城市軌道交通建設(shè)弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)的思考

張鵬雄，李正濤

(北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

城市軌道交通的運(yùn)營需要由一套完整的設(shè)備系統(tǒng)支撐。在建設(shè)模式中，這一整套設(shè)備系統(tǒng)由供電、軌道、車輛、機(jī)電、弱電等分系統(tǒng)組成。其中，弱電系統(tǒng)又由諸多子系統(tǒng)構(gòu)成，包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（含廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、有線傳輸系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、民用政務(wù)通信系統(tǒng)等）、自動售檢票系統(tǒng)、旅客向?qū)到y(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)眾多，接口復(fù)雜、運(yùn)營維護(hù)工作量大。

上海地鐵10號線、北京地鐵燕房線全自動駕駛模式的開通，開啟了城市軌道交通自動化運(yùn)營的新階段，即城軌自動化2.0。與此同時(shí)，大量新課題應(yīng)運(yùn)而生。如何運(yùn)用5G、云平臺、智慧車站、智慧城軌、智慧運(yùn)維、信息安全等新技術(shù)，結(jié)合不同線路實(shí)際特點(diǎn)與需求，開展弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，已成為城市軌道交通設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)。既要努力創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，采用先進(jìn)的前沿技術(shù)提高軌道交通運(yùn)營效率，又要確保設(shè)計(jì)方案安全可靠，保障軌道交通運(yùn)營運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，是城市軌道交通建設(shè)設(shè)計(jì)者必須實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本文就當(dāng)前及未來城市軌道交通弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與思路做一探討。

1 弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)思路及可行性

從功能上看，城市軌道交通弱電系統(tǒng)可以說就是城市軌道交通的信息化系統(tǒng)。為適應(yīng)“云、大數(shù)據(jù)、智慧”等新技術(shù)接入城市軌道交通的新要求，城市軌道交通弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等需要創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，調(diào)整管理方式，加大融合互通，形成弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)。

弱電系統(tǒng)一體化需要打破弱電系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)間的信息孤島，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間信息互聯(lián)互通互換共享。這不僅是當(dāng)前和未來軌道交通發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，也具備現(xiàn)實(shí)可操作性?？梢灶A(yù)測，從技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢來看，云平臺可為弱電系統(tǒng)一體化提供資源支撐，5G和大容量有線通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用將為弱電系統(tǒng)提供高速的網(wǎng)絡(luò)通道，各個(gè)子系統(tǒng)信息軟件實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通或者整合至同一個(gè)軟件平臺上，從技術(shù)層面已具備可行性。

實(shí)踐中，北京地鐵6號線在一體化的弱電設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)支撐下，順利實(shí)現(xiàn)了全國首次綜合監(jiān)控系統(tǒng)與信號系統(tǒng)中列車自動監(jiān)控系統(tǒng)的融合；北京軌道交通大興機(jī)場線在一體化的弱電設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)支撐下，順利實(shí)現(xiàn)了全國首次160 km/h及復(fù)雜無線環(huán)境下基于LTE的列車全自動駕駛。這些實(shí)踐為弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)提供了有益的探索。

面對新的技術(shù)需求，弱電一體化的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對全系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方案頂層、中間層、基礎(chǔ)層等各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，對新的功能需求方案系統(tǒng)整合，最大化發(fā)揮各系統(tǒng)的基礎(chǔ)優(yōu)勢，同時(shí)充分考慮系統(tǒng)方案的可行性。通過比較優(yōu)劣，認(rèn)真取舍，最終達(dá)到既保證方案的先進(jìn)性，又保證方案的可行性。以綜合監(jiān)控與信號系統(tǒng)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)融合為例，綜合監(jiān)控設(shè)計(jì)人員、信號設(shè)計(jì)人員對各系統(tǒng)的安全性、可靠性進(jìn)行了認(rèn)真分析，最終形成以行車指揮為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)的可靠性、安全性均高于原系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2 弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)高效性

弱電系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，原來各自為政的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)得到了整合，原來大量不同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的接口變成了一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的設(shè)計(jì)方案；一體化設(shè)計(jì)后，不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求得到了整合，用房、用電形成統(tǒng)一的需求，節(jié)省了弱電系統(tǒng)用房用電的外部需求。

弱電系統(tǒng)一體化，在設(shè)計(jì)階段，可減少接口方案的討論；在建設(shè)階段，可減少外部條件如房間、電源、環(huán)境的重復(fù)需求；在運(yùn)營階段，可暢通信息傳輸?shù)耐ǖ溃嵘畔⒕C合利用的便捷度。從而較大提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)省建設(shè)成本，降低運(yùn)營維護(hù)成本。

與傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)的效率顯著提升。

3 弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)專業(yè)性

實(shí)現(xiàn)弱電系統(tǒng)一體化，必須做到弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一體化。這對設(shè)計(jì)者的組織進(jìn)行重構(gòu)整合提出要求。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思路統(tǒng)一，技術(shù)方案最優(yōu)化，信息接口互通，信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、旅客向?qū)到y(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)有必要進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)互連互通互補(bǔ)，這對設(shè)計(jì)者的專業(yè)化提出更高要求。

橫向看，各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者要在對新技術(shù)應(yīng)用有了相當(dāng)?shù)恼莆罩螅趴删捅绢I(lǐng)域如何使用新技術(shù)與其他子系統(tǒng)互聯(lián)互通提出初步設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，在同一軟件平臺上，各個(gè)子系統(tǒng)間的接口設(shè)計(jì)也需要重新安排，這就要求設(shè)計(jì)者對弱電系統(tǒng)的所有功能模塊和技術(shù)方案有全局性的把握?？v向看，從底層的信息采集、邊緣計(jì)算到中間的高速有線傳輸網(wǎng)、高速無線傳輸網(wǎng)，再到頂層的云平臺、大數(shù)據(jù)新一代信息化技術(shù)應(yīng)用，對每位設(shè)計(jì)人員也提出新的挑戰(zhàn)。

同時(shí)，設(shè)計(jì)者既要仔細(xì)關(guān)注新技術(shù)運(yùn)營后對提高運(yùn)營效率的幫助，也要論證新技術(shù)應(yīng)用場景中對日常運(yùn)營產(chǎn)生的新情況新問題；不但要了解新技術(shù)在本專業(yè)的應(yīng)用，也要了解新技術(shù)應(yīng)用對周邊子系統(tǒng)帶來的新變化。這些都需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)重新組織分工，不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，及時(shí)開展研究論證，共同提升設(shè)計(jì)者的專業(yè)化水平。

4 總結(jié)

為適應(yīng)城市軌道建設(shè)自動化升級的需要，適應(yīng)新一輪技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢，降低城市軌道交通的運(yùn)營成本和設(shè)計(jì)成本，城市軌道交通弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索勢在必行。