城市轨道交通自动化系统与技术PDF电子书下载

概论 1

第1章 城市轨道交通及其发展 2

1.1 城市轨道交通 2

1.2 城市轨道交通发展史 13

1.3 我国城市轨道交通的发展概况 16

1.3.1 北京城市轨道交通 16

1.3.2 上海城市轨道交通 19

1.3.3 广州城市轨道交通 21

1.3.4 其他城市轨道交通 23

第2章 城市轨道交通自动化技术的发展及前景 29

2.1 城市轨道交通自动化系统发展历程 29

2.1.1 地铁运营管理与自动化系统 29

2.1.2 地铁自动化技术的发展历程 30

2.2 城市轨道交通自动化系统发展现状 34

2.2.1 国外城市轨道交通自动化的发展 34

2.2.2 国内城市轨道交通自动化的发展 35

2.2.3 城市轨道交通自动化发展的重要趋势 36

第3章 城市轨道交通自动化系统概论 37

3.1 城市轨道交通自动化系统的应用特点 37

3.1.1 城市轨道交通自动化系统是一个地理上分散的SCADA系统 37

3.1.2 城市轨道交通自动化系统是一个多专业关联的大型监控系统 38

3.1.3 城市轨道交通自动化系统以满足运营要求为根本目标 39

3.1.4 城市轨道交通自动化系统正在走向以人为本 40

3.1.5 城市轨道交通自动化要全面实现国产化 41

3.2 城市轨道交通自动化系统的核心技术 41

3.2.1 对移动设备的监控系统——信号系统 42

3.2.2 对固定设备的监控系统——综合监控系统 43

3.2.3 城市轨道交通自动化系统两大类型 43

第一篇 技术基础篇 45

第4章 工业自动化系统 46

4.1 工业自动化系统概论 46

4.1.1 工业自动化系统类型 46

4.1.2 工业自动化系统的品质指标 47

4.2 分散型控制系统——DCS 48

4.2.1 过程控制系统：自动化仪表系统与DCS系统 48

4.2.2 DCS结构及分散控制功能的实现 51

4.2.3 DCS性能指标 54

4.2.4 第四代DCS的体系结构 56

4.3 PLC与PLC系统 60

4.3.1 概述 60

4.3.2 PLC的基本组成及工作原理 63

4.3.3 PLC的性能指标 66

4.3.4 PLC的分类 70

4.3.5 PLC的特点 71

4.3.6 PLC的发展趋势 73

4.3.7 当前主流的PLC 76

4.3.8 PLC在城市轨道交通自动化中的应用 80

4.4 SCADA系统 83

4.4.1 概述 83

4.4.2 传统SCADA系统的基本结构 84

4.4.3 现代SCADA的结构 87

4.4.4 大型SCADA系统 89

4.5 工业自动化系统的可靠性分析 91

4.5.1 工业自动化系统可靠性指标及分析方法 91

4.5.2 提高工业自动化系统可靠性的措施 94

4.5.3 DCS容错技术的应用 96

第5章 计算机通信网络与现场总线技术 99

5.1 数字通信 99

5.1.1 数字通信的编码方式 99

5.1.2 数字通信工作方式 101

5.1.3 差错控制 103

5.1.4 通信传输介质 104

5.1.5 数字通信链路的电气特性 106

5.1.6 网络拓扑 108

5.1.7 数字通信协议 109

5.2 工业数据通信网络 110

5.2.1 计算机网络层次模型 111

5.2.2 交换与路由 115

5.2.3 TCP/IP 117

5.2.4 通信骨干网 119

5.2.5 工业控制网络 123

5.2.6 网络安全 131

5.3 现场总线技术 135

5.3.1 概述 135

5.3.2 现场总线的特点和优点 136

5.3.3 现场总线国际标准 137

5.3.4 现场总线技术介绍 138

5.3.5 现场总线的选择和使用 147

5.3.6 现场总线控制系统FCS 149

5.4 以太网 149

5.4.1 以太网和IEEE 802.3的工作原理 150

5.4.2 快速以太网（Fast Ethernet） 151

5.4.3 交换以太网（Switch Ethernet） 152

5.4.4 千兆位以太网 153

5.5 工业以太网 156

5.5.1 概述 156

5.5.2 工业以太网的性能要求 156

5.5.3 工业以太网的性能实现 158

5.5.4 基于工业以太网的通信协议 159

第6章 大型SCADA系统软件平台 163

6.1 概述 163

6.1.1 系统软件的构成和形态 163

6.1.2 应用特点 164

6.1.3 关键特性 165

6.1.4 功能性 166

6.2 系统软件平台的一般体系结构 166

6.2.1 系统构成 167

6.2.2 操作系统 170

6.2.3 软件体系结构 170

6.2.4 中间件——SCADA系统软件的软总线 177

6.2.5 面向多专业集成的安全性设计 179

6.2.6 事件驱动和优先级控制 180

6.2.7 数据的层次化组织和展现 182

6.3 系统软件平台中的数据库系统 182

6.3.1 SCADA实时数据库的基本特征 182

6.3.2 面向对象的实时数据库 184

6.3.3 运行时数据库的管理 193

