城市軌道交通智能車站綜合管理平臺研究

曹 宏 何鳳娟

（易程科技股份有限公司，北京 100083）

1 概述

城市軌道交通建設是一項投資巨大，工程復雜的項目，城市軌道交通線路網絡的運營、服務和管理更是一個紛繁浩大的系統工程。面對如此龐大的建設規模和運營線路，如何保障城市軌道交通的建設、管理、運營能夠高效、有序的運轉，如何滿足乘客對城市軌道交通快速、安全、舒適、便捷、經濟等特性不斷提高的服務需求，已經成為城市軌道交通發展中面臨的主要課題。

其中，加快城市軌道交通信息化的發展應用，迅速改變信息化管理技術的相對落后現狀，已經成為國家相關政府部門、企業、科研教學機構的重要職責，也是社會公眾的迫切需求。目前，城市軌道交通信息化發展建設的重點，應是從旅客服務、運營維護等各方面考慮，建立并推廣應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。

2 城市軌道交通智能化系統現狀

我國城市現代軌道交通的發展大致經歷了以下3個階段。一是20世紀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地鐵的穩定發展階段；三是從20世紀末至今，除以上特大城市繼續大力建設外，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軌道交通設施項目的蓬勃發展階段。目前，我國的軌道交通建設已經進入了黃金發展期。

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

3 建設智能車站綜合管理信息平臺

3.1 建設目的

實現跨系統的互聯互通以及資源共享，建設一個基于可視化操作界面，面向車站安全生產的業務集中管理、安全集中管理、輔助決策管理的綜合管理信息平臺，實現車站各專業、各系統的有機結合，進而實現車站信息的業務集成和整合，對推動車站日常生產的高效安全、有序運營、對事故的預防和緊急處置工作，都具有重要的意義。同時具有整套的系統解決方案將減少各系統融合和維護的成本，集成各系統形成完整的管理平臺，將會有更多的市場和技術競爭優勢，及時跟上國際城市軌道交通運輸行業的發展趨勢。

3.2 建設目標

以保障城市軌道交通絕對的安全運營和優質的良好服務為核心，通過計算機通信網絡和信息技術為支撐，建設系統集成、功能最優、經濟高效的城市軌道交通智能車站綜合管理信息平臺，打破現有各專業、體系的縱向管理系統，滿足地鐵和輕軌車站快速響應、應急管理的需要，實現軌道交通體系高度集成、信息流暢、指揮有力、應對有序的生產運營新局面，加強車站和上級控制中心的聯動管理，實現車站和公交、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，建成數字化智能車站，充分提高現代化城市軌道交通運營的科技管理水平。

3.3 系統架構

為了達到系統集成功能最優化和經濟高效，智能車站綜合管理信息平臺的系統架構如圖1所示。

如圖1所示，系統架構有5個層面。

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

第二層是車站各類終端管理機電設施，如與旅客出行緊密相關的自動售檢票設備、信息發布顯示設備等，其他如信號系統設備、火災報警系統設備、電力設備等，均受綜合管理平臺管控，檢測或采集設備狀態，接受控制命令。這一層面的實現對車站設施管理和設備狀態采集，對車站的運營分析、旅客疏導、信息處理與發布、站務管理至關重要。

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獲得的如線路運營計劃信息、上級控制中心（OCC）下達的信息，綜合監控信息等。需有非常復雜的接口體系，是各類信息系統的緊密集成，通過智能綜合管理平臺打破現有縱向系統、不同網絡的信息隔離，實現橫向信息共享和交流，為上層的指揮及決策奠定基礎。

第四層是業務融合層，業務融合層是對管理業務的整合，將運營計劃、客流預測、設備運行、應急處理等各項業務有機融合，實現面向軌道交通業務的集中管理，通過對車站管理各功能業務的全新整合應用，改變信息不全、消息封閉、決策不明的運營狀態。

第五層是智能化運營與管理，智能化運營管理是通過統一可視化人機界面展現對信息和業務的融合，加快信息流動，進行高效決策指揮，實現“信息共享、業務自動、管理智能、服務優質”的最終目標。

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集成優化技術，將車站各相關的設備設施、車站現有各系統和車站各管理業務，緊密集成為一體的全新智能化管理業務平臺。

3.4 系統組成

智能車站綜合管理信息平臺的硬件設備組成包括應用服務器、數據庫服務器、接口服務器及磁盤陣列、各操作員工作站、打印機、大屏幕顯示、網絡交換機和終端控制設備等，分別部署在控制中心和各車站、車輛段。系統設備連接如圖2所示。

