曹 宏 何鳳娟

（易程科技股份有限公司，北京 100083）

1 概述

城市軌道交通建設(shè)是一項投資巨大，工程復(fù)雜的項目，城市軌道交通線路網(wǎng)絡(luò)的運營、服務(wù)和管理更是一個紛繁浩大的系統(tǒng)工程。面對如此龐大的建設(shè)規(guī)模和運營線路，如何保障城市軌道交通的建設(shè)、管理、運營能夠高效、有序的運轉(zhuǎn)，如何滿足乘客對城市軌道交通快速、安全、舒適、便捷、經(jīng)濟(jì)等特性不斷提高的服務(wù)需求，已經(jīng)成為城市軌道交通發(fā)展中面臨的主要課題。

其中，加快城市軌道交通信息化的發(fā)展應(yīng)用，迅速改變信息化管理技術(shù)的相對落后現(xiàn)狀，已經(jīng)成為國家相關(guān)政府部門、企業(yè)、科研教學(xué)機(jī)構(gòu)的重要職責(zé)，也是社會公眾的迫切需求。目前，城市軌道交通信息化發(fā)展建設(shè)的重點，應(yīng)是從旅客服務(wù)、運營維護(hù)等各方面考慮，建立并推廣應(yīng)用的一整套安全可靠、高度智能化、集成化的綜合管理信息系統(tǒng)。

2 城市軌道交通智能化系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國城市現(xiàn)代軌道交通的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段。一是20世紀(jì)60年代，北京建成具有交通和人防雙重功能的我國第一條地鐵線路的起步階段；二是20世紀(jì)80年代末至90年代中后期，北京、天津、上海、廣州等特大城市開始建設(shè)地鐵的穩(wěn)定發(fā)展階段；三是從20世紀(jì)末至今，除以上特大城市繼續(xù)大力建設(shè)外，沈陽、哈爾濱、南京、蘇州、杭州、寧波、重慶、武漢、西安、深圳、成都、青島等一大批城市也相繼開始建設(shè)軌道交通設(shè)施項目的蓬勃發(fā)展階段。目前，我國的軌道交通建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了黃金發(fā)展期。

在城市軌道交通智能化系統(tǒng)的建設(shè)方面，也隨著軌道交通建設(shè)的大力發(fā)展而得到一定程度的發(fā)展。城市軌道交通智能化系統(tǒng)主要包括綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)和信號系統(tǒng)等6個分系統(tǒng)。其中綜合監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和信號系統(tǒng)是未來發(fā)展的核心。各分系統(tǒng)還包含電話、廣播、時鐘、列車自動監(jiān)控、列車自動防護(hù)、監(jiān)控、門禁、電子防護(hù)等近20多個子系統(tǒng)。目前，各地鐵車站盡管相繼建立了一些有效的信息系統(tǒng)，如綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、綜合安防系統(tǒng)（SAS）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）等，這些系統(tǒng)有效地提升了車站管理、信息發(fā)布、旅客服務(wù)等的管理水平。雖然這些系統(tǒng)內(nèi)部也有一些集成與互聯(lián)，但是卻缺少這些系統(tǒng)橫向連接的綜合信息平臺，現(xiàn)有車站各業(yè)務(wù)系統(tǒng)只能分散獨立的工作、存在著對車站設(shè)施不能進(jìn)行智能管理的缺陷。此外，在信息內(nèi)容的廣度方面也還沒有集成其他交通方式相關(guān)的信息等，需要統(tǒng)籌解決。

3 建設(shè)智能車站綜合管理信息平臺

3.1 建設(shè)目的

實現(xiàn)跨系統(tǒng)的互聯(lián)互通以及資源共享，建設(shè)一個基于可視化操作界面，面向車站安全生產(chǎn)的業(yè)務(wù)集中管理、安全集中管理、輔助決策管理的綜合管理信息平臺，實現(xiàn)車站各專業(yè)、各系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而實現(xiàn)車站信息的業(yè)務(wù)集成和整合，對推動車站日常生產(chǎn)的高效安全、有序運營、對事故的預(yù)防和緊急處置工作，都具有重要的意義。同時具有整套的系統(tǒng)解決方案將減少各系統(tǒng)融合和維護(hù)的成本，集成各系統(tǒng)形成完整的管理平臺，將會有更多的市場和技術(shù)競爭優(yōu)勢，及時跟上國際城市軌道交通運輸行業(yè)的發(fā)展趨勢。

