引子
2017年12月30日，中國內(nèi)地首條擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動駕駛的“北京地鐵燕房線”投入試運營蚕涤，該線路符合EN62267/62290定義的自動化最高等級-- GoA 4級（Unattended Train Operation， UTO）促煮，其關(guān)鍵部件均為國產(chǎn)并實現(xiàn)了全自動運行（FAO俱萍， Fully Automated Operation），降低了人為失誤風險的同時颂翼，更提高了安全性和效率，進一步提升了出行質(zhì)量和乘坐體驗慨灭，我國進入了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的軌道交通全自動運行的新時期朦乏。
全自動駕駛在中國
目前，全世界有62條線路采用了GoA 4級（UTO）的全自動運行技術(shù)氧骤，分布在19個國家的41個城市呻疹。
其中，在中國有廣州筹陵、上海4個城市的6條城市地鐵/輕軌線路采用了UTO技術(shù)：
1刽锤，廣州珠江新城地下空間旅客輸送系統(tǒng)APM線。采用龐巴迪CX100膠輪自動導(dǎo)向車輛朦佩，于2010年11月8日開通運營并思。
2，上海地鐵10號線语稠。是中國首條采用UTO技術(shù)的重載城市地鐵線路宋彼，項目一期建設(shè)了31座車站，二期將延伸建設(shè)6個車站，設(shè)有兩座互為熱備的調(diào)度控制中心宙暇，于2010年11月28日開通输枯，日均客流60萬人次。上海10號線開通時并沒有啟用UTO模式占贫，從2017年3月9日起桃熄，部分車輛已經(jīng)在UTO模式下運行。
3型奥，香港地鐵迪斯尼線瞳收。香港地鐵網(wǎng)絡(luò)中的第一條UTO線路，2005年8月投入使用厢汹。
4螟深，香港地鐵南島線。香港地鐵網(wǎng)絡(luò)中的第二條UTO線路烫葬，2016年12月投入使用界弧。
5，北京地鐵燕房線搭综。中國內(nèi)地首條自行研發(fā)的UTO線路垢箕，2017年12月投入運營，初期在GoA 3級下運行兑巾，將來切換至GoA 4級運行条获。
6，上海地鐵浦江線蒋歌。采用龐巴迪APM300膠輪導(dǎo)向車輛帅掘，將于2018年第一季度開通運營。
另外堂油，北京機場和香港機場航站樓之間的APM擺渡線均是全自動無人駕駛的修档。
傳統(tǒng)模式下的綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS
從2000年左右開始，中國內(nèi)地地鐵的自動化系統(tǒng)逐步從分列式監(jiān)控系統(tǒng)向綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）發(fā)展称诗，當時的地鐵公司萍悴、設(shè)計單位和集成商進行了很長時間的爭論头遭，技術(shù)焦點主要包括：
? ? - 采用分列系統(tǒng)還是綜合監(jiān)控寓免？綜合監(jiān)控的優(yōu)點是什么？是否值得投資计维？
? ? - 集成和互聯(lián)子系統(tǒng)袜香，哪些集成，哪些互聯(lián)鲫惶？接口的協(xié)議蜈首、方式是什么？
? ? - 綜合監(jiān)控應(yīng)實現(xiàn)哪些功能？聯(lián)動功能的自由定義能否實現(xiàn)欢策？能夠?qū)崿F(xiàn)輔助決策吆寨？
? ? - 采用什么樣的綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件？系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)流必須符合哪些特定的需求踩寇？
? ? - 采用什么樣的操作系統(tǒng)啄清？Windows和UNIX哪個更合適？