智能車站綜合管理信息平臺軟件，主要由平臺軟件、應用軟件、接口軟件等構成。平臺軟件主要完成數據的采集、處理與管理等功能；應用軟件主要完成系統運營管理與協調、信息報送、信息查詢、應急指揮，以及系統管理和維護等功能；接口軟件主要實現綜合管理信息平臺與各子系統、上下級設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、設備、業務的有機融合，通過信息和資源共享，對車站的日常運營進行綜合監視、對突發事件應急聯動和統一指揮，為旅客提供信息服務，實現與其他單位的聯系和協調，包括向上級進行信息報送和接收上級的指令，與公安、消防部門的聯系與協調等。在綜合管理平臺上，業務管理具有可視化、智能化和立體化的特點，為車站的安全運營保駕護航，實現車站、出行者、社會的和諧管理和發展。

3.5 智能車站綜合管理平臺技術特點

智能車站綜合管理平臺是一個創新、模塊化的智能系統，具有以下技術特點。

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

2）統一風格的人機界面，所有子系統信息匯聚于統一人機界面，操作員可以對所有設備狀態、報警以及資源分配一目了然。

3）良好的決策輔助和聯動功能，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處理時間。

4）可進行多源數據融合處理，綜合管理信息平臺通過對不同子系統的異構信息進行綜合分析與處理，為日常運營、應急處理、信息報送等各項業務提供決策信息。

5）系統可靠性有保障，綜合管理平臺自身一旦發生故障對整個系統影響較大，因此其服務器、交換機等均應采用冗余方式，并在車輛段設置后備中心。當控制中心網絡中斷或發生故障時，車輛段的綜合管理平臺工作站以中央級用戶登錄使用，可監控全線車站常規設備，提供與中心級系統同樣的功能，直至原控制中心恢復，轉交控制權。

3.6 平臺系統中需要重點解決的技術課題

3.6.1 數據處理與協議轉換要適應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數據都統一接入綜合管理平臺的接口處理器，由于有些系統需要數據庫的二次開發，或建立獨立的數據庫，還要考慮數據結構的統一規劃。接口處理器負責綜合管理平臺與各相連系統的接口管理，完成規約轉換、數據初始處理、周期訪問和協議轉換，并將不同格式的實時數據轉換為綜合管理平臺統一的內部數據對象格式，提交到系統應用服務器。接口服務器具有支持多種協議轉換、支持多種通信接口的模塊;具有足夠的網絡口、串口，以接入相應系統。每個接口服務器通過千兆以太網接口與綜合管理平臺交換機相聯。冗余配置，單點故障不應影響系統功能，以保證數據流的處理與傳輸。

3.6.2 人機界面需統一整合

智能車站綜合管理信息平臺涉及的子系統眾多，集成范圍大，實現軟件人機界面圖形層次多，整合的方式也有所不同。有的系統通過管理平臺可直接取代被集成子系統的軟件，并實現被集成子系統的全部功能，例如廣播、信息等系統，極大地提高了集成系統的性能，這類系統人機界面可利用成熟的軟件稍加改造。有的子系統，由于系統所特有的功能，無法利用成熟的軟件，需要在新平臺上進行二次開發。而對于像信號系統（ATC）的集成，由于信號系統是涉及行車安全的設備，并有專用的軟件和通信協議，如果通信協議的開放條件許可，則可在綜合管理平臺的人機界面中嵌入其系統的圖形人機界面，實現復視管理功能，方便運營人員在統一的平臺上操作人機界面。

3.6.3 系統結構應適應動態可擴展性的需求

智能車站綜合管理平臺的服務器、交換機等關鍵設備應預留20%～40%的容量，軟件采用無限點可擴展軟件，為今后系統擴展打下基礎。綜合管理平臺的體系結構應適合系統動態擴展，可在線修改、擴充子系統而不干擾已經運作的其他子系統。新加入的子系統調試通過后，可以和原有的系統無縫集成，共同實現整個交通系統的各項任務。

4 結論

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。但隨著建設線路越來越多，無論是設備還是客流，各種管理和安全問題日益凸現，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絡化協同作業等技術，實現物理上設備集成、業務上統一監視、管理上按線集中的現代化運營模式，能夠更好地滿足城市軌道交通建設和安全高效、優質服務的新需求，代表了城市軌道交通信息化發展的方向和趨勢。

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