3.2 建設(shè)目標(biāo)

以保障城市軌道交通絕對的安全運營和優(yōu)質(zhì)的良好服務(wù)為核心，通過計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)為支撐，建設(shè)系統(tǒng)集成、功能最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)高效的城市軌道交通智能車站綜合管理信息平臺，打破現(xiàn)有各專業(yè)、體系的縱向管理系統(tǒng)，滿足地鐵和輕軌車站快速響應(yīng)、應(yīng)急管理的需要，實現(xiàn)軌道交通體系高度集成、信息流暢、指揮有力、應(yīng)對有序的生產(chǎn)運營新局面，加強車站和上級控制中心的聯(lián)動管理，實現(xiàn)車站和公交、重大事件、天氣情況、甚至和鐵路、民航等其他運輸方式的信息交流和資源共享，建成數(shù)字化智能車站，充分提高現(xiàn)代化城市軌道交通運營的科技管理水平。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)

為了達(dá)到系統(tǒng)集成功能最優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)高效，智能車站綜合管理信息平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，系統(tǒng)架構(gòu)有5個層面。

第一層是車站空間，通過數(shù)字建模技術(shù)，對車站布局、車站位置、設(shè)施位置等空間信息進(jìn)行詳盡的建模，為車站上層管理建立電子沙盤，提供可視化操作界面基礎(chǔ)。

第二層是車站各類終端管理機(jī)電設(shè)施，如與旅客出行緊密相關(guān)的自動售檢票設(shè)備、信息發(fā)布顯示設(shè)備等，其他如信號系統(tǒng)設(shè)備、火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)備、電力設(shè)備等，均受綜合管理平臺管控，檢測或采集設(shè)備狀態(tài)，接受控制命令。這一層面的實現(xiàn)對車站設(shè)施管理和設(shè)備狀態(tài)采集，對車站的運營分析、旅客疏導(dǎo)、信息處理與發(fā)布、站務(wù)管理至關(guān)重要。

第三層是各車站的信息采集與集成處理，綜合管理平臺需要處理不僅包括各車站本身各類信息，還需要從其他外部系統(tǒng)獲得的如線路運營計劃信息、上級控制中心（OCC）下達(dá)的信息，綜合監(jiān)控信息等。需有非常復(fù)雜的接口體系，是各類信息系統(tǒng)的緊密集成，通過智能綜合管理平臺打破現(xiàn)有縱向系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡(luò)的信息隔離，實現(xiàn)橫向信息共享和交流，為上層的指揮及決策奠定基礎(chǔ)。

第四層是業(yè)務(wù)融合層，業(yè)務(wù)融合層是對管理業(yè)務(wù)的整合，將運營計劃、客流預(yù)測、設(shè)備運行、應(yīng)急處理等各項業(yè)務(wù)有機(jī)融合，實現(xiàn)面向軌道交通業(yè)務(wù)的集中管理，通過對車站管理各功能業(yè)務(wù)的全新整合應(yīng)用，改變信息不全、消息封閉、決策不明的運營狀態(tài)。

第五層是智能化運營與管理，智能化運營管理是通過統(tǒng)一可視化人機(jī)界面展現(xiàn)對信息和業(yè)務(wù)的融合，加快信息流動，進(jìn)行高效決策指揮，實現(xiàn)“信息共享、業(yè)務(wù)自動、管理智能、服務(wù)優(yōu)質(zhì)”的最終目標(biāo)。

