任海平 王 超

(北京首都國際機場股份有限公司，100621，北京//第一作者,助理經濟師)

北京市首都機場3號航站樓的自動旅客運輸(APM)系統(tǒng)建成于2008年北京夏季奧運會期間，是中國首次引進無人駕駛技術的軌道交通線路。目前，首都機場APM線共有18節(jié)列車，采用龐巴迪公司生產的CX-100車輛和CITYFLO550列車自動控制系統(tǒng)，每節(jié)車廂長約12 m，寬2.8 m，額定載客量為83人。該線自投入運行以來，伴隨著首都機場旅客吞吐量的不斷增長，線路所需承擔的旅客運輸任務也越來越重。首都機場APM線對實際運維工作流程進行了全面梳理，建立了一套滿足全生命周期管理的電子化運維平臺，旨在不斷提高運行效率和客服水平，最大限度提升APM系統(tǒng)的保障能力。

1 首都機場APM線的運營組織方案

1. 1 APM線的建設背景

2008年，作為北京奧運會的重要配套項目，首都機場3號航站樓(簡為T3)投入使用，其總建筑面積98.6萬m2，南北跨度達到2 900 m，是當時世界上面積最大的單體航站樓。根據國際民航組織對機場設計的指導原則,從辦票柜臺至登機門,在沒有任何機械輔助設施的情況下,可接受的最大步行距離是300 m。在300～1 200 m的距離內可采用自動步道作為輔助設施,而超過1 200 m則需要采用更為快捷的交通方式[1]。

因此，為了滿足旅客的出行需求，有必要建設一套舒適便捷、安全可靠的軌道交通系統(tǒng)。根據T3的實際運輸場景，該軌道交通線路設T3-C、T3-D和T3-EH 3個車站。其中：T3-C站臺至T3-E站臺的路程距離為2 080 m，沿途的高度落差較大，允許車輛變換道岔的曲線半徑較小，且車輛需滿足自動運行、換端自由等特點。線路的軌道斷面圖如圖1所示。

圖1 首都機場APM線的軌道斷面示意圖

通過對比鋼軌制式和膠輪制式的軌道交通特點后發(fā)現，膠輪制式運輸系統(tǒng)在爬坡能力、轉彎半徑、制動性能、噪聲和舒適度方面更勝一籌，且線路設計的自由度更強。因而，選用膠輪制式的APM系統(tǒng)，更適合在首都機場范圍內進行短距離的旅客運輸[2-3]。

1. 2 運營組織分析

首都機場APM線采用世界范圍內成熟度較高的龐巴迪CX-100型車輛及CITYFLO550型列車自動控制系統(tǒng)。線路系統(tǒng)規(guī)模雖然不大，但專業(yè)多、子系統(tǒng)復雜。首都機場主要負責APM范圍內的運行組織、旅客服務、安全保障、維保維修、備件采購、升級改造等全過程的管理工作，線路的運行與維護則采取了長期外包模式。這樣的管理方式，既保障了運維的專業(yè)性，又做到了職責和權限的分工明晰。

如圖2所示，首都機場APM線正線部分共2條軌道。列車主要的運行模式可分為3種，分別為緊閉循環(huán)模式(PL，Pinch Loop)、單軌往復模式(SH,shuttle),以及屏蔽掉某指定軌道區(qū)段的特殊緊閉循環(huán)模式(PL-no-X)。

圖2 首都機場APM線正線線路圖

2 首都機場APM線運營組織問題分析

APM線投入運行以來，隨著旅客運輸量的持續(xù)快速增長和設備的逐步磨損老化，線路在有限的運行資源下，運營管理的各類瓶頸短板也不斷暴露出來。

2. 1 線路運能不滿足運量需求

首都機場T3-D航站樓正式啟用后，APM線?？空居稍械?個車站增加至3個車站。由于進港航班高峰時段與出港航班高峰時段存在時間差，導致了各站臺搭乘的旅客量不均衡；此外，如果E類及以上機型的大型航班集中進港，也會導致站臺旅客量的瞬時激增。雖然APM線靈活配備了一列備車，但由于沒有準確的站臺旅客量統(tǒng)計及預測系統(tǒng)，往往是在站臺產生旅客積壓后才開始啟用備車或更改運行模式，時間緩沖不足造成線路的運力難以保障，客運服務水平由此降低。

