汪 侃

(上海寶信軟件股份有限公司，201203，上海 ∥ 高級工程師)

市域(郊)鐵路是城市中心城區(qū)連接周邊城鎮(zhèn)組團及城鎮(zhèn)組團之間的通勤化、快速度、大運量的軌道交通系統(tǒng)，提供城市公共交通服務，是城市綜合交通體系的重要組成部分[1]。近些年，我國在城市軌道交通(以下簡稱“城軌”)領域取得了巨大成就，但與發(fā)達國家相比交通結構還不盡合理，導致部分大型城市出現(xiàn)交通擁堵、人居環(huán)境下降、城鎮(zhèn)空間結構不合理等“大城市病”。因此，發(fā)展市域(郊)鐵路是擴大交通供給、緩解交通擁堵、促進新型城市化建設的有效途徑。同時，要依托“互聯(lián)網(wǎng)+市域(郊)鐵路”，提升新建和既有線路的信息化、智能化服務水平，實現(xiàn)信息實時在線共享[1]。

市域(郊)鐵路的建設，從信號、車輛、供電制式、運營組織等方面既有別于國鐵、地鐵和輕軌，彼此之間又有著很多的相互聯(lián)系和可供借鑒之處。筆者參與過國內(nèi)多個城軌項目，以及溫州S1線、上海軌道交通16號線等市域(郊)鐵路的信息系統(tǒng)建設，結合以上項目經(jīng)驗以及市域(郊)鐵路本身的一些差異性需求，提出筆者的思考。

1 市域(郊)鐵路信息管控體系建設的基本需求

從我國市域(郊)鐵路當前的建設、運營模式看，可大致分為國鐵制式和城軌制式。上海軌道交通16號線、溫州S1線等線路采用直流供電和城軌CBTC(基于通信的列車控制)信號系統(tǒng)，并采用城軌車輛按照城軌的管理模式運營，可稱之為城軌制式；上海金山鐵路(上海軌道交通22號線)等通過對既有鐵路進行適應性改造，采用交流供電和國鐵信號系統(tǒng)制式，并以國鐵動車組參照國鐵運營管理模式運營，可稱之為國鐵制式。當然，也有類似上海機場聯(lián)絡線采用城軌和國鐵制式共存的技術與運營組織的模式。無論采用何種模式，均需要考慮如下一些基本的運營和服務需求：

1) 應采用公交化運營組織模式，落實城市公交化服務的各項要求，切實提供全程安全、便捷、貼心的運輸服務[1]。

2) 重要節(jié)點宜與國鐵線路互聯(lián)互通，具備貫通運營條件；與城軌等公共交通系統(tǒng)應銜接順暢、換乘便捷。按照零距離換乘和一體化運營要求，實現(xiàn)基礎設施和運營服務方面的資源共享、互聯(lián)互通[1]。

3) 市域(郊)鐵路應自成體系、獨立運營[2]。

針對這些基本需求，在市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)的構建過程中，既要考慮國鐵已經(jīng)形成的全路網(wǎng)基本一致的標準化技術、管理體系，又要考慮城軌發(fā)展所形成的的“面向調(diào)度、面向設備、面向服務”的差異化管控和精細化服務內(nèi)容。

2 市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)的建設要素

2.1 與國鐵和城軌調(diào)度維修體系的差異

對城軌而言，基本采用標準的 “三級管理-四級控制”調(diào)度體系，如圖1所示：線網(wǎng)級注重網(wǎng)絡協(xié)調(diào)、應急指揮；日常調(diào)度指揮主體在線路指揮中心，車站則按照調(diào)度指令組織生產(chǎn)并為乘客提供服務。維護維修方式根據(jù)“搶修、定修”等形態(tài)不同，由線路維調(diào)及各專業(yè)生產(chǎn)調(diào)度來實現(xiàn)。

圖1 城軌“三級管理-四級控制”調(diào)度體系

比照國鐵的建設運營模式，兩者有著較顯著的差異。最典型的差異就是國鐵采用路網(wǎng)管控，弱化了線路運營的概念(京滬線等線路是物理位置概念，運營中的“線路”是根據(jù)線網(wǎng)運行圖的計劃安排而動態(tài)形成的)，實行“兩級管理-三級控制”，即：由路網(wǎng)中心(或分中心)統(tǒng)籌負責運營計劃、管控方式，并對CTC(調(diào)度集中系統(tǒng))、供電、票務等實行統(tǒng)一的網(wǎng)絡化管理；車站一方面落實路網(wǎng)中心下達的指令，另一方面負責本站機電、站務管理和乘客服務；同時，國鐵通過“車、機、工、電、輛”等管理單元實現(xiàn)各系統(tǒng)的專業(yè)維護維修，并通過車站和旅客服務系統(tǒng)提供站務、安檢、票務等服務[3]。

