哈爾濱智慧城軌發(fā)展規(guī)劃與建設(shè)成效

文/范國(guó)榮，哈爾濱地鐵集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理

圍繞國(guó)家交通強(qiáng)國(guó)、新基建的新發(fā)展理念，城市軌道交通作為全面開啟建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的重要支撐，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的先行領(lǐng)域，也是建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)和智慧城市的重要組成部分。

一、基于城軌發(fā)展綱要的哈爾濱智慧城軌“13931”頂層規(guī)劃

哈爾濱地鐵根據(jù)交通強(qiáng)國(guó)、智慧城市的國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展背景，緊跟“十四五”規(guī)劃與十九屆五中全會(huì)提出的“數(shù)字化”發(fā)展要求，在全面提升建設(shè)質(zhì)量、加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)能力的基礎(chǔ)上，響應(yīng)行業(yè)《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)展規(guī)劃，努力創(chuàng)新管理模式，大膽引領(lǐng)行業(yè)尖端科技應(yīng)用。結(jié)合新線建設(shè)與實(shí)際情況，提出了符合哈爾濱城市軌道交通的“智慧地鐵”建設(shè)方案。

哈爾濱市“智慧地鐵”建設(shè)以信息化、自動(dòng)化技術(shù)手段為支撐，以進(jìn)一步提升地鐵的安全、效率、效益和服務(wù)水平為目標(biāo)，將新一代信息技術(shù)和地鐵運(yùn)行技術(shù)深度融合，圍繞“線網(wǎng)指揮”、“智慧車站”、“智能變電站”、“標(biāo)準(zhǔn)化車輛段”、“智能運(yùn)維”、“管理信息化”等軌道交通全口徑業(yè)務(wù)管理范疇，結(jié)合哈爾濱地鐵集團(tuán)“1.9.39”信息化工程，基于信息技術(shù)多維融合構(gòu)建“經(jīng)濟(jì)+效益+創(chuàng)新”的智慧型新一代軌道交通一體化運(yùn)管體系。以乘客服務(wù)智慧化、設(shè)備管控自動(dòng)化、運(yùn)營(yíng)管理信息化為目標(biāo)，圍繞“1個(gè)門戶、3大中心、9大智慧（智能）管理體系、3張應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、1個(gè)云+數(shù)+基礎(chǔ)設(shè)施支撐平臺(tái)”的哈爾濱智慧地鐵“13931”規(guī)劃，多維度、多視圖、多層級(jí)地矩陣式開展全景式站級(jí)自動(dòng)管控、數(shù)據(jù)共享型線網(wǎng)級(jí)智慧地鐵平臺(tái)建設(shè)，涵蓋從市民計(jì)劃出行到軌道交通服務(wù)結(jié)束全過程的智能化地鐵出行新模式，力求提供全方位的快捷、暖心、安全服務(wù)。

圖1 哈爾濱智慧地鐵“13931”規(guī)劃

對(duì)標(biāo)行業(yè)《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》總體要求，我們分析總結(jié)出61個(gè)子項(xiàng)的功能或建設(shè)要求，除去15項(xiàng)由行業(yè)統(tǒng)籌或是設(shè)備供應(yīng)商完善項(xiàng)目，其余46項(xiàng)子功能目標(biāo)中，哈爾濱市“智慧地鐵”基本涉及34項(xiàng)，占比73.91%。

二、面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)的哈爾濱智慧車站建設(shè)

哈爾濱智慧車站主要圍繞人員、設(shè)備、客運(yùn)管理三個(gè)業(yè)務(wù)層面展開，主要建設(shè)內(nèi)容包括智慧乘客服務(wù)、智慧設(shè)備管理、智慧人員管理和相關(guān)智慧應(yīng)用四部分內(nèi)容。

哈爾濱智慧車站建設(shè)一是服務(wù)水平提升方面，立足優(yōu)化乘客出行體驗(yàn)、保障乘客出行安全，依托AI智能交互、太赫茲、3D全息投影等先進(jìn)技術(shù)，提供人臉識(shí)別無感過閘、人包同檢、智慧客服自助服務(wù)、車輛擁擠度提示、智能信息屏等智慧功能，覆蓋乘客出行前選擇、進(jìn)站、購(gòu)票、過閘、候車、出站完整出行鏈條。二是在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與運(yùn)轉(zhuǎn)控制方面，在監(jiān)控場(chǎng)景下，傳統(tǒng)監(jiān)控界面以2D為主，車站工作人員需要時(shí)間將實(shí)際設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備對(duì)應(yīng)，使用3D技術(shù)手段為車站運(yùn)營(yíng)值班人員的生產(chǎn)調(diào)度和日常巡檢提供全新的監(jiān)控視角；開關(guān)站場(chǎng)景下，自動(dòng)化程度低，消耗人力和時(shí)間較多，為系統(tǒng)賦能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)開關(guān)站；建設(shè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，支持平時(shí)演練和應(yīng)急指揮功能，減少對(duì)人工手段的依賴；利用視頻分析技術(shù)對(duì)乘客特殊行為進(jìn)行識(shí)別，及時(shí)發(fā)送實(shí)時(shí)報(bào)警，建立聯(lián)動(dòng)體系，便于工作人員及時(shí)處理；三是車站客運(yùn)管理方面：結(jié)合售檢票專業(yè)數(shù)據(jù)接入等多手段，提供精準(zhǔn)的客流預(yù)測(cè)分析功能；配置能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，進(jìn)行能耗分類分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析，準(zhǔn)確把握能耗構(gòu)成，同時(shí)可對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，運(yùn)行模式智能優(yōu)化，完善節(jié)能控制流程，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的智能調(diào)節(jié)。

