上海軌道交通10號線新江灣城智慧車站建設探索

馬偉杰

(上海地鐵第一運營有限公司，200003，上海//高級工程師)

2014年8月上海軌道交通10號線投用全自動駕駛功能，列車以全自動運行的模式(自動喚醒、自檢、出庫、駕駛、停站、報站、開關門、折返、回庫、洗車、休眠等)，實現了理想的運營計劃安排,縮短了行車間隔,提高了運營服務水平和系統運能。全自動運行系統在提供高效、自動化服務的同時具有高度的可靠性和安全性。

根據全自動運行系統的管理經驗，智能運維系統開發基于車站運維管理場景,利用現有自控系統，開發車站智能化管理平臺，實現更加全面、智能的運維應用，從而提高車站運營效率及服務水平。

智慧車站系統涵蓋了設備管理、客運管理、生產計劃監控、應急指揮及車站站務管理等功能。該系統啟用后車站現場所有的生產、服務信息都將集中到車控室進行顯示、分析和處理，指揮現場作業的命令亦將從車控室發送至車站各個崗位，有效地提升了車站乘客服務水平及綜合管理能力。

1 上海軌道交通10號線新江灣城智慧車站總體策劃

結合采用全自動運行系統的車站運營場景，設計智慧車站的總體功能，具體實現車站態勢全感知、客運服務智能化和人員管控精細化，全面支持多職能隊伍的建設，實現崗位復合和減員增效。一方面確定車站運營需求，定義車站管理內容，明確運營場景，并以車站各崗位作業內容為引導，轉換車站智能化需求；另一方面梳理現有的技術支持，如系統設備和大數據支撐，以及車站現有的工作流程、臺賬記錄、崗位標準和預案文本等，并從車站運營管理、設備管理和人員管理智能化以及故障聯動、消防聯動、大客流應急聯動需求進行梳理，并從人員布崗作業、信息流轉和設備聯動三方面確定功能需求和系統配置。

上海軌道交通10號線新江灣城站是全自動駕駛線路的終點折返車站,車站配置綜合監控系統,并且正在進行多職能隊伍建設，非常適合進行智慧化升級。以該站作為試點車站，利用車站的綜合監控及其子系統，新增輔助分析系統，對各類數據進行梳理和綜合再建模，開發更加全面、智能的運維應用，全面提高車站的運營效率及服務水平。

2 智慧車站需具有的典型功能

智慧車站需要一顆智慧的大腦，將相關的系統進行整合。對新江灣城站的綜合監控系統(ISCS)進行了升級，形成了新江灣城站的綜合運管平臺(ISCS-SOM)，如圖1所示。ISCS-SOM可實現場景化控制、車站設備專家管理及智能乘客服務等功能。

圖1 新江灣城智慧車站ISCS-SOM系統架構圖

通過將SVG(可縮放矢量圖形)嵌入集成系統平臺，實現車站日常設備運行、客運管理、人員管理等信息的處置和監視。通過將各集成和互聯系統的信息進行整合，提供一個友好、完整、統一的人機界面。

2.1 運營場景設置和系統聯動

采集車站日常運營、應急處置等場景中車站設備和人員的聯動需求，制作成為車站預設場景。按照車站運營場景劃分，聯動功能可分為車站開/關、低峰客流、高峰客流、大客流應急及車站設備定期檢測維護等部分。當滿足場景觸發條件時，智慧車站系統將自動啟動或者停止相應設備，并提示員工布崗位置，以及實時顯示現場客流信息等。

2.2 車站狀態全息感知和智能控制

在全站范圍內增設智能感知設備的手段，實現全息感知現場信息的同時，識別車站設備的運行狀態(場景)及環境信息，以做到車站日常運行條件的精細化掌控。

采集和記錄車站典型區域測試點的溫度、濕度及二氧化碳濃度等環境監測數據。匯總ISCS采集的車站及所轄區間機電設備(通風空調系統設備、空調水系統設備、給排水設備、智能照明、電梯、自動扶梯、自動卷簾門、VRV(變制冷劑流量)空調系統)的運行狀態和故障報警信息，從而實現對被控設備各種模式的自動控制。

根據車站環境監測數據和控制策略，實現對車站通風空調系統設備和空調水系統設備運行模式的切換控制和運行頻率調節，在滿足乘客舒適性要求的條件下，可降低設備能耗及提高經濟效益；通過對空調冷水閥的開度調節，實現風系統與水系統的聯動控制，從而降低車站綜合能耗。

統計車站和區間設備的累計運行時間，并根據設備保養要求，對設備的維護保養提供建議提示。根據有關機電設備的平均使用時間，實現主備用設備的自動切換運行，從而延長此類設備(如各種水泵等)的使用壽命。