6.4 人机界面 196

6.4.1 人机工程学原理的使用 196

6.4.2 实现人机界面的技术标准 197

6.4.3 统一的操作界面 198

6.4.4 人机界面生成 201

6.4.5 人机界面在线运行 204

6.5 报警管理和事件处理 205

6.5.1 报警系统 205

6.5.2 日志系统 210

6.5.3 事件服务器 211

6.6 小结 211

第二篇 系统集成篇 213

第7章 系统集成技术基础 214

7.1 系统集成商与系统集成 214

7.1.1 概述 214

7.1.2 系统集成商 214

7.1.3 系统集成 216

7.2 系统集成的基本问题 216

7.2.1 开放系统 217

7.2.2 应用需求 218

7.2.3 接口 219

7.3 开放系统应用集成框架 219

7.3.1 概述 219

7.3.2 ISO 15745标准的总体思想 220

7.3.3 应用集成框架AIF 221

7.3.4 集成模型 221

7.3.5 接口开发的标准——应用互操作专用规范AIP 223

7.3.6 使用AIF开发AIP 224

7.3.7 AIP开发的重点 225

7.4 系统集成相关技术介绍 226

7.4.1 UML建模语言 226

7.4.2 XML技术 231

第8章 系统集成接口技术 236

8.1 概述 236

8.2 集成系统接口框架 236

8.2.1 接口框架的一般形式 237

8.2.2 接口框架的特点 237

8.2.3 接口框架实现 238

8.2.4 冗余技术 240

8.3 接口通信技术 241

8.3.1 接口通信软件 241

8.3.2 接口通信协议 242

8.3.3 OPC标准 243

8.3.4 校验技术 247

8.3.5 测试技术 250

8.4 接口描述规范 252

8.4.1 规范化的目标 252

8.4.2 规范化文档形式的接口描述 253

8.4.3 采用AIP对设备进行描述 253

第9章 系统集成工程组织 261

9.1 系统集成工程组织概述 261

9.1.1 紧密型系统集成组织形式 261

9.1.2 松散型系统集成组织形式 262

9.1.3 工作分工与任务分解 262

9.1.4 项目组织的综合评价 266

9.2 系统集成设计与验证管理 267

9.2.1 系统设计与设计联络 267

9.2.2 接口管理 268

9.2.3 接口测试与集成测试 269

9.3 项目实施与验收 270

9.3.1 采购与生产制造的管理 270

9.3.2 现场施工管理 271

9.3.3 现场调试与调试配合 273

9.3.4 系统间联合调试 274

9.4 系统验收 275

9.4.1 安装工程验收 275

9.4.2 子系统验收 276

9.4.3 集成系统验收 276

第10章 综合监控系统 277

10.1 概述 277

10.1.1 地铁运营对自动化系统提出的基本要求 277

10.1.2 科技发展水平决定地铁自动化系统的构架和形态 278

10.1.3 为地铁线路构建信息共享平台成为地铁自动化系统发展的方向 278

10.2 综合监控系统的架构 279

10.2.1 综合监控系统的构建原则 279

10.2.2 综合监控系统总构架设计的基本问题 280

10.2.3 综合监控系统的构建方式 281

10.2.4 深度集成技术 282

10.3 综合监控系统的组成 286

10.3.1 中央综合监控系统构成 286

10.3.2 车站级综合监控系统构成 286

10.3.3 综合监控系统骨干网 287

10.3.4 电力监控子系统（PSCADA） 287

10.3.5 环境与设备监控子系统（BUS） 289

10.4 火灾报警子系统 301

10.4.1 概述 301

10.4.2 火灾报警子系统组成 303

10.4.3 火灾报警子系统工作模式 304

10.5 综合监控系统与互联系统 305

10.6 综合监控系统的功能与性能 306

10.6.1 控制中心功能 307

10.6.2 车站级综合监控系统功能 314

10.6.3 综合监控系统的联动功能 321

10.7 综合监控系统的接口 326

10.7.1 综合监控系统的内部接口 326

10.7.2 综合监控系统的外部接口 328

10.8 建设综合监控系统的关键点 331

10.8.1 系统集成商的工程经验分析 332

10.8.2 系统集成商的综合监控软件应用成熟度分析 334

10.8.3 系统集成商应具备的条件 335

第11章 信号系统 336

11.1 系统概述 336

11.2 系统组成及功能简介 337

11.2.1 列车自动防护系统（ATP系统） 337

11.2.2 列车自动运行系统（ATO系统） 337

11.2.3 列车自动监控系统（ATS系统） 337

11.2.4 计算机连锁系统（CI系统） 339

11.3 列车自动监控系统（ATS系统） 339

11.3.1 系统组成 339

11.3.2 系统功能 340

11.4 列车自动控制系统（ATP/ATO系统） 341

11.4.1 固定闭塞系统 341

11.4.2 移动闭塞系统 343