因此，城市軌道交通智能車站綜合管理信息平臺，是一種通過信息系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)，將車站各相關(guān)的設(shè)備設(shè)施、車站現(xiàn)有各系統(tǒng)和車站各管理業(yè)務(wù)，緊密集成為一體的全新智能化管理業(yè)務(wù)平臺。

3.4 系統(tǒng)組成

智能車站綜合管理信息平臺的硬件設(shè)備組成包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接口服務(wù)器及磁盤陣列、各操作員工作站、打印機(jī)、大屏幕顯示、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和終端控制設(shè)備等，分別部署在控制中心和各車站、車輛段。系統(tǒng)設(shè)備連接如圖2所示。

智能車站綜合管理信息平臺軟件，主要由平臺軟件、應(yīng)用軟件、接口軟件等構(gòu)成。平臺軟件主要完成數(shù)據(jù)的采集、處理與管理等功能；應(yīng)用軟件主要完成系統(tǒng)運營管理與協(xié)調(diào)、信息報送、信息查詢、應(yīng)急指揮，以及系統(tǒng)管理和維護(hù)等功能；接口軟件主要實現(xiàn)綜合管理信息平臺與各子系統(tǒng)、上下級設(shè)備間的通信處理功能。

軌道交通智能車站綜合管理平臺，通過對上述空間、設(shè)備、業(yè)務(wù)的有機(jī)融合，通過信息和資源共享，對車站的日常運營進(jìn)行綜合監(jiān)視、對突發(fā)事件應(yīng)急聯(lián)動和統(tǒng)一指揮，為旅客提供信息服務(wù)，實現(xiàn)與其他單位的聯(lián)系和協(xié)調(diào)，包括向上級進(jìn)行信息報送和接收上級的指令，與公安、消防部門的聯(lián)系與協(xié)調(diào)等。在綜合管理平臺上，業(yè)務(wù)管理具有可視化、智能化和立體化的特點，為車站的安全運營保駕護(hù)航，實現(xiàn)車站、出行者、社會的和諧管理和發(fā)展。

3.5 智能車站綜合管理平臺技術(shù)特點

智能車站綜合管理平臺是一個創(chuàng)新、模塊化的智能系統(tǒng)，具有以下技術(shù)特點。

1）引入了SOA軟件框架，為系統(tǒng)提供優(yōu)良的延伸性和使用性，可以自由和任意地潛入新的子系統(tǒng)，也可方便地改造現(xiàn)有系統(tǒng)，與現(xiàn)有系統(tǒng)和新系統(tǒng)都有良好的兼容性。

2）統(tǒng)一風(fēng)格的人機(jī)界面，所有子系統(tǒng)信息匯聚于統(tǒng)一人機(jī)界面，操作員可以對所有設(shè)備狀態(tài)、報警以及資源分配一目了然。

3）良好的決策輔助和聯(lián)動功能，可以大大提高運營效率，運營流程的自動化可以大大縮短危機(jī)處理時間。

4）可進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合處理，綜合管理信息平臺通過對不同子系統(tǒng)的異構(gòu)信息進(jìn)行綜合分析與處理，為日常運營、應(yīng)急處理、信息報送等各項業(yè)務(wù)提供決策信息。

5）系統(tǒng)可靠性有保障，綜合管理平臺自身一旦發(fā)生故障對整個系統(tǒng)影響較大，因此其服務(wù)器、交換機(jī)等均應(yīng)采用冗余方式，并在車輛段設(shè)置后備中心。當(dāng)控制中心網(wǎng)絡(luò)中斷或發(fā)生故障時，車輛段的綜合管理平臺工作站以中央級用戶登錄使用，可監(jiān)控全線車站常規(guī)設(shè)備，提供與中心級系統(tǒng)同樣的功能，直至原控制中心恢復(fù)，轉(zhuǎn)交控制權(quán)。

