方迎利

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070）

1 引言

智慧車站是《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》指出的我國城市軌道交通高質(zhì)量建設(shè)、智慧化發(fā)展重要方向之一，具備場景化、智能化、人性化等特點。智慧車站建設(shè)分為新建及既有車站改造2種情況，需要根據(jù)智慧車站的功能要求，細化其設(shè)施設(shè)備布局方案，以適應(yīng)智慧服務(wù)、智慧管理需求。為提供更加全面、智能的專家式一體化應(yīng)用功能，智慧車站設(shè)施設(shè)備布置應(yīng)滿足多功能、集約化設(shè)置要求，以提高運營、客服和線路設(shè)備維保效率，進而提升線路運營的安全性和高效性。

目前，國內(nèi)許多城市軌道交通紛紛開展智慧車站建設(shè)實踐。上海地鐵推出智慧車站服務(wù)，乘客可通過Metro大都會APP，實時查看各條線路的平均滿載率、列車車廂擁擠度等信息。深圳地鐵以14號線的建設(shè)項目為基礎(chǔ)，建立了基于建筑信息模型+地理信息系統(tǒng)（BIM+GIS）的城市軌道交通項目云平臺系統(tǒng)。廣州地鐵在21號線的天河站已有智慧化建設(shè)成果。但以上實踐多為針對運營管理中的痛點在既有車站進行的附加功能構(gòu)建，對于如何在新建線路及車站中結(jié)合智慧車站功能要求進行車站設(shè)施設(shè)備集約化布置的研究較少。

為此，本文從智慧車站設(shè)施設(shè)備組成及功能需求出發(fā)，通過分析其集約化布置的必要性，采用設(shè)備集中、管理集中的模塊化布局理念，從云平臺及車站設(shè)施設(shè)備2方面提出相關(guān)布置方案，以期為促進城市軌道交通智慧車站的發(fā)展和實現(xiàn)提供參考和借鑒。

2 智慧車站設(shè)施設(shè)備組成及功能需求

2.1 設(shè)施設(shè)備組成

智慧車站是建設(shè)智慧城市軌道交通的重要環(huán)節(jié)，體現(xiàn)狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)管控、自動診斷、業(yè)務(wù)閉環(huán)和持續(xù)進化等特點，由信息感知層、執(zhí)行層、應(yīng)用層3部分組成。

（1）信息感知層。該層包括通信、信號、空調(diào)、照明、消防、通風(fēng)、供電、門禁、環(huán)境傳感、影像采集等具體設(shè)備，是保證智慧車站正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，可為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）執(zhí)行層。該層包括火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、站臺門系統(tǒng)（PSD）、視頻監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV），以及培訓(xùn)、資產(chǎn)管理、辦公自動化、施工管理、生產(chǎn)管理等系統(tǒng)，為智慧車站的運行提供基礎(chǔ)環(huán)境及安全保障。

（3）應(yīng)用層。該層為智慧車站運控系統(tǒng)，通過實施程序化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、標準化的智慧車站運控程序，并實現(xiàn)統(tǒng)一的終端業(yè)務(wù)展示，保障車站運行安全。

而實現(xiàn)智慧車站建設(shè)布局的關(guān)鍵點在于構(gòu)建智慧車站運控系統(tǒng)，即采用系統(tǒng)化方法將各分散的自動化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個有機的整體，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、處理、共享、分析、挖掘平臺，實現(xiàn)城市軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)采集、信息互通、資源共享、高效聯(lián)動，促進各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，增強其應(yīng)對各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力，提高其為乘客服務(wù)的水平。智慧車站運控系統(tǒng)可通過以下2種方式實現(xiàn)。

（1）獨立新建。即在綜合監(jiān)控、通信、AFC、自動扶梯、安檢等各系統(tǒng)原有功能的基礎(chǔ)上，新增若干業(yè)務(wù)功能，并建設(shè)統(tǒng)一的智慧車站運控系統(tǒng)用于展現(xiàn)、監(jiān)控、管理相關(guān)業(yè)務(wù)功能。新建系統(tǒng)的軟、硬件是獨立于綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）存在的。此方案需根據(jù)車站級、線路級智慧車站運控系統(tǒng)的不同需求設(shè)置相應(yīng)的機房，并優(yōu)化車站的建設(shè)布局。

