售检票系统设备最新数据,并实时显示在综合监控系统(IMS)的人机界面上,供地铁用户监控使用。

协议接口采用标准TCP/IP协议,采用两层C/S协议,IMS作为服务端,A作为客户端。IMS作为A/IMS间通讯的服务器,负责接手AS发送的实时设备监控信息和客流信息,IMS采用双机方式为AS的信息上传提供不间断的服务。AS作为A/IMS间通讯的客户端,负责向IMS上送实时的设备监控信息和客流信息,IMS采用双机方式接收A上传的信息,在任何一台发送宕机故障时,A应能自动查找仍能正常工作的服务器,并向其发送信息。

3 报文格式及编码
3.1 基本报文格式
3.1.1 应用协议数据单元(APDU)
本协议定义了统一的APDU,通讯双方均采用该结构进行交互: