浅谈城市轨道交通BAS系统的发展:浅谈城市轨道交通信号系统
时间：2020-03-26 07:36:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
中图分类号：U29 文献标识码：A 文章编码：1003-2738（2011）11-0022-01 摘要：介绍现阶段BAS系统的结构和构成，探讨BAS系统的标准化设计、系统优化方法及系统评价方法，以摆脱其在发展过程中所面临的技术问题，实现可持续发展。
关键词：城市轨道交通；BAS系统；问题；发展
一、引言
随着我国城市轨道交通的规模化、高速化发展，我国城市轨道交通系统迅速引入了基于计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的各类自动化系统，大量采用国际先进水平的现代化机电设备，其中城市轨道交通环境与设备监控系统(BAS系统)就是其中之一，具有体系复杂、技术含量高、专业面广、设备维护困难的特点，并且需要根据业务需求不断地进行更新改造。我国发布的《GB 50157-2003地铁设计规范》中正式将该系统命名为“BAS，环境与设备监控系统”，并对其定义为：“是对地铁建筑物内的环境与空气条件、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、屏蔽门、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统”。城市轨道交通BAS系统是一个典型的集成开放系统，是确保城市轨道交通系统安全、快捷、准点、有效地运行的关键工艺系统，是城市轨道交通中不可缺少的一个重要组成部分。
二、BAS系统现有的系统结构与构成
BAS系统从系统组成而言包括中心BAS系统、车辆段BAS系统和车站BAS系统，完整的BAS系统或完整的BAS功能系统是一个以骨干网为基础的、地理上分散的、分层分布式系统结构的大型SCADA系统，从逻辑上讲，硬件系统包括纵向3个层次。
（一）中央级监控系统。
主要位于OCC，由中央实时服务器、中央历史服务器、操作员工作站、工程师工作站、打印设备、网络设备、大屏幕或模拟显示设备等计算机及网络硬件构成，软件则包括操作系统、大型数据库、系统应用软件、应用软件开发与维护平台、网管软件其它辅助软件等。
（二）车站级监控系统。
车站级监控系统位于车站，以车站监控工作站、PLC控制为基础，具体包括车站监控局域网、打印机、后备操作盘等设备。
（三）现场控制级设备。
位于车站各就地监控点或数据采集点，具体包括各类传感器、执行器、远程I/O模块、接口模块或装置等。
BAS系统在横向呈现分布式的集散型结构，包括两个方面：各个车站的BAS系统因为车站沿城市轨道交通线路呈地理上分布式结构，因此整个BAS也是以车站BAS为单位的地理上分散的SCADA系统，另外在车站，根据设计规范的要求，车站BAS由多个控制器和统一的监控设备构成一个集散型系统（DCS）。
（四）软件结构。
软件结构包括数据结构层、数据处理层和人机接口层。管理和处理各种数据、接口控制以及提供信息显示和操作界面。
（五）BAS系统的应用。
BAS系统的结构分为有中心功能的结构、无中心功能的结构和混合结构。有中心功能的BAS系统是一种完全独立的系统结构，较为传统和经典，目前建成或在建线路的 BAS 系统大多采用这种结构方式，如南京地铁 1号线，天津地铁，广州地铁2号线等；无中心功能的BAS系统是一种不完整的结构形式，这种结构形式的BAS是以车站为单位的一个个相对独立的系统，如广州地铁3号线，北京地铁5号线；混合式BAS系统既要在车站和综合监控系统接口，同时又要通过地铁骨干网形成一个较完整的BAS系统，如广州地铁4号线。
三、BAS系统在当前发展中所面临的问题
城市轨道交通自动化程度将会越来越高，同样地，BAS系统将会更加复杂，监控的设备更多，系统集成的需求更大，技术含量更高，专业面更广，设备维护更加困难。目前，BAS系统存在以下问题：
（1）系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高，相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够；
（2）运营管理水平跟不上，没有充分进行运行优化；