（2）拓展原有ISCS功能。即利用原有ISCS資源，提升其硬件在數(shù)據(jù)計算和存儲方面的能力，將其升級為集數(shù)據(jù)采集、處理、共享、分析、挖掘功能于一身的一體化平臺，為運營生產(chǎn)、資源管理、乘客服務(wù)管理等提供基礎(chǔ)設(shè)施、軟件應(yīng)用、載體、數(shù)據(jù)、信息安全、存儲等各方面的服務(wù)。此方案無需獨立部署新的硬件資源，新增功能所需空間少，僅需對原有ISCS占用空間進行優(yōu)化。

2.2 功能需求

智慧車站主要有以下3種功能需求。

（1）智慧乘客服務(wù)。即提供高質(zhì)量、人性化、精準化的服務(wù)，包括無感出行、智能掃地機器人、車廂擁擠度顯示、車廂溫度顯示、智慧app、車站電子導(dǎo)向屏、車站內(nèi)各位置的綜合信息屏、站臺軌行區(qū)廣告信息屏、站臺門綜合信息屏、智慧廁所、站內(nèi)指示投影、出入口動態(tài)投影等功能需求。

（2）運營生產(chǎn)支持。即提供精細化、高效化的智能應(yīng)用，以支持運營生產(chǎn)，包括智慧安檢、客流分析預(yù)測、人員管理、環(huán)境在線檢測、人臉識別進入設(shè)備區(qū)、人臉識別過邊門、視頻分析聯(lián)動、智能開關(guān)站、能耗管理、應(yīng)急管理、車控室一體化、智慧培訓(xùn)等功能需求。

（3）智慧設(shè)備維保。即提供實時、全面、可靠的設(shè)備維護數(shù)據(jù)及維修方案，包含數(shù)字化運維、檢車線線上調(diào)度管理等功能需求。

3 智慧車站設(shè)施設(shè)備集約化布置的必要性

隨著城市軌道交通的建設(shè)規(guī)模越來越大，其基礎(chǔ)設(shè)施分散、網(wǎng)絡(luò)資源浪費、系統(tǒng)缺乏強有力安全保障、運維管理復(fù)雜的缺點也日益凸顯。為解決以上問題，智慧車站關(guān)鍵系統(tǒng)——智慧車站運控系統(tǒng)應(yīng)采用云計算、虛擬存儲等技術(shù)統(tǒng)一構(gòu)建計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源。為此，應(yīng)建設(shè)城市軌道交通信息管理云平臺，整合多個專業(yè)的信息，滿足虛擬化、彈性計算、高等級安全性等要求。云平臺的物理硬件采用二級（即線網(wǎng)級和車站級）建設(shè)方式，其中車站通過虛擬化技術(shù)，構(gòu)建各自系統(tǒng)的虛擬機及數(shù)據(jù)中心。其弱電設(shè)備多、關(guān)聯(lián)性強、集成度高，對機房條件、供電、接地等均有要求，必須集約化布置以滿足上述要求。為使相關(guān)通信線纜及接口能夠可靠地發(fā)揮作用，還需要對設(shè)備的布置和安裝進行系統(tǒng)性、集約化的統(tǒng)籌安排。

此外，對車站機房內(nèi)的ISCS、公安通信、AFC、專用通信等專業(yè)設(shè)備進行部分或全部整合，實施模塊化的集中設(shè)置，可以化零為整，有效節(jié)約空間、減少建設(shè)投資。

4 設(shè)施設(shè)備集約化布置方案

4.1 云平臺相關(guān)設(shè)施設(shè)備

由于智慧車站運控系統(tǒng)采用云計算、虛擬存儲等技術(shù)統(tǒng)一構(gòu)建計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源，因此應(yīng)考慮在運營控制中心（OCC）集中建設(shè)線網(wǎng)級信息管理云平臺，由其數(shù)據(jù)中心承載和分配線網(wǎng)中所有相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源。目前，國內(nèi)呼和浩特、武漢、深圳等城市已開始相關(guān)實踐。例如，呼和浩特市城市軌道交通建設(shè)管理有限責任公司按照中國城市軌道交通協(xié)會推薦的“13531架構(gòu)”建設(shè)一朵云；深圳市地鐵集團有限公司建設(shè)工控云和管理云，統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)信息管理。

