智慧城市背景下的智慧地鐵建設(shè)

毛澤晨

摘 要：隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟的增強，城市發(fā)展進入了新的階段。在智慧城市發(fā)展中，智慧城市的理念得到了進一步的應(yīng)用。智慧城市是通過先進技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的進行優(yōu)化，從而為城市居民提供更好的條件，讓居民真正享受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展所帶來的社會福利。智慧地鐵是重要的交通設(shè)施，也是智慧城市的智慧地鐵。基于智慧地鐵建設(shè)模式的智能化更新，是根據(jù)實際發(fā)展需要和建設(shè)目的進行。因此，文章分析了智慧城市背景下智慧地鐵發(fā)展的建設(shè)方向，探討了智慧地鐵的創(chuàng)新方向，以此來推動智慧城市的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧城市;智慧地鐵建設(shè);系統(tǒng)構(gòu)架

中圖分類號：F572.88 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）05-0118-03

0 引言

基于智慧城市的不斷開發(fā)，智慧地鐵建設(shè)的指導(dǎo)思想是現(xiàn)代化技術(shù)融入社會發(fā)展和有效管理理念。智慧地鐵建設(shè)提升了地鐵運營水平，提升了乘客的出行體驗。智慧地鐵建設(shè)可以提高地鐵運行的智能化水平，使其成為功能更齊全、體驗更舒適的交通系統(tǒng)。通過支持行業(yè)的發(fā)展，為智慧城市的可持續(xù)發(fā)展做出必要的貢獻(xiàn)。

1 智慧地鐵建設(shè)工程概況

無錫地鐵共完成兩期規(guī)劃，第一期規(guī)劃包含1號線、2號線，二期規(guī)劃包含1號線南延、3號線一期、4號線一期，地鐵1號線貫穿南北快速軌道線路，全長29.42 km。起于惠山區(qū)堰橋站，止于濱湖區(qū)長廣溪站，自北向南貫穿5個市轄區(qū)，是主要的干線路。2號線是貫穿城區(qū)東西的快速軌道線路。全長約26.6 km，設(shè)站22座，是橫貫市區(qū)東西的主動脈。1號線南延線全長5.187 km。共設(shè)車站3座，為地下標(biāo)準(zhǔn)車站建設(shè)。3號線一期路線全長約28.5 km，均為地底敷設(shè)，車站21座。4號線一期起自劉潭站，4號線一期線路全長24.6 km，為地下線。

2 智慧地鐵建設(shè)關(guān)鍵點

在智慧地鐵建設(shè)中，采用智能安防設(shè)備，保障線路的穩(wěn)定性。智能安防系統(tǒng)采用智能傳感器監(jiān)控站內(nèi)環(huán)境、列車設(shè)備和乘客的異常行為，將傳感器接信息傳遞給總控站，以便管理人員及時處理。安防設(shè)備用于解決地鐵運營中出現(xiàn)的安全問題和其他突發(fā)事件。智能安防系統(tǒng)和安防設(shè)備的使用，提高了地鐵運行的穩(wěn)定性和安全性。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

無錫智慧地鐵總體技術(shù)架構(gòu)主要由六大功能層（感知層、傳輸層、平臺層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、展示層）和四大體系（保障體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、網(wǎng)絡(luò)安全體系以及數(shù)據(jù)治理體系）構(gòu)成。

3.1 感知層

感知層實現(xiàn)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的檢測主要信息系統(tǒng)和設(shè)備的采集，包括攝像頭、傳感器和自動監(jiān)控設(shè)備。

3.2 傳輸層

隨著技術(shù)的進步，傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了不斷的更新，增加了站級設(shè)備，減少了分散運維的可能性。打造了高容量、低時延的通信服務(wù)，基于實施5G技術(shù)發(fā)展，使用成熟的以太網(wǎng)，保證信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.3 平臺層

構(gòu)建功能齊全、安全可靠、迭代更新的獨立城軌云和大數(shù)據(jù)平臺。實施城軌業(yè)務(wù)統(tǒng)一部署、資源配置和運維統(tǒng)一。構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，克服傳統(tǒng)運維管理數(shù)據(jù)交換障礙的問題。使用3個主要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行主要業(yè)務(wù)功能。安全網(wǎng)用于提供智能化運營服務(wù)，是計劃服務(wù)應(yīng)用的載體。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用于智能管理、智能施工、智能設(shè)計等應(yīng)用。外部網(wǎng)絡(luò)用于傳輸客戶服務(wù)或公共網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)之間進行邊界保護。