市域(郊)鐵路若按照城軌制式來建設運營，與城軌信息體系的差異性并不大，體系相對也比較成熟，所需要考慮的更多其他因素：一方面就是由于客流波動較大(如連接主城區(qū)與衛(wèi)星城的潮汐客流、機場聯(lián)絡線的大站客流等)，所對應的運輸組織模式的變化(如區(qū)間車、大站車模式)，以及由此引起的信息系統(tǒng)的個性需求的考慮；另一方面就是線路沿線的大型TOD(交通引導發(fā)展)站點或樞紐站客流因素引起的乘客服務和車站管理系統(tǒng)的需求變化。

市域(郊)鐵路若按照國鐵制式來建設運營，由于管理體系的變化，且為了實現(xiàn)公交化運營和精細化服務，則促使市域(郊)鐵路線網(wǎng)中心、車站有著較高的建設需求：

1) 線網(wǎng)中心建設需求：除了與國鐵一樣需要統(tǒng)一全網(wǎng)絡的行車組織模式，直接管理全線網(wǎng)信號、電力等系統(tǒng)之外，對關鍵設備系統(tǒng)也需要管控到站、到區(qū)間。并能夠針對不同情況做出網(wǎng)絡化的布控和調(diào)整。因此，需要全網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，其基礎是數(shù)據(jù)的高度共享與融合。

2) 車站建設需求：在落實線網(wǎng)管控的前提下，其自身管理也需要更強的自律性、更加智能的場景管控和乘客服務，以更好地提升管理和服務質(zhì)量。

2.2 不同模式下的一些關鍵建設要素

市域(郊)鐵路若按照城軌制式來建設運營，可基本參照智慧城軌的方式構建信息體系[4](見圖2)：

圖2 城軌“線網(wǎng)-線路-車站”層次建設

1) 在車站這個基礎節(jié)點，為適應日益繁重的客流、站務管理等需求，以及站務、維修、客流等管理分立所存在的問題，可以以城軌正在發(fā)展的“智慧車站”建設為目標，綜合考慮站務、客流等影響，以場景化操作方式實現(xiàn)對“站務-客流-設備-維修-能耗”的一體化管控。

2) 線路的調(diào)度指揮系統(tǒng)是核心。可以借鑒城軌無人駕駛系統(tǒng)的發(fā)展成果，發(fā)展基于“人-車-設備-安全”的一體化TIAS(行車綜合自動化系統(tǒng))系統(tǒng)建設，借助于系統(tǒng)的集成深度和廣度，提升線路的管理效率，同時支撐機電系統(tǒng)智能運維。

3) 在線網(wǎng)層，力圖形成高效的網(wǎng)絡化調(diào)度指揮與決策體系以及全面完整的線網(wǎng)駕駛艙。為達到這一目標，針對各條線路，需要在接入層形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)則和標準；同時，基于全網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)分析，在線網(wǎng)層進行統(tǒng)一的管理評價和效率提升。

而當按照國鐵制式來建設市域(郊)鐵路，并采用類似城軌的公交化運營組織時，如前所述，對線網(wǎng)中心、車站有著不同的建設需求，同時需更加關注以下幾點：

1) 關注全網(wǎng)絡的互聯(lián)互通設計，以及分期建設的可擴展性要求。當然，國鐵已經(jīng)形成統(tǒng)一標準的CTC、電力、車輛等系統(tǒng)，這是最關鍵的；但同時也要包含傳輸、集群、電話、門禁等弱電系統(tǒng)的互聯(lián)互通設計和可擴展性要求。

2) 關注全網(wǎng)絡互聯(lián)互通的基礎，即：數(shù)據(jù)接入體系、處理體系的標準化。

在此，需要一個強有力的線網(wǎng)控制中心，其能夠以大平臺的構建方式，來實現(xiàn)運營指揮、應急聯(lián)動、運營服務、信息管理、運營評估等功能。在統(tǒng)一的大平臺下，這些功能可以以微服務的形式，將所需要管理的信息分級、分類提供給各級調(diào)度和管理者。在此過程中，存在著海量/異構的、實時/非實時、結構化/非結構化的數(shù)據(jù)分析處理，一方面需要在設計上力爭統(tǒng)一數(shù)據(jù)結構和接入標準，另一方面離不開后臺的大數(shù)據(jù)平臺的處理能力。此種類似的結構下，馬德里地鐵線網(wǎng)控制中心、成都地鐵線網(wǎng)指揮中心等均是較好的參考案例。

此時，更加應該大力推行與智慧車站相關的信息系統(tǒng)建設，并以此來加強車站管理的自律性，推動車站的一體化管理和服務。

2.3 運維體系

無論何種建設模式，系統(tǒng)運維也是必須要面對的重要問題。一是運維組織方式問題，二是運維管理效率問題。

國鐵通過各鐵路局(鐵路集團公司)，再加上所屬的車務、機務、工務、電務、車輛等五大基礎部門以及車站，構成了管控和運維體系。對于線路網(wǎng)絡規(guī)模大、樞紐站作用突出的國鐵而言，效率很高。嚴格意義上說，此種模式屬于區(qū)域化維修管理。其相互職責分工也比較清晰合理，所謂鐵路警察各管一段。而城軌通常按照標準線路的設置來組織運維，由各線路的運營公司通過設置不同的維修中心、車間、工班來實現(xiàn)對不同系統(tǒng)的運維。