除在OCC集中建設(shè)線網(wǎng)級云平臺外，還應(yīng)在車站（場段）部署邊緣計算節(jié)點，以實現(xiàn)資源共享并保障車站（場段）的獨立自主運營，同時在云平臺數(shù)據(jù)中心設(shè)置車站（場段）級資源池，作為車站（場段）級節(jié)點的備用。

在硬件設(shè)備部署方面，傳統(tǒng)OCC設(shè)置存在以下問題：各線路硬件資源分散，設(shè)備和機房的利用率偏低；能耗過高；系統(tǒng)維護復(fù)雜、運維人員偏多；各系統(tǒng)數(shù)據(jù)相對獨立，難以實現(xiàn)資源共享。為解決上述問題，在建設(shè)云平臺時，應(yīng)注意各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，統(tǒng)一布置機房，以提高設(shè)備利用率、減小機房面積、降低能耗和維護難度。根據(jù)測算，若單線建設(shè)數(shù)據(jù)中心需設(shè)置服務(wù)器70臺，若3條線共建數(shù)據(jù)中心需設(shè)置超200臺服務(wù)器，但如果采用云化部署則僅需設(shè)置云主機約50臺，節(jié)省硬件資源超過70%，在減小機房空間的同時，也降低了能耗及軟硬件維護、資產(chǎn)管理等成本。因此，線網(wǎng)級資源應(yīng)基于云平臺部署。在每個車站級云節(jié)點可部署4面機柜，設(shè)置于其弱電設(shè)備機房內(nèi)；在每個場段級云節(jié)點可部署6～7面機柜，設(shè)置于其弱電設(shè)備機房內(nèi)。

對于不間斷電源（UPS）室的設(shè)置，云平臺主中心按照蓄電池后備時間120 min、容量雙機冗余2×250 kVA設(shè)置；備用中心按照蓄電池后備時間120 min、容量雙機冗余2×200 kVA設(shè)置。因此，云平臺主備中心UPS室應(yīng)按照250 m2布置。

4.2 車站設(shè)施設(shè)備

車站是城市軌道交通運營管理體系中的最基本單元，智慧車站設(shè)施設(shè)備布置及建筑布局可按照以下方案進行優(yōu)化。

（1）將原客服中心改造升級為智能客服中心。將票亭、票房售票機、乘客自助終端、智能咨詢終端、人臉注冊終端等設(shè)施進行集成設(shè)計，并可接入人工語音客服坐席，使智能客服中心具備票務(wù)辦理、信息查詢、乘客服務(wù)、人臉注冊等功能。為此，需升級既有車站服務(wù)器，使其滿足遠程音視頻交互、錄音錄像、地圖導(dǎo)航等多種功能需求。

（2）車控室布置在運營工區(qū)，安裝綜合后備盤（IBP）、列車自動監(jiān)控（ATS）終端、ISCS終端、消防主機、電氣火災(zāi)監(jiān)控主機、應(yīng)急照明疏散主機和消防電源監(jiān)視主機等設(shè)備，以實現(xiàn)行車組織和消防監(jiān)控，并設(shè)置值班站長和行車值班員。

（3）將原有的警務(wù)室、工作室、站長室、站務(wù)工作室等功能用房整合為綜合辦公室，以集中辦公區(qū)域、節(jié)約資源并便于管理。

5 結(jié)語

本文在分析智慧車站設(shè)施設(shè)備組成及功能需求的基礎(chǔ)上，提出集約化布置方案：在云平臺設(shè)施設(shè)備方面，主要考慮硬件設(shè)備及UPS的空間優(yōu)化部署；在車站設(shè)施設(shè)備方面，強調(diào)資源及設(shè)備的集約化整合。相關(guān)布置方案在滿足智慧車站應(yīng)集成人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等先進技術(shù)的需求的同時，對車站空間、人群客流、設(shè)備數(shù)據(jù)等統(tǒng)籌考慮，可有效提升城市軌道交通車站的自動化和智能化水平，改善乘客出行體驗，提高車站人員工作效率。