? ? - 采用什么樣的硬件俺孙？服務(wù)器采用RISC架構(gòu)還是CISC架構(gòu)辣卒？硬前置還是軟前置？
這個階段在2010年左右（十一五）結(jié)束睛榄，彼時的綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個獨立的荣茫、標準的設(shè)備系統(tǒng)（專業(yè)），與車輛场靴、信號啡莉、通信、供電旨剥、PSD等成為線路開通運營的關(guān)鍵系統(tǒng)之一票罐。綜合監(jiān)控一般集成供電、機電泞边、門禁该押、PSD、FAS阵谚、PIS蚕礼、PA、CCTV等系統(tǒng)梢什，與信號奠蹬、車輛、售檢票等系統(tǒng)互連嗡午。典型的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個分層分布式的囤躁、熱備冗余的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件的架構(gòu)及數(shù)據(jù)流處理機制應(yīng)能在保證實時性荔睹、安全性和可用性的基礎(chǔ)上狸演，適應(yīng)分期開通、主備OCC倒切僻他、多線拆分等多種操作需求宵距。
綜合監(jiān)控系統(tǒng)為地鐵運營公司的“兩級管理、三級控制”吨拗、線網(wǎng)中心提供了非常有效的調(diào)度管理工具满哪，極大地提高了調(diào)度管理的效率婿斥，聯(lián)動功能的大量使用保證了應(yīng)急調(diào)度的可靠性，提升了安全性哨鸭。
行車指揮綜合自動化系統(tǒng)TIAS
隨著地鐵線路的增多以及線網(wǎng)調(diào)度指揮中心的投入使用民宿，地鐵運營對設(shè)備系統(tǒng)的調(diào)控在廣度和深度兩個維度上的需求不斷增加，主要是源于各類突發(fā)情況的增多像鸡，需要實現(xiàn)的聯(lián)動功能也日益復(fù)雜勘高。從2011年左右開始，北京地鐵開始嘗試更大范圍坟桅、更深層次的系統(tǒng)集成华望，以滿足調(diào)度員對跨專業(yè)調(diào)度效率和安全性越來越高的需求。經(jīng)過一段時間的調(diào)研仅乓，北京地鐵6號線首次建設(shè)了“以行車指揮為核心的綜合自動化系統(tǒng)（Train Integrated Automated System赖舟， TIAS）”，在傳統(tǒng)綜合監(jiān)控的基礎(chǔ)上夸楣，將信號的ATS與綜合監(jiān)控ISCS進行集成宾抓，為線網(wǎng)、線路中央調(diào)度員和車站值班員提供統(tǒng)一的監(jiān)控平臺和操作終端豫喧，實現(xiàn)更高效石洗、更安全的調(diào)度管理。
北京地鐵6號線的TIAS基于ISCS平臺（南瑞）紧显，保持了信號ATS服務(wù)端數(shù)據(jù)庫和綜合監(jiān)控服務(wù)端數(shù)據(jù)庫的相對獨立性（但是讲衫，兩套實時數(shù)據(jù)庫運行在同一套物理服務(wù)器上），將ATS的HMI端集成嵌入到ISCS的客戶端中孵班，ATS HMI通過ISCS的平臺總線實現(xiàn)與ATS服務(wù)端數(shù)據(jù)庫的交互和通訊涉兽，并接受ISCS的系統(tǒng)管理，從而實現(xiàn)了信號與綜合監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度操作的統(tǒng)一篙程。雖然北京地鐵6號線不是全自動駕駛（UTO）枷畏，但是在自動化系統(tǒng)的集成方面進行了有效的嘗試。
全自動駕駛模式下的TIAS
