天津轨道交通运营集团有限公司 天津 300000
摘要：随着经济的不断发展，城市化进程的加快使得城市的各项基础设施逐渐完善。尤其是城市轨道交通技术的发展，让城市居民的生活变得更加便捷。将电力监控系统应用到城市轨道交通的运行过程中，可以进一步提升城市轨道交通的供电质量，保障城市轨道交通安全稳定的运行，这对于当今城市轨道交通的发展以及城市经济的发展都有着深远的影响。下面笔者就对此展开探讨。
关键词：轨道交通；电力监控；监控系统
1 轨道交通及其电力监控系统概述
曾几何时，公交车是城市最主要的交通工具，但随着城市化发展的不断深入，公交车不准时、堵车等弊端逐渐显露出来。在此情况下，轨道交通系统应运而生，根据中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中，城市轨道被定义为“以电能为动力，采取轮轨运输方式的快速、大运动量公共交通的总称”，一般包括地铁、轻轨、单轨以及有轨电车。对于地铁，人们已经耳熟能详，轻轨和有轨电车的常见形态是在城市地平面道路上方（可以是地平面，也可以是加高设计）修建轨道，与地铁一样，列车在轨道上行驶，如重庆的跨座式单轨、沈阳浑南区的有轨电车，对缓解当地交通压力起到了重要作用。城市轨道交通电力监控系统，英文名为SCADA，通常情况下对轨道供电系统中的主变电站、降压变电所以及牵引变电所及其供电设备进行监控，出现突发情况时，及时测量异常数据并对发布相关指令，是一种高度集成的信息化平台。根据目前技术，电力监控系统由控制中心调度系统、变电所内综合自动化系统以及广泛分布的通信信道所组成。设置该系统的主要目的在于实时反映轨道交通供电系统的实时运行状态，出现故障信息时做出应急反应并在能力范围内及时处理，从而保障乘客的生命财产安全。
2城市轨道交通电力监控系统的设计及应用
2.1电力监控系统架构——调度主站系统设计
设计城市轨道交通电力系统结构时，应该充分考虑“监控”和“调度”两方面的功能，通常由“数据采集和监控”系统，即SCADA系统来实现。其中调度主站系统是整个电力监控系统的框架，借助复杂的分布式软件进行构建的同时，必须充分结合城市交通的实际情况。通常来说，进行轨道交通的单相管理时，按照“中央（总控）-车站（分控）”的方式进行共同管理，加上调度主站的现场管理，形成三级控制的管理体系。此种分层分布式的调度主站系统架构设计，虽然复杂，但有利于自动化系统的展开，使城市轨道交通庞大的电力需求得到满足。图1为某市地铁6号线电力监控系统架构示意图，是典型的分层分布式调度主站系统。
.png)
图1 某地铁电力监控系统架构
由图1观察可知，在数据流的运转途径中，城市轨道交通调度主站系统组成如下：数据采集及SCADA服务器、数据库服务器、操作间、WEB服务器，通过冗余的以太网相连。（该地铁线路初始的以太网带宽为100M，经过近年来的发展，带宽已经得到了极大的提升）。通常情况下，数据库服务器需要配置单独操作，而SCA-DA可以与数据采集系统集成到一起，形成SCADA服务器，在调度员界面单独配置机器。其工作流程如下：运用处于隔离状态的数据采集系统，接受所属分级变电站经由通讯系统专用的透明以太网络通道，上传相关信息，经过转化处理后，经由SCADA服务器末端的双网提供给调度主站的其他节电设备。数据库服务器通常是指安装了商用数据库服务器的机械设备，其主要作用是将调度主站系统内的所有通道、厂站、接点、YC等参数存储到指定位置（为了安全，通常选用硬盘），同时还负责将历史数据及相关记录全部转移到硬盘上。为了保证安全，历史服务器冗余需要配置两台。除此之外，为了保证数据库内信息的一致性，可以在其中设置共享磁盘阵列，保证历史数据库中记载的相关数据、内容、记录的真实性，在一些特殊时期，还能够实时保存处理过程中的“描述”型参数。