哈爾濱“智慧車站”為了解決目前車站設(shè)備系統(tǒng)普遍存在的設(shè)備監(jiān)控分散、數(shù)據(jù)記錄分散、設(shè)備操作分散、數(shù)據(jù)無法統(tǒng)計(jì)分析綜合利用的信息孤島問題，解決目前運(yùn)營(yíng)維護(hù)中設(shè)備維護(hù)、客運(yùn)服務(wù)、人員管理、調(diào)度和應(yīng)急指揮中存在諸多管理難題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一監(jiān)控、分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互通、設(shè)備聯(lián)動(dòng)和智慧車站功能，哈爾濱“智慧車站”建立了一套整合BAS、電力監(jiān)控、節(jié)能管理及與其它設(shè)備系統(tǒng)完成功能互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，并將上述功能進(jìn)一步集成實(shí)現(xiàn)線路級(jí)統(tǒng)一管控和調(diào)度指揮功能的綜合管控平臺(tái)。

圖2 智慧車站業(yè)務(wù)架構(gòu)

綜上，哈爾濱“智慧車站”項(xiàng)目技術(shù)路線上我們提出了基于BAS系統(tǒng)建立一套整合設(shè)備監(jiān)控、電力監(jiān)控、節(jié)能管理、數(shù)據(jù)分析和指揮調(diào)度功能的綜合管控平臺(tái)方案。作為線路級(jí)統(tǒng)一的設(shè)備監(jiān)控平臺(tái)，綜合管控平臺(tái)深度集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)。同時(shí)與視頻監(jiān)控、廣播、乘客信息、站臺(tái)門等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)界面集成，與AFC、FAS、安檢等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能和數(shù)據(jù)互聯(lián)。系統(tǒng)分為車站和中心兩級(jí)，與管理網(wǎng)信息化系統(tǒng)通過網(wǎng)閘等安全設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

圖3 哈爾濱2號(hào)線省政府站界面

具體細(xì)化來看，哈爾濱“智慧車站”業(yè)務(wù)架構(gòu)共分為三層，底層是利用智能設(shè)備、傳感器準(zhǔn)確實(shí)時(shí)獲取運(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息感知層；中間層是高效、標(biāo)準(zhǔn)的客運(yùn)管理和服務(wù)執(zhí)行層；上層是綜合分析、研判、預(yù)測(cè)預(yù)警、監(jiān)督執(zhí)行的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)層。通過信息感知層、服務(wù)執(zhí)行層及運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)層的融合，“智慧車站”綜合管控平臺(tái)突破原有系統(tǒng)之間的壁壘，在既有信息共享的基礎(chǔ)上形成應(yīng)用價(jià)值共享，使系統(tǒng)具備運(yùn)行狀態(tài)全息感知、各類信息指令一體化主動(dòng)推送、運(yùn)行趨勢(shì)智能化分析預(yù)判及快速處置等功能，實(shí)現(xiàn)面向乘客的全方位體驗(yàn)、面向設(shè)備的全自動(dòng)運(yùn)行、面向運(yùn)營(yíng)的輔助性決策、面向應(yīng)急事件的共治式聯(lián)動(dòng)。

三、哈爾濱智慧車站建設(shè)成果與成效分析

2019年12月，在橫向梳理了“智慧車站”、“標(biāo)準(zhǔn)化車輛段”、“智能變電站”與信息化系統(tǒng)的集成與互通功能的基礎(chǔ)上，編制完成了《哈爾濱軌道交通“智慧地鐵”項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)》，包括百余項(xiàng)調(diào)研成果資料，39個(gè)功能板塊需求分析報(bào)告，以及“智慧車站”、“標(biāo)準(zhǔn)化車輛段”、“智能變電站”等具體項(xiàng)目的需求說明，并通過了省、市政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)組織開展的專家評(píng)審會(huì)議。