從運維組織的角度，筆者的總體感覺是：對于采用城軌制式建設的市域鐵路，由于系統(tǒng)建設采用了與城軌相同或類似的機電系統(tǒng)和線路管控方式，可由城軌運營公司統(tǒng)一管理，或借鑒城軌的方式按照線路來組織運維。而對于采用國鐵制式建設的互聯(lián)互通的市域鐵路網(wǎng)絡，采用區(qū)域化維修組織方式效率會更高。只是沒有必要完全仿照國鐵采用的“車、機、工、電、輛”等單元組建運維體系，更多的建議是采用線網(wǎng)集中管控，并在中心站(或樞紐站)建立區(qū)域綜合維修管理團隊來組織日常運維。

對于網(wǎng)絡化運維管理效率，很多地方都在進行有效的實踐，包括運維組織方式的摸索以及智能運維系統(tǒng)的運用。如香港青衣線網(wǎng)中心對線網(wǎng)整體維護維修管理，即由線網(wǎng)中心來綜合統(tǒng)籌全線網(wǎng)的維護維修計劃并組織實施，效率和可控性都比較高。白天運營時，線網(wǎng)中心行使運營指揮中心的職能；夜間停運后，線網(wǎng)中心行使維修指揮中心的職能。同時，近些年城軌各運營主體普遍感受到運維成本、效率和運營安全壓力，不斷致力于推動智能運維系統(tǒng)建設。一方面，通過人工智能、在線監(jiān)測等手段提升運營安全性、降低風險響應時間；另一方面，通過建立運維大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來優(yōu)化修制修程，并逐步實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)修[5]。從管理方法上，對市域(郊)鐵路的運維而言也是較好的參考。除了能夠有效提升效率、降低成本之外，還能夠充分利用技術的發(fā)展建立更加標準、智能的運維體系，以減少地域因素、人為因素帶來的維修管理孤島和不平衡。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對市域(郊)鐵路信息管控體系建設的啟示

上文闡述了在不同建設模式下對市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)建設，尤其是對線網(wǎng)中心、車站建設以及系統(tǒng)運維的一些思考。那么應該如何建設來保障它們的功能和效率呢？從信息系統(tǒng)的整體結構設計上看，目前大力發(fā)展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系給了很多啟示。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系推行扁平化結構，強調(diào)數(shù)據(jù)使能，以“云-邊-端”的結構建立信息系統(tǒng)模型。如圖3所示的信息系統(tǒng)模型：對于現(xiàn)場，通過現(xiàn)場網(wǎng)負責車站系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入，提供給云中心的同時，也處理本站的基礎業(yè)務(邊緣計算)；在云中心，通過數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、分析和建模，并提供給運營平臺實現(xiàn)各類基于調(diào)度管理和業(yè)務流程的指揮；在此之上，形成企業(yè)級的業(yè)務分析，并提供領導綜合決策數(shù)據(jù)。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系下的市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)結構

這樣的體系對于采用國鐵制式建設運營并基于線網(wǎng)化管控的市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)而言，有著較高的適應性。線網(wǎng)中心在全路網(wǎng)數(shù)據(jù)接入和分析基礎上，實現(xiàn)信號、電力、旅服、綜合維修等系統(tǒng)的調(diào)度管理。車站作為邊緣計算節(jié)點，在實現(xiàn)對本站的管理和提供服務的同時，也是云中心的一個基礎管控節(jié)點。

在這個體系中，以云計算和大數(shù)據(jù)技術來支撐線網(wǎng)中心應用。由于數(shù)據(jù)體系設計的一致性，以及系統(tǒng)的高可擴展性等優(yōu)勢，后續(xù)可根據(jù)建設和管理節(jié)奏不斷擴充和提升應用系統(tǒng)的規(guī)模和功能。對于作為邊緣計算節(jié)點的車站建設，可以大幅借鑒城軌智慧車站的建設形式，通過站級對各系統(tǒng)進行深度的集成互聯(lián)，以一體化管控形式支撐車站機電系統(tǒng)的自律運轉(zhuǎn)，以及車站管理、乘客服務的智能化、智慧化。

4 結語

市域(郊)鐵路將是緩解交通擁堵、促進新型城市化建設的有效途徑。對于市域(郊)鐵路，無論是采用國鐵制式還是城軌制式來建設，其信息系統(tǒng)的合理、高效是所需要面對和解決的問題。一方面，需要針對市域(郊)鐵路的建設和管理需求，結合國鐵和城軌的特點取長補短，更好地規(guī)劃和設計市域(郊)鐵路信息系統(tǒng)體系；另一方面，充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧地鐵的研究和發(fā)展成果，利用云計算、大數(shù)據(jù)等先進技術，打造出“互聯(lián)網(wǎng)+市域(郊)鐵路”，提升信息化、智能化服務水平。