北京地鐵燕房線在EN62267/62290定義的GoA4級（即UTO）的基礎(chǔ)上虱饿，利用TIAS這個綜合性的實時數(shù)據(jù)平臺采集了包括車輛拥诡、信號、通信氮发、供電渴肉、機電、售檢票折柠、安全門等所有設(shè)備系統(tǒng)的實時信息宾娜，實現(xiàn)了場景化的自動聯(lián)動功能批狐，根據(jù)各類資料顯示扇售，燕房線共設(shè)計了約41個運行場景前塔，包括18個正常場景和23個異常場景。
燕房線TIAS與北京6號線TIAS在ATS和ISCS數(shù)據(jù)的集成上有一些區(qū)別承冰，或者說有一些進步华弓。燕房線ATS服務(wù)端數(shù)據(jù)庫和綜合監(jiān)控服務(wù)端數(shù)據(jù)庫依然保持了獨立性，并運行在兩組不同的物理服務(wù)器上困乒，但是寂屏，TIAS的客戶端完全由ISCS提供（和利時），不再像6號線那樣由ISCS客戶端將ATS的客戶端以控件方式集成娜搂。這是軟件機制上優(yōu)化的一小步迁霎，卻是整個城軌系統(tǒng)集成行業(yè)的一大步，基本上指明了符合中國國情的“大綜控”未來的技術(shù)道路百宇。
新時期新一代綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
目前考廉，已明確在十三五期間規(guī)劃建設(shè)全自動運行的線路已經(jīng)超過了16條，350公里携御。主要分布在北京昌粤、上海、廣州啄刹、深圳涮坐、寧波、蘇州誓军、南京袱讹、成都、天津等城市昵时，有很大一部分線路是新出現(xiàn)的“市郊線”（采用交流牽引機車廓译，速度更快）。另外债查，還有大量的有軌電車非区、單軌、云軌（比亞迪）等中小運量線路也大量全部采用全自動運行方式盹廷，其配置的"智能化行車調(diào)度指揮系統(tǒng)"（Train Integrated Dispatching System, TIDS）與地鐵的TIAS內(nèi)涵一致征绸。
隨著建設(shè)線路的不斷增加，將來的運營和維保將會是一項嚴峻的挑戰(zhàn)俄占，由于軌道交通的公益性質(zhì)管怠，對人身安全、準點缸榄、成本控制等方面有較強的敏感性渤弛，筆者認為，現(xiàn)在的綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS未來會被行車指揮綜合自動化系統(tǒng)TIAS完全取代甚带，且服務(wù)于運營調(diào)度的綜合自動化系統(tǒng)（TIAS或TIDS）將會在如下幾個方面快速發(fā)展：
1她肯，未來的TIAS/TIDS系統(tǒng)將面臨新一輪的技術(shù)爭論：即系統(tǒng)軟件的核心是ATS還是ISCS佳头？一方是傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)廠家；另一方則是原來的綜合監(jiān)控廠商晴氨。筆者判斷康嘉，這一輪技術(shù)爭論的焦點在于“什么樣的系統(tǒng)軟件適合做TIAS平臺？”很多論點喜歡從SIL安全完整性籽前、功能復(fù)雜性方面論證亭珍，試圖表明能夠處理SIL2級別的行車管理系統(tǒng)更適合做TIAS平臺；也有一些論點從數(shù)據(jù)處理的兼容性枝哄、聯(lián)動功能的靈活性方面論證綜合監(jiān)控軟件的特性更加符合TIAS/TIDS的需求肄梨，不一而足。其實挠锥，適合的才是最好的峭范！誰最適合全自動運行方式下的調(diào)度管理的需求，誰就是最合適的軟件平臺瘪贱。