2.2充分运用RAILSYS铁路运输微观模拟仿真平台
首先必须获得异构计算机及网络的支持。RAILSYS是一种铁路运输微观模拟仿真系统平台，支持多重网络结构下电力监控系统的分布式运行以及加载业务动态，特别是虚拟化的操作系统，能够完全模拟出城市轨道交通的电力监控系统。更令人感到兴奋的是，除了Windows之外，该平台还支持Linux等多种计算机操作系统，目前我国正致力于研发基于Linux的自主操作系统，在一些大型电力控制系统工程中，此种系统相较于Windows具备更大的优势（如便捷性、可操作性等）。其次，在模拟设计电子控制平台化系统时，应该围绕内存的实时关系建立数据库子系统。此举能够保证数据存储中心在同一时间通过网络进行多重访问。不仅如此，在进行平台化设计时，还应该重点考虑轨道信息总线及中间件技术，使相关功能得以实现。设计人员在仿真过程中，必须结合目标路段轨道的实际交通运营情况，充分考虑中间件的接口标准，使实时数据信息等技术得到切实应用[2]。最后，RAILSYS铁路运输微观模拟仿真平台系统可以为轨道交通电子监控系统提供全面的轨道实时应用公共信息总线，模拟出实际运行时的诸多干扰因素，在必要的情况下，还可以采用数学建模的方式，探索解决方案。总体来看，电力监控系统虽然在城市轨道交通中得到了普遍应用，性能也日趋完善，但面对一些意外情况时，缺乏有效的处理方式。此外，对系统进行专业、高效的维修工作依然存在欠缺，基于此，运用RAILSYS铁路运输微观模拟仿真平台，将具备不同专业背景的人才整合到一起进行探讨学习，在整体上获得提高。
3城市轨道交通电力监控系统技术的未来发展前景
3.1新一代城市轨道交通综合信息管理（ISCS）系统
随着城市轨道交通及其电力监控系统深入发展，建立统一的信息集成架构，通过综合性的管理，终将形成新一代城市轨道交通综合信息管理（ISCS）系统。在该系统中，无论是技术水平还是管理质量，均得到了大幅度提高。此外，根据现代电子工程自动化与信息化相结合的原则，其内各项设备的接口方式得到了进一步规范，使电力监控系统内的全部软件资源均能够得到高效率应用。从整体上看，系统的建设、维护成本均得到了有效控制，并且其管理与控制功能实现了有机整合，在技术的不断升级下，还拥有广泛的提升空间。
3.2提升综合监控系统的安全性能
我国城市轨道交通的电力综合监控系统在设计时，没有充分考虑安全问题，特别是针对异常电力信号，无法进行安全等级判断，因而无法做出有效管理。根据上文所述，形成新一代城市轨道交通综合信息管理（ISCS）系统之后，探讨安全保障功能已经成为当务之急。基于此，相关部门在进行综合信息管理（ISCS）系统设计时，参考国际电工委员会发布的IEC61508标准，即《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》[3]，也在制定更加严苛的中国标准，从而使该系统的安全性得到提升。
结束语
综上所述，只有对城市轨道交通的各种运行情况进行实时监控。这样才可以保证城市轨道交通的稳定运行，提升其运行的安全性，这对于城市居民交通需求的满足以及城市经济的良好发展都有着重要意义。
参考文献：
[1] 赵欣健.城市轨道交通电力监控系统的设计及发展 [J].智能建筑与智慧城市，2018（08）：177-178.
[2] 陶旭东.城市轨道交通电力监控系统的设计及发展 [J].科技风，2018（18）：163-165.
[3] 李佑文，褚红健，王志心，等.基于事件驱动机制的城市轨道交通电力监控培训仿真系统设计 [J].现代城市轨道交通，2019（06）：175-179.