3.6 平臺系統(tǒng)中需要重點解決的技術(shù)課題

3.6.1 數(shù)據(jù)處理與協(xié)議轉(zhuǎn)換要適應(yīng)互連和大集成的要求

在智能車站綜合管理平臺中，所有集成與互連的系統(tǒng)數(shù)據(jù)都統(tǒng)一接入綜合管理平臺的接口處理器，由于有些系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)，或建立獨立的數(shù)據(jù)庫，還要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一規(guī)劃。接口處理器負(fù)責(zé)綜合管理平臺與各相連系統(tǒng)的接口管理，完成規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)初始處理、周期訪問和協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將不同格式的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為綜合管理平臺統(tǒng)一的內(nèi)部數(shù)據(jù)對象格式，提交到系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器。接口服務(wù)器具有支持多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、支持多種通信接口的模塊;具有足夠的網(wǎng)絡(luò)口、串口，以接入相應(yīng)系統(tǒng)。每個接口服務(wù)器通過千兆以太網(wǎng)接口與綜合管理平臺交換機(jī)相聯(lián)。冗余配置，單點故障不應(yīng)影響系統(tǒng)功能，以保證數(shù)據(jù)流的處理與傳輸。

3.6.2 人機(jī)界面需統(tǒng)一整合

智能車站綜合管理信息平臺涉及的子系統(tǒng)眾多，集成范圍大，實現(xiàn)軟件人機(jī)界面圖形層次多，整合的方式也有所不同。有的系統(tǒng)通過管理平臺可直接取代被集成子系統(tǒng)的軟件，并實現(xiàn)被集成子系統(tǒng)的全部功能，例如廣播、信息等系統(tǒng)，極大地提高了集成系統(tǒng)的性能，這類系統(tǒng)人機(jī)界面可利用成熟的軟件稍加改造。有的子系統(tǒng)，由于系統(tǒng)所特有的功能，無法利用成熟的軟件，需要在新平臺上進(jìn)行二次開發(fā)。而對于像信號系統(tǒng)（ATC）的集成，由于信號系統(tǒng)是涉及行車安全的設(shè)備，并有專用的軟件和通信協(xié)議，如果通信協(xié)議的開放條件許可，則可在綜合管理平臺的人機(jī)界面中嵌入其系統(tǒng)的圖形人機(jī)界面，實現(xiàn)復(fù)視管理功能，方便運營人員在統(tǒng)一的平臺上操作人機(jī)界面。

3.6.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)動態(tài)可擴(kuò)展性的需求

智能車站綜合管理平臺的服務(wù)器、交換機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)預(yù)留20%～40%的容量，軟件采用無限點可擴(kuò)展軟件，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展打下基礎(chǔ)。綜合管理平臺的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)適合系統(tǒng)動態(tài)擴(kuò)展，可在線修改、擴(kuò)充子系統(tǒng)而不干擾已經(jīng)運作的其他子系統(tǒng)。新加入的子系統(tǒng)調(diào)試通過后，可以和原有的系統(tǒng)無縫集成，共同實現(xiàn)整個交通系統(tǒng)的各項任務(wù)。

4 結(jié)論

城市軌道交通作為城市交通的動脈，縮短了時間與空間的距離，成為許多大城市緩解交通擁堵的重要交通工具。但隨著建設(shè)線路越來越多，無論是設(shè)備還是客流，各種管理和安全問題日益凸現(xiàn)，而智能車站綜合管理平臺通過采用分散自律集中控制和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作業(yè)等技術(shù)，實現(xiàn)物理上設(shè)備集成、業(yè)務(wù)上統(tǒng)一監(jiān)視、管理上按線集中的現(xiàn)代化運營模式，能夠更好地滿足城市軌道交通建設(shè)和安全高效、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的新需求，代表了城市軌道交通信息化發(fā)展的方向和趨勢。

[1]張發(fā)明，王穎．北京地鐵10號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)簡介[J]．城市軌道交通研究，2007,10(1)：71-74.

[2]元進(jìn)輝．北京市軌道交通路網(wǎng)指揮中心指揮系統(tǒng)（TCC）的設(shè)計和實施[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010,4(5)：112-116.

[3]劉光武．廣州地鐵安全預(yù)警與應(yīng)急平臺的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011(1)：18-22.