11.5 计算机连锁系统（CI系统） 350

11.5.1 系统构成 350

11.5.2 CI系统基本功能 351

11.5.3 进路解锁 352

11.5.4 道岔控制 352

11.5.5 地铁特殊连锁功能 353

11.6 第三方独立安全认证 353

第12章 自动售检票系统 355

12.1 概述 355

12.2 AFC系统结构 355

12.2.1 车票 355

12.2.2 车站计算机系统 358

12.2.3 中央计算机系统 359

12.3 AFC系统功能 360

12.3.1 中央级功能 360

12.3.2 车站级功能 361

12.4 清分中心 363

12.5 AFC系统的系统外部接口 364

12.5.1 AFC系统与地铁综合监控系统接口 364

12.5.2 AFC系统与城市一卡通的接口 365

第13章 通信系统与其他自动化系统 366

13.1 城市轨道交通通信系统 366

13.1.1 轨道交通通信系统概述 366

13.1.2通 信系统在轨道交通中的发展和应用 366

13.2 轨道交通传输子系统 366

13.2.1 通信传输子系统的功能 366

13.2.2 通信传输子系统的方案介绍 366

13.2.3 通信传输子系统的系统构成 369

13.3 城市轨道交通公务电话子系统 369

13.4 城市轨道交通专用电话子系统 369

13.5 城市轨道交通广播子系统 370

13.6 轨道交通闭路监视（CCTV）系统 371

13.6.1 CCTV子系统的功能 371

13.6.2 CCTV子系统的结构 372

13.6.3 全数字CCTV系统 372

13.7 轨道交通无线通信系统 372

13.7.1 运营专用无线通信系统 372

13.7.2 运营专用无线通信系统的结构 382

13.7.3 运营专用无线子系统的设备组成 384

13.7.4 警用无线通信子系统 389

13.7.5 民用公众无线通信子系统 390

13.8 轨道交通乘客资讯系统 390

13.8.1 PIS系统的功能 390

13.8.2 PIS系统的结构 392

13.8.3 PIS系统的设备组成 393

13.9 轨道交通时钟系统 394

13.10 轨道交通电源子系统 395

第三篇 应用篇 397

第14章 北京城市轨道交通综合监控系统 398

14.1 北京13号线综合监控系统 398

14.1.1 工程概况 398

14.1.2 系统总体构成 398

14.1.3 系统软件 402

14.1.4 系统功能 406

14.2 北京地铁10号线一期含奥运支线综合监控系统 416

14.2.1 工程概况 416

14.2.2 系统结构 416

14.2.3 系统功能 416

14.3 北京地铁亦庄线综合监控系统 424

14.3.1 项目概述 424

14.3.2 系统构成 425

14.3.3 软件平台 430

14.3.4 系统应用需求与功能实现 435

第15章 深圳地铁综合监控系统 447

15.1 深圳地铁一期综合监控系统工程 447

15.1.1 深圳地铁一期工程概况 447

15.1.2 深圳地铁EMCS、FAS和SCADA系统应用需求 447

15.1.3 深圳地铁综合监控系统构成 448

15.1.4 深圳地铁综合监控系统软件体系 453

15.1.5 系统功能 456

15.1.6 深圳地铁一期工程综合监控系统总结 469

15.2 深圳地铁1号线续建工程综合监控系统 470

15.2.1 系统概述 470

15.2.2 系统特点 471

15.2.3 对一期系统的整合 471

15.2.4 续建首通段的经验与总结 472

15.2.5 一期与续建综合监控系统对比 472

15.3 深圳地铁2号线综合监控系统 474

15.3.1 深圳地铁2号线综合监控系统的介绍 474

15.3.2 深圳地铁2号线综合监控系统的构成 475

15.3.3 深圳地铁2号线综合监控系统的软件体系 484

15.4 深圳地铁4号线综合监控系统 485

15.4.1 工程概况 485

15.4.2 工程改造 485

15.4.3 系统构成 486

15.4.4 软件结构与系统功能 492

15.4.5 项目实施 497

第16章 广州地铁主控系统 506

16.1 广州地铁3号线主控系统工程 506

16.1.1 广州地铁3号线工程概况 506

16.1.2 主控系统概况 506

16.1.3 主控系统总体构架及系统构成 506

16.1.4 广州地铁3号线主控系统软件 510

16.1.5 广州地铁3号线主控系统与子系统的接口 512

16.1.6 接口开发工程 514

16.2 广州地铁4号线主控系统工程 515

16.2.1 广州地铁4号线工程概况 515

16.2.2 主控系统概况 515

16.2.3 骨干网方案的调整 515

16.2.4 系统构成图 516

16.3 广州地铁5号线主控系统工程 518

16.3.1 广州地铁5号线工程概况 518

16.3.2 主控系统概况和深度集成 518

16.3.3 主控系统总体构架及系统构成 520

参考文献 531