（3）缺少正确有效的城市轨道交通BAS系统的评估方法，限制了城市轨道交通BAS系统研究更好地开展。
四、BAS系统的发展
事物总是在矛盾中不断向前发展的。为了有效地解决城市轨道交通BAS系统在当前发展过程中存在的问题，BAS系统具有以下的发展趋势，从而实现BAS系统的可持续发展。
（一）标准化设计。
BAS系统是一个对若干设备进行控制和监控管理、并基于“设备”、面向乘客服务的系统，其开放的集成系统构架，已经为构建城市轨道交通综合自动化系统奠定了基础，如果淡化专业系统概念，扩大BAS外延，即演变成一个综合自动化IAS系统，该系统相对于BAS系统而言，只是增加了多项专业功能和服务而已。因此，面向“设备”监控和管理的思路，基于开放的BAS集成系统构成，构建城市轨道交通综合自动化系统，已成为目前的发展趋势。
集成监控平台的搭建也是BAS系统标准化设计的一个条件，监控平台应形态合理，提供强大的应用开发接口，数据组织和展现方式应符合城市轨道交通监控的习惯和特点，支持不同方式的硬件集成环境和软件配置形态，运用冗余、容错、自恢复等技术充分保证系统的稳定运行。
（二）系统优化。
BAS系统是一个集成的开放性系统，结构庞杂，能实现信息共享，进行综合管理，其作用和效益是巨大的，要充分发挥和实现这些作用和效益，就必须实施优化。
在BAS系统的发展过程中，可以从控制策略、控制权、计算机控制系统、控制网络和监控软件等方面进行优化。常用的优化方法有线性规划法、非线性规划法、动态规划法、极大值法等，要充分利用运筹学、管理科学、控制论和系统工程等新兴学科的理论、方法和技术。
城市轨道交通系统优化方法一般可以分为以下几个步骤：
（1）提出需要进行最优化的问题，开始收集有关资料和数据；
（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，列出目标函数和有关约束条件；
（3）分析模型，选择合适的最优化方法；
（4）求解方程。一般通过编制程序在电子计算机上求得最优解；
（5）最优解的验证和实施。
通过上述五个相互独立和互相渗透的步骤，最终求得系统的最优解。
（三）系统评价。
目前，常用的对事物的评价方法有德尔菲法（Delphi）、层次分析法，灰色关联法、模糊评判法等，每种方法都有其优缺点。德尔菲法需根据专家经验和专业知识，没有考虑定性、定量因素之间的相对重要性。层次分析法（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，具有系统、灵活、简便的特点，能将决策者的经验判断予以量化，但具体应用与特定的场合有很大关系，评价结果的转移性较差。灰色关联法是灰色关联分析方法，是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，亦即“灰色关联度”，作为衡量因素间关联程度的一种方法，通过对观测资料加以数学处理，达到更高层次上了解系统内部变化趋势和相互关系的数学方法，在系统数据缺乏时，更具实用性。模糊评价法是一种描述和加工模糊信息的数学方法，根据专家对指标存在的不确定性和模糊性，可用该法处理信息。
根据城市轨道交通BAS系统的特点，综合考虑各种评价因素，可以改进传统方法，应用基于DHGF算法的评价方法，以求对城市轨道交通BAS系统做出客观、公正、全面、科学的综合性评价。
五、结束语
BAS系统是一个系统工程，是许多专业学科边缘交叉并结合形成的，涉及的理论和专业知识范围很广，所以BAS系统的发展和完善是一个长期的过程，对城市轨道交通BAS系统的分析和研究，对于提高城市轨道交通的运营和管理水平、推进轨道交通整体自动化技术应用的进步具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]地铁设计规范（GB50157－2003）[S].北京:中国计划出版社,2003.8.
[2]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京:电子工业出版社,2004.11.
[3]曲立东.城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用[M]. 北京:电子工业出版社,2008.3.
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