3.4 數(shù)據(jù)層

采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，以此來提供數(shù)據(jù)服務(wù)。提供可視化控制、仿真和趨勢預(yù)測等全方位服務(wù)。

3.5 應(yīng)用層

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，智慧業(yè)務(wù)建設(shè)需要圍繞運營管理、集成開發(fā)和業(yè)務(wù)管理領(lǐng)域展開[1]。

3.6 展示層

中心級展示端是線網(wǎng)級智能綜合調(diào)度、應(yīng)急響應(yīng)，公共交通資源的信息共享和企業(yè)管理協(xié)同運作三大功能的統(tǒng)一展示平臺。車站級展示包括面向乘客服務(wù)和車站管理人員兩大應(yīng)用。智能移動端擁有互聯(lián)網(wǎng)接入能力，面向乘客服務(wù)和管理人員，致力于提供個性化、人性化的服務(wù)。

4 城軌云與大數(shù)據(jù)平臺及無線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合軌道交通智能化技術(shù)發(fā)展趨勢，需要解決軌道交通弱電系統(tǒng)（包括通信、信號、綜合監(jiān)控、門禁、自動售檢票、安防）傳統(tǒng)建設(shè)方案，即系統(tǒng)間數(shù)據(jù)存儲分散、相互獨立、接口多，實現(xiàn)數(shù)據(jù)利用價值的充分挖掘和系統(tǒng)間資源共享。有必要結(jié)合新的信息和智能技術(shù)，進一步研究軌道交通的智能化系統(tǒng)。無錫地鐵建設(shè)城軌云平臺，定位范圍是線網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)云平臺[2]。

5 智慧乘客服務(wù)

5.1 人臉識別技術(shù)

基于人臉識別的智能側(cè)門應(yīng)用與5號線、6號線、4號線二期智能車站相結(jié)合。設(shè)備區(qū)門禁采用人臉識別技術(shù)，員工可以通過人臉識別直接進出設(shè)備區(qū)。

5.2 人工智能輔助技術(shù)

人工智能輔助測繪和集中測繪開始在4號線二期搭建試點安檢一體化平臺，通過網(wǎng)絡(luò)對全線地鐵車站安檢設(shè)備進行有機整合，通過網(wǎng)絡(luò)對全線所有車站安檢設(shè)備進行運營管理，結(jié)合人工智能輔助測繪，實現(xiàn)安檢設(shè)備和安檢人員的監(jiān)控管理、設(shè)備管理、統(tǒng)計管理和人力管理。

5.3 智能客服

智能客服與5號線、6號線、4號線智能車站相結(jié)合，在車站設(shè)立開放式智能客服中心，為同時服務(wù)收費區(qū)和非收費區(qū)的乘客提供支持。它還具有傳統(tǒng)售票亭BOM的售票處理功能。無人值守時，乘客可以通過遠(yuǎn)程座椅直接與車站控制室對話，逐步引導(dǎo)乘客自行操作，減少售票亭工作人員的工作量，最終實現(xiàn)一體化無人售票。

5.4 電子誘導(dǎo)系統(tǒng)

乘客信息顯示與引導(dǎo)與5號線、6號線智慧車站試點相結(jié)合。利用車站電子誘導(dǎo)顯示屏作為顯示載體，將運營服務(wù)信息（如車站客流信息、車站出入口信息、列車服務(wù)信息、列車車廂擁擠信息、車站設(shè)施設(shè)備信息、換乘信息、潮汐客流誘導(dǎo)信息、周邊環(huán)境及公交接駁信息、公共信息公示等）以及緊急情況下的應(yīng)急信息發(fā)布給乘客，引導(dǎo)乘客更高效。電子誘導(dǎo)系統(tǒng)在原有乘客信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，擴大了顯示屏的覆蓋范圍，豐富了顯示內(nèi)容。

5.5 ISCS系統(tǒng)

車站一鍵開關(guān)站與5號線、6號線、4號線智能車站結(jié)合，ISCS系統(tǒng)將根據(jù)ATS提供的時刻表，在規(guī)定時間內(nèi)，按照規(guī)定程序自動開站。車站作業(yè)開始前30分鐘（根據(jù)需要配置，車站ISCS會提醒您自動啟動車站，車站值班員會點擊確認(rèn)。根據(jù)ATS提供的時間表，ISCS系統(tǒng)將在運營結(jié)束后的規(guī)定時間內(nèi)按照規(guī)定的程序自動關(guān)閉車站。ISCS系統(tǒng)自動啟動車站關(guān)閉廣播，提醒滯留乘客和工作人員車站即將關(guān)閉。車站值班員確認(rèn)具備閉站條件后，通過ISCS辦理確認(rèn)手續(xù)[3]。