2纱控，與云計算的融合。這個議題實際上可以單獨成為一個討論的專題菜秦，云計算應(yīng)用的意義并不僅僅在TIAS/TIDS甜害，而在于將徹底改變城市軌道交通自動化和信息化的基礎(chǔ)計算設(shè)施，降低業(yè)主總體擁有成本球昨，提高可靠性尔店，也可以方便地融入各項新技術(shù)。IaaS很快將成為與隧道主慰、建筑等一樣的重要基礎(chǔ)設(shè)施嚣州，所有的計算機系統(tǒng)都會構(gòu)建在云計算基礎(chǔ)設(shè)施上。在自動化系統(tǒng)范疇里共螺，部分PaaS層和全部SaaS層的實現(xiàn)應(yīng)該由TIAS/TIDS系統(tǒng)集成商完成该肴，這對現(xiàn)有的平臺機制產(chǎn)生深刻的影響，需要重新評估各項傳統(tǒng)功能的實現(xiàn)方式藐不，比如：可以利用基于容器的技術(shù)重構(gòu)TIAS/TIDS的SOA架構(gòu)匀哄，打散傳統(tǒng)的以車站為單元、業(yè)務(wù)與硬件和虛擬機捆綁的部署方式雏蛮，將目前的各個專業(yè)功能解耦到微服務(wù)顆粒涎嚼，將云平臺的運行狀態(tài)納管到TIAS/TIDS中的NMS功能中來，等等挑秉。在信息化范疇里法梯，云平臺的優(yōu)勢會得到更大的應(yīng)用和發(fā)揮，如：圖像數(shù)據(jù)的存儲和分析犀概，互聯(lián)網(wǎng)+乘客服務(wù)的廣泛應(yīng)用（目前是各地的刷碼過閘機立哑，最終將是無閘機的自動進站識別）夜惭，各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于狀態(tài)檢修和在線監(jiān)測時基于云平臺的數(shù)據(jù)挖掘和分析，等等刁憋。
3滥嘴，在操作功能上木蹬，未來的TIAS/TIDS必須兼顧路網(wǎng)和線路調(diào)度的多級一體化的操作需求至耻，同時，由于車站級各崗位的合并镊叁，將來站級運營人員的主要任務(wù)是服務(wù)乘客和在異常場景下引導(dǎo)疏散客流尘颓，車站級值班員的操作功能將大大弱化，大量的設(shè)備操控晦譬、電話疤苹、廣播等操作將全部集中到站級人員隨身攜帶的移動終端上。站級TIAS/TIDA系統(tǒng)的主要任務(wù)將是如何進行全數(shù)據(jù)信息的接入敛腌、采集和預(yù)處理卧土，為中心和線網(wǎng)層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。而在中央級像樊，未來的TIAS/TIDS則需要基于大數(shù)據(jù)挖掘為線路和線網(wǎng)運營尤莺、乘客服務(wù)提供更多更好的增值服務(wù)。
4生棍，TIAS/TIDS的信息安全解決方案颤霎。雖然業(yè)內(nèi)已經(jīng)行程普遍共識要求綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)符合工業(yè)控制系統(tǒng)安全等保三級的要求，伴隨全面深度集成系統(tǒng)的應(yīng)用涂滴，地鐵運營企業(yè)應(yīng)該從頂層開始整體規(guī)劃設(shè)計本城市軌道交通線網(wǎng)的信息安全等級保護體系友酱。比較務(wù)實的實施方案是一個安全管理中心支持下的計算環(huán)境、區(qū)域邊界柔纵、通信網(wǎng)絡(luò)三重防御多級互聯(lián)的技術(shù)框架缔杉。
應(yīng)該在這個框架下來詳細考慮TIAS/TIDS的信息安全措施壮吩，而不是像現(xiàn)在將防火墻、網(wǎng)閘之類的設(shè)備簡單堆砌加缘。特別是安全區(qū)域的劃分鸭叙、各區(qū)域之間的通信加密是未來的重點，有點可惜的是此次的《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》國標的修編中沒有將這部分內(nèi)容進行更為詳細的定義拣宏。
5沈贝，未來車站級的綜合后備盤（Integrated Backup Panel，IBP）將不斷增加系統(tǒng)故障后的應(yīng)急操作功能勋乾，特別是異常場景下的后備操作手段宋下。這是與上述第3點相互匹配的嗡善。如果在基于云計算平臺的TIAS/TIDS中心級故障時，降級模式下各車站的操作將主要依靠IBP盤学歧，對于有些應(yīng)急設(shè)備較多的換乘站罩引，那么電子觸摸屏將有很大可能在IBP上廣泛應(yīng)用。