2020年3月，對(duì)標(biāo)行業(yè)《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》總體要求，圍繞“線網(wǎng)指揮”、“智慧車站”、“智能變電站”、“標(biāo)準(zhǔn)化車輛段”、“智能運(yùn)維”、“管理信息化”等軌道交通全口徑業(yè)務(wù)管理范疇，形成哈爾濱地鐵集團(tuán) “1個(gè)門戶、3大中心、9大智慧（智能）管理體系、3張應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、1個(gè)云+數(shù)+基礎(chǔ)設(shè)施支撐平臺(tái)”的哈爾濱智慧地鐵“13931”建設(shè)方案。

2020年9月，為校驗(yàn)智慧車站部分功能設(shè)計(jì)，組織開展了既有車站部分功能改造驗(yàn)證工作，面向全國(guó)發(fā)布了哈爾濱智慧車站試驗(yàn)站功能展示，中國(guó)工程院院士、山東大學(xué)副校長(zhǎng)李術(shù)才專家評(píng)價(jià)“在智慧運(yùn)營(yíng)、智慧管理方面，哈爾濱地鐵走在前列”。

2021年4月，編制完成并面向全國(guó)發(fā)布了《哈爾濱智慧地鐵建設(shè)白皮書》及實(shí)施方案。同步完成了2號(hào)線智慧車站、智能變電站示范站建設(shè)工作，省政府站“智慧車站”項(xiàng)目被列為全國(guó)“智慧車站”標(biāo)桿試點(diǎn)項(xiàng)目。經(jīng)專家評(píng)審，哈爾濱智慧地鐵項(xiàng)目研究成果達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，先后榮獲“中國(guó)智慧城市軌道交通優(yōu)秀應(yīng)用案例獎(jiǎng)”、“智慧地鐵建設(shè)新進(jìn)示范單位”等獎(jiǎng)項(xiàng)。

哈爾濱智慧地鐵通過智慧服務(wù)、智能站內(nèi)管控等技術(shù)手段，旨在提高站內(nèi)服務(wù)水平的同時(shí)有效配置站務(wù)人力資源，以典型島式車站為例，站務(wù)人員可由24人核減為15人，單個(gè)車站客運(yùn)人數(shù)預(yù)計(jì)可減少30%及以上。另外面向站務(wù)的全景式管控中，一鍵開關(guān)站功能設(shè)計(jì)將原來每次2小時(shí)左右的站內(nèi)早晚檢查縮減至20-30分鐘，節(jié)省時(shí)間超3/4，執(zhí)行效率翻了4倍。同時(shí)隨著哈爾濱智慧地鐵新線車輛、通信、信號(hào)、工務(wù)等專業(yè)的智能運(yùn)維項(xiàng)目的實(shí)施，能夠進(jìn)一步優(yōu)化專業(yè)人員日常巡檢工作內(nèi)容，通信、信號(hào)等專業(yè)預(yù)計(jì)核減人員10-20%，車輛專業(yè)預(yù)期可達(dá)9日檢，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和故障響應(yīng)度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了降本增效的目的。

圖4 車站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理

結(jié)合哈爾濱智慧地鐵項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施，一是通過新技術(shù)與智慧服務(wù)提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)品質(zhì)，二是結(jié)合智能運(yùn)維及設(shè)備監(jiān)控提升設(shè)備安全性、可靠性，三是在實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維功能基礎(chǔ)上，通過工作效率提升，有效減少生產(chǎn)工時(shí)，部分崗位采取業(yè)務(wù)融合，優(yōu)化修規(guī)修程，實(shí)現(xiàn)人員優(yōu)化的目標(biāo)。目前2、3號(hào)線線網(wǎng)人員配備可達(dá)到42.3人/公里，從成本指標(biāo)上看，考慮長(zhǎng)效的投入產(chǎn)出比值，包括設(shè)備投入及維護(hù)費(fèi)用和人力成本節(jié)約的差值比較，不含軟件開發(fā)的一次性投入費(fèi)用，設(shè)備投入方面包括購(gòu)買探傷小車、綜合檢測(cè)車、360°動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備、智能機(jī)器人、攝像頭、智能客服中心等，設(shè)備使用壽命按 10 年計(jì)算，加上每年設(shè)備維護(hù)費(fèi)用每年，兩年即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備投入成本轉(zhuǎn)化， 按設(shè)備壽命周期計(jì)算，10 年內(nèi)可節(jié)約費(fèi)用 16157 萬元(未考慮每年人力成本增長(zhǎng))。

圖5 運(yùn)營(yíng)綜合數(shù)據(jù)可視化面板

2021年，我國(guó)進(jìn)入十四五時(shí)期開局之年，新時(shí)代哈爾濱軌道交通將以“服務(wù)交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、建立高水平的軌道交通網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)體系，支撐北方地區(qū)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、滿足乘客優(yōu)質(zhì)出行”為總體目標(biāo)，涵蓋從市民計(jì)劃出行到軌道交通服務(wù)結(jié)束全過程，打造智能化地鐵出行新模式。