2. 2 未能實現對軌道區(qū)施工狀態(tài)的集中監(jiān)管

首都機場APM線軌道區(qū)為露天環(huán)境，涵蓋軌道線路、車地通信、綠化噴淋、軌道照明、走形面加熱等多個子單元，可謂“麻雀雖小，五臟俱全?！碑敹嘟M施工人員進入軌道區(qū)實施斷電作業(yè)時，中央控制中心只能通過局部監(jiān)控或對講機溝通的方式對其施工狀態(tài)進行監(jiān)管。線路不具備采用可視化方式對軌道區(qū)進行集中監(jiān)管的條件，一旦發(fā)生因人員誤操作對停電區(qū)域供電，將存在重大的安全隱患。

2. 3 設備子系統(tǒng)管理粗放，統(tǒng)計分析功能薄弱

首都機場APM線包含中央控制、車輛、軌旁、弱電通信、配電等子系統(tǒng)，設備種類復雜、數量繁多，以往的臺賬記錄僅以紙質版維保工單及檢查單存檔，沒有對各個單一設備子系統(tǒng)建立起完備的臺賬；設備故障維修、備件更換等環(huán)節(jié)的管理上較為粗放，不能實現設備的全生命周期管理；此外，各設備子系統(tǒng)的統(tǒng)計分析功能薄弱，也不利于故障點定位追溯或故障預判。

3 數字化平臺建設方案設計與實踐

APM系統(tǒng)是一套各個子系統(tǒng)相互協(xié)同運行的整體系統(tǒng)，在運行維護的過程中，各子系統(tǒng)間緊密協(xié)作。從另一個角度分析，APM系統(tǒng)涵蓋了備件采購、運行服務、維保維修等多個階段，若僅僅著眼于解決單一的一個問題點，必然不能帶動整個系統(tǒng)的聯動與提升。因此，在系統(tǒng)內開發(fā)并推廣一套電子化工作平臺，利用技術手段代替人工來解決系統(tǒng)綜合性的運行與維保問題，可有效推動APM系統(tǒng)全方位的智慧管理。

3. 1 設計原則

本著“提升工作效率同時減少工作量”的原則，根據實際工作情況，通過調研明確了首都機場APM線電子化工作平臺的4個基本需求：

1) 具備多層次、多維度、高并發(fā)處理的軟件能力。APM線運行與維護所涉及的工作單位和工作人員眾多，為了實現人員的權限管理，需要制定多層次、行之有效的操作方案；為全面覆蓋各項工作，需要對軟件進行多維度的管理設計；為同時滿足多用戶的并發(fā)使用需求，軟件還需要具備穩(wěn)定快速的處理能力。

2) 具備關聯性、系統(tǒng)性、閉環(huán)管理的能力。由于APM系統(tǒng)需要各個子系統(tǒng)的協(xié)同運行，因此軟件平臺的各個模塊并不是單獨運行的，而是通過設定其內部的邏輯關系，進行合理的數據挖掘和信息關聯。

3) 具備制度電子化、流程信息化的特征。由于首都機場APM線各項制度的落實是依靠人工檢查等方式予以實現的，因而，新設計的軟件平臺應實現制度與各項工作流程的有效融合。

4) 具備統(tǒng)計分析、提醒推送等輔助決策特征。在采用提醒式管理來推動工作的同時，軟件平臺還應具備數據總結與匯總的功能，輔助工作人員做出智能分析，提供可靠的可視化參考數據。工作人員可以此為抓手，實現主動式管理，提升運維效率。

3. 2 體系架構

根據上述4個使用需求，對首都機場APM系統(tǒng)數字化工作平臺的體系架構進行設計，如圖3所示。底層數據的采集基本涵蓋了APM系統(tǒng)日常運行所需的各類數據，除人工錄入數據外，還涉及了與旅客人數統(tǒng)計服務器、APM列車位置采集服務器的數據交互。數據經過存儲、融合、挖掘、統(tǒng)計、分析等處理后，在實現電子化辦公的同時，還可根據不同用戶的需求提供可視化的管理和決策數據。在用戶應用層面，APM線數字化工作平臺共涉及6個方面，分別為運行管理、備件管理、維保管理、施工管理、系統(tǒng)評估管理以及知識庫管理，對首都機場APM系統(tǒng)日常運行的各項基本流程進行了有機整合。