2.3 智能乘客服務

在新江灣城站公共區設置旅服機器人。旅服機器人利用機器人的深度學習、人臉識別等人工智能解決方案實現車站內智能導覽、智能講解、智能應答及智能導航；通過機器人在地鐵站內輔助人工提供服務，可實現全天候客服，進一步提升地鐵站服務的便利性、可靠性與規范性。以設置在車站站廳與出入口結合部、站廳付費區的顯示終端為載體，向乘客發布各類運營服務信息(如車站出入口信息、周邊環境與公交接駁信息、列車服務信息、換乘方案及票價、乘客須知、旅游信息等)，實現與乘客的信息查詢交互，引導乘客以更高效、更便捷的方式出行。緊急情況下，車站的電子導引系統能快速接收OCC(運營控制中心)或車站綜合監控工作站發布的緊急信息，保證了發布的快捷性。

2.4 智能視頻分析

智能視頻分析系統可分析乘客行為。當乘客在視頻內出現了摔倒、擁擠、大客流、異常行為等狀態時，系統會自動發出報警。車控室監控工作站收到報警信息后，自動彈出相應視頻和報警，根據系統預設自動啟動語音廣播，并向操作員提示建議措施。智能視頻分析系統包括站臺客流密度分析、旅客摔倒分析、扶梯口擁堵分析、自動扶梯運行監測分析、異常事件實時提示及智能語音播報等功能。例如,站臺客流密度分析是通過視頻信息對站臺人員密度進行分析，從而判斷站臺區域人數情況，并根據配置的基數來得到當前站臺的客流密度。

2.5 智能維護專家

ISCS-SOM構建了車站受控對象(電力及機電等設備)維護管理數據庫，實現了對受控對象設備的全信息管理；對海量數據進行開發，通過數據挖掘、數學建模、大數據分析及機器學習等手段，完成對設備風險控制、設備運行參數優化及系統穩定性分析等操作，為設備的動態維護和故障原因判別提供了智能輔助手段。同時配置了單兵維保功能，該功能中多職能隊伍隨身佩戴集實時視頻、音頻攝錄、照相錄音及藍牙定位等功能于一體的單兵裝備，通過建立遠程視頻對講，實時將圖像傳輸至車站和OCC，使OCC人員能與多職能隊伍通過實時溝通指導故障排除工作。

2.6 智能布崗

建立以時間軸拓展的任務管理系統，對車站各崗位人員采取任務化管理模式，通過系統下達可執行、可傳達、可確認的任務，崗位人員接收信息后明確當天工作內容、完成時間及完成地點等，便于作業精細化管理，從而提高勞動生產率。

3 ISCS-SOM架構

建設新江灣城智慧車站，對車站ISCS進行了升級，成為新江灣城站的ISCS-SOM。ISCS-SOM采用B/S(瀏覽器/服務器)結構和TCP/IP(傳輸控制協議/互聯網協議)。根據業務劃分不同，將ISCS-SOM分別部署在生產網和管理網，兩者通過單向隔離網閘進行互聯，詳細架構如圖2所示。

圖2 ISCS-SOM架構圖

ISCS-SOM的硬件分為兩層：

1)就地監視控制級。包括原ISCS監控涵蓋的子系統硬件，以及為支撐改造后的ISCS-SOM應用需要安裝的攝像機、通信管理機、傳感器及表計等前端感知設備。

2)ISCS-SOM管理級。包括原ISCS服務器等硬件，以及為實現ISCS-SOM應用需要的服務器、工作站及通信接口設備等后端集成分析設備。

ISCS-SOM軟件分為3層：

1)數據接口層。包括原ISCS接口軟件，以及符合新接入子系統要求的接口軟件。上述軟件專門用于數據采集和協議轉換，主要由通信接口設備完成。

2)數據處理層。用于實時對歷史數據進行管理，該層主要由車站原ISCS服務器處理數據，且新增數據處理業務通過實時數據庫和關系數據庫提供ISCS-SOM的應用功能。

3)人機接口層。用于處理人機接口，該層主要由操作終端進行操作，對原有ISCS界面進行合理規劃和整合，實現場景化車站運營的日常使用功能。該層通過系統服務器獲取數據，然后在操作站顯示的人機界面上完成各種操作。

ISCS-SOM網絡基于原車站ISCS網絡進行擴充，新接入智能照明、冷機節能管理、智能視頻分析、智慧水務及環境監測等子系統。ISCS-SOM網絡由局域層和現場層組成。

1)局域層。車站級局域網為冗余的100 Mbit/s交換式工業以太網，且符合IEEE 802.3標準，采用TCP/IP協議；車站級骨干網采用千兆工業以太網交換機，分別配置千兆以太網接口和百兆以太網接口。

2)現場層。即各子系統執行層面上的網絡，采用工業控制以太網絡。

4 結語

新江灣城智慧車站的建成應用，將大大提高車站的管理服務水平，更加契合全自動駕駛時代對車站建設的要求。隨著后續ISCS-SOM運行數據及經驗的積累，將進一步推動城市軌道交通車站的智慧化建設。