6 智慧車站試點

按照“智能+場景”的建設(shè)思路，集自助客服終端、車站PIS屏信息發(fā)布、智能引導(dǎo)屏、智能安檢、綜合車站管理平臺、綜合看板、一鍵開關(guān)站、客流分析、預(yù)測與控制、視頻全景站巡、設(shè)備區(qū)人臉門禁門禁、綜合安防管理、車控室外電話、綜合車控室、站臺門安全與防夾、智能照明、機電彩板在線監(jiān)測與健康管理、機房智能巡檢機器人、環(huán)境控制與節(jié)能。推進車站智能診斷、自動運營、綜合顯示、自主服務(wù)，提高車站運營效率和效益，滿足旅客智慧出行需求。

7 智能運輸組織

基于定位軌道交通管理網(wǎng)絡(luò)層面，實施線網(wǎng)統(tǒng)一管理和事件的有效化解，以此來達(dá)到旅客出行快捷的總體目標(biāo)。對于運營網(wǎng)絡(luò)指揮、突發(fā)事件響應(yīng)、線路客運服務(wù)和輔助決策等，確保可以高效的履行職能，實施面向線的協(xié)調(diào)。與各線路的專業(yè)數(shù)據(jù)進行結(jié)合，可以直觀的展示風(fēng)險源，并聯(lián)動應(yīng)急預(yù)案，以此來分析提取應(yīng)急物資、應(yīng)急人員等與風(fēng)險源相關(guān)的信息。智能運輸組織具體功能包括接收事件報告、事件分類、發(fā)布指令、信息報告、持續(xù)評估、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急評估、應(yīng)急決策和個體應(yīng)急功能。對于客流預(yù)測與動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)了客流信息的發(fā)布和乘客畫像分析，基于歷史數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)分析，以此來對車站客流進行全面的預(yù)測，同時對乘客進行統(tǒng)計，以便做好現(xiàn)場的客流疏導(dǎo)工作[4]。

8 智能能源系統(tǒng)

智慧地鐵車站綜合節(jié)能通過電、水、氣等實時在線監(jiān)測分析，實現(xiàn)電能質(zhì)量分析和電費管理功能。生成主站級、線路級用電報表數(shù)據(jù)、歷史曲線、控制配電系統(tǒng)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)變電站和子系統(tǒng)和鏈條，分析每條線路的容量。自動生成站級、線級用水量上報數(shù)據(jù)，實時檢測用水量，基于設(shè)計值提供異常報警。在現(xiàn)場部分，分析天然氣使用量。采用三工位電氣隔離柜監(jiān)控系統(tǒng)，對地線進行可視遠(yuǎn)程連接。在供電系統(tǒng)中實施雙向變換技術(shù)，采用24脈波整流+雙向變流器的方案，實現(xiàn)整流和逆變工況，確保了最大限度地利用能量。對于智能單導(dǎo)，相關(guān)裝置附在段輸入輸出線的頸部，根據(jù)列車輸入輸出段和網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)控制晶閘管的通斷，以此來減少電源漏電流以及腐蝕帶來的影響。對供電負(fù)荷數(shù)據(jù)進行在線分析和算法仿真，并以此來做好可視化管理，為變電站運行提供系統(tǒng)支持。光伏發(fā)電用于應(yīng)用服務(wù)車庫屋面發(fā)電，光伏能源使用約6.5萬 m2，可以為停車場提供照明[5]。

9 裝配式應(yīng)用

裝配式軌道：以無錫鐵路軌道區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化管理要求為指導(dǎo)，形成軌道建設(shè)期間軌道區(qū)綜合管控平臺技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照線網(wǎng)建設(shè)方案建設(shè)應(yīng)用軌道區(qū)綜合管控平臺。裝配式機房：利用BIM技術(shù)對機房內(nèi)的設(shè)備和管道進行優(yōu)化設(shè)計的綜合布局，并編制出設(shè)備和管道預(yù)制模塊的劃分方案和模塊化施工圖。進行場外預(yù)制（在加工廠預(yù)制加工），根據(jù)裝配圖在加工廠完成模塊化組裝調(diào)試，實現(xiàn)機房在施工現(xiàn)場快速模塊化免焊接裝配。