圖3 首都機場APM線數字化工作平臺體系架構

3. 3 構建步驟

首都機場APM線數字化工作平臺體系的建設，主要有以下工作步驟：

1) 為了嚴控軟件開發(fā)及落實過程中存在的風險，對實施人員、網絡環(huán)境、硬件資源等方面進行可行性評估。

2) 成立專項攻關小組，根據現場工作的特點及一線人員的使用訴求，確定數字化平臺的體系架構，形成完整的軟件功能清單。

3) 完成軟件各功能模塊之間的網狀關系圖架構設計。

4) 制定風險應對計劃，以里程碑時間節(jié)點為依據，定期召開項目組全員的項目總結會，嚴控各項目節(jié)點的進度與風險。

5) 軟件平臺通過測試和試運行后，需配套建立金字塔式的培訓體系，即先對各個子系統(tǒng)的關鍵負責人員進行宣貫培訓，再進行全員培訓。在使用過程中，不斷收集用戶反饋的問題，持續(xù)完善軟件功能。

4 數字化工作平臺的實施效果

4. 1 運行效率得以有效提升

工作平臺通過與“APM旅客統(tǒng)計系統(tǒng)”進行集成，在旅客進入站臺的6個主要通道上方加裝了人數統(tǒng)計攝像機，后臺服務器實時對“15 min”、“30 min”、“60 min”的站臺旅客數量進行計算，并將結果更新到APM線控制中心的大屏上。調度員可將站臺旅客量與當前實際運力進行實時對比，一旦發(fā)現有運力不足的情況，可及時通過發(fā)放備車上線或增加上線列車數等方式及時增能，為優(yōu)化APM線的運行模式，以及提升旅客滿意度奠定良好的基礎。數字化平臺和“APM航班預警系統(tǒng)”進行關聯，在較大機型航班集中進港時，可通過“閃爍高亮”的形式向調度員發(fā)出提醒，確保調度員及時發(fā)放備車，有效提升了APM線的運行效率。數字化平臺推廣后，APM線的運行效率提升了近1.5%，人均旅客耗電量約降低了9.7%。

4. 2 實現了對軌道區(qū)施工狀態(tài)的集中監(jiān)管

數字化工作平臺借助“手寫板”，將原有的紙質版軌道區(qū)施工單更改為電子化審批流程，管理人員可隨時隨地監(jiān)控查看施工單的流轉情況。這樣，不僅實現了電子歸檔，審批形式也更加自由；數字化平臺規(guī)范了施工人員安全培訓及資質審核流程，安排專業(yè)安監(jiān)人員進行全程作業(yè)引領；通過建立“軌道區(qū)人員資質庫”，省掉了以往“人工查人名”的操作步驟，在施工申請時便可在“資質庫”中選中相應的人員，節(jié)約了人員工時，提升了軌道區(qū)作業(yè)的安全保障能力；工作平臺還建立了“軌道區(qū)監(jiān)控”模塊，通過繪制軌道區(qū)的電子模擬圖，實現了“軌道區(qū)哪處有施工，電子地圖哪處有顯示”的目標，以可視化的方式實現了對軌道區(qū)施工的集中監(jiān)管。

4. 3 建立了設備子系統(tǒng)的健康臺賬

通過規(guī)范并集成各個設備子系統(tǒng)的主要工作流程，使APM系統(tǒng)的各項工作在軟件平臺上均能得以體現，軟件后臺依據制定好的邏輯規(guī)則，將設備子系統(tǒng)的運行數據、維保作業(yè)、備件出入庫、故障維修等環(huán)節(jié)進行了有效關聯，可為一線工作人員自動推送合理的工作計劃及周期性的統(tǒng)計分析結果，有效推動了APM系統(tǒng)設備的精益化管理。

4. 4 推動了設備全生命周期管理

工作平臺通過對多重功能模塊的集中式數據管理分析，實現了設備的全生命周期管理，并可為管理人員提供綜合性的數據支撐，為解決其他系統(tǒng)的瓶頸問題奠定了基礎。

5 結語

以數字化平臺為核心的APM系統(tǒng)運行組織方案,不僅僅是各類信息的可視化集成展示平臺，更應該是一個輔助管理決策平臺。在借助計算機技術的基礎上，APM系統(tǒng)工作平臺通過人工智能學習，根據周期性的統(tǒng)計分析結果，結合移動端應用，自動實現了設備故障預警、設備故障排除、運行優(yōu)化等功能，從以往的“通病通治”向“專病專治”轉變。與人工操作相比，數字化工作平臺的投入使用，大幅提升了APM系統(tǒng)的安全管控、服務提升以及運行保障等水平。