10 全生命周期BIM管理平臺

以BIM施工管理平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)建設(shè)公司現(xiàn)有信息平臺的整合，為企業(yè)建立多元化的BIM技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，真正將生產(chǎn)管理平臺應(yīng)用到每一個地鐵項目中，使BIM技術(shù)在無錫地鐵的應(yīng)用更加規(guī)范化、常態(tài)化。通過對施工數(shù)據(jù)的有效分析和組裝，可以直觀地展示分析結(jié)果，提供決策支持。結(jié)合BIM系統(tǒng)施工管理平臺建設(shè)，梳理施工公司各部門的工作清單、工作流程和要求，對65個子單位項目進行清單匹配。完成BIM施工管理平臺、施工集成平臺、可視化APP的集成，完成盾構(gòu)監(jiān)控、智能工地、文明施工、視頻監(jiān)控等平臺的接入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時交互。

11 保障措施

11.1 制度保障

基于“愿景引領(lǐng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動、集成創(chuàng)新、合作共贏”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型基本理念，構(gòu)建集中管控、權(quán)責(zé)清晰的數(shù)字化轉(zhuǎn)型管控體系，建立務(wù)實高效的數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理體系。系統(tǒng)設(shè)計要有利于發(fā)揮業(yè)務(wù)部門的主動性和積極性，發(fā)揮數(shù)字化管理部門統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、整合、創(chuàng)新的信息資源優(yōu)勢。

11.2 組織保證

決策層：在集團網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，堅持“規(guī)劃一張圖，構(gòu)建一盤棋，整合管理，投入一支筆”基本原則，做好頂層設(shè)計。將集團數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃任務(wù)自上而下分解到各業(yè)務(wù)部門和單位，并納入業(yè)務(wù)機構(gòu)年度績效考核。協(xié)調(diào)層面：整體推進。信息部作為集團網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組的日常機構(gòu)，統(tǒng)籌企業(yè)生產(chǎn)和企業(yè)管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的各項工作，為集團相關(guān)決策提供支持。執(zhí)行層：建立有效的信息治理結(jié)構(gòu)。專職部門承擔(dān)集團核心系統(tǒng)的建設(shè)、運營、數(shù)據(jù)管理等具體工作，實現(xiàn)人才培養(yǎng)和知識積累。以“職業(yè)經(jīng)理人”“揭榜”“技術(shù)大賽”等方式創(chuàng)新管理機制，激發(fā)員工動能。

11.3 人才保障

建立適應(yīng)集團數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求的人才隊伍，加強信息系統(tǒng)架構(gòu)師、大數(shù)據(jù)專家、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)人才的引進和培養(yǎng)。根據(jù)市場IT人才供給情況，關(guān)鍵崗位薪酬與市場接軌，提供有競爭力的薪酬激勵機制。

11.4 技術(shù)支持

選擇有實力的合作伙伴，跟上新的技術(shù)進步。數(shù)字基地項目建設(shè)采用總承包模式（總設(shè)計、總實施、總關(guān)懷），以加快項目實施，減少接口協(xié)調(diào)，保證規(guī)劃技術(shù)框架的整體實施。建立技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新平臺（如聯(lián)合實驗室、技術(shù)創(chuàng)新中心等）驗證新技術(shù)的應(yīng)用，積極探索業(yè)務(wù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。

11.5 資金保障

一是在地鐵新線工程概算中安排智慧專項資金，保證智能化建設(shè)支出;二是地鐵機電工程項目中，應(yīng)按規(guī)劃實施智能化應(yīng)用，相關(guān)費用納入機電工程預(yù)算，資金來源在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計中統(tǒng)籌落實;第三，積極探索靈活多樣的對外合作方式，引進技術(shù)和資金。（6）行業(yè)落地。利用地鐵智能化升級進程的契機，支持行業(yè)落地。無錫時代智能交通研究院可支持智能系統(tǒng)集成、咨詢服務(wù)、智能運維集成、減震材料等服務(wù)。太湖云災(zāi)監(jiān)測與智能現(xiàn)場組裝產(chǎn)業(yè)基地支持組裝站、軌道、機房建設(shè)[6]。

12 結(jié)語

綜上所述，基于智慧城市的建設(shè)發(fā)展，完善智慧地鐵建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)和信息的共享功能，提高地鐵系統(tǒng)的運行智能化水平。制定智慧地鐵建設(shè)方案，推動其他線路的智慧地鐵建設(shè)。在地鐵智能化建設(shè)中推廣高科技、智能化的運用，擴大高新技術(shù)在地鐵智能化中的應(yīng)用范圍，提升智慧商業(yè)、智慧服務(wù)、智能客戶服務(wù)和交通服務(wù)。通過推進智慧地鐵建設(shè)，更進一步的推動了智慧城市的快速發(fā)展，為經(jīng)濟快速發(fā)展貢獻(xiàn)了必要的力量。

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