城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)臨時控制中心方案研究與實踐

鐘 杰，胡 華

（鐵科院（深圳）研究設(shè)計院有限公司，廣東深圳 518000）

1 引言

我國城市軌道交通工程從土建開工建設(shè)到開通初期運營一般需要5年左右，而全自動運行系統(tǒng)調(diào)試時間較傳統(tǒng)基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）線路調(diào)試時間要增加半年左右，同時受制于前期土建施工、常規(guī)裝修的進度，系統(tǒng)設(shè)備安裝和調(diào)試時間存在被大幅壓縮的可能。目前全國新建城市軌道交通線路75%采用全自動運行系統(tǒng)，但建設(shè)單位、承包商等參建單位有關(guān)全自動運行系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗又相對較少。在線路工期緊、聯(lián)調(diào)任務(wù)重的客觀條件下，集中各參建單位的人員和資源在所建線路中開辟一段樣板段進行先行調(diào)試是十分必要的，從而在全線路具備聯(lián)調(diào)條件之前，可以完成大部分全自動運行系統(tǒng)功能測試、數(shù)據(jù)測試和聯(lián)動測試，同時還可以磨合各參建單位間的協(xié)同合作，以及提前暴露問題和解決問題，為全線鋪開聯(lián)調(diào)積累寶貴的調(diào)試和組織經(jīng)驗。

2 搭建臨時控制中心的背景

2.1 工期制約

深圳地鐵14號線線路全長約50.32 km，串連崗廈北樞紐、黃木崗樞紐、大運樞紐、坪山圍樞紐四大綜合交通樞紐，是國內(nèi)一次建成規(guī)模最大的城市軌道交通工程。深圳地鐵14號線由于線路長、長大區(qū)間多、工程量大，加之部分區(qū)段地質(zhì)條件復(fù)雜，導(dǎo)致“洞通”節(jié)點一再滯后，給機電設(shè)備安裝和調(diào)試造成了很大的壓力。若等全線各站均具備聯(lián)調(diào)條件再開展全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，則工期勢必?zé)o法得到保障。

控制中心作為各專業(yè)的調(diào)度指揮、中心遠程控制、接口集成交互等關(guān)鍵組成部分，在全自動運行系統(tǒng)測試中起到至關(guān)重要的作用，需要在樣板段開展聯(lián)調(diào)時同步啟用。深圳地鐵四期工程線路（包括深圳地鐵12號、13號、14號、16號線等線路）的控制中心統(tǒng)一設(shè)置在深圳市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運營控制中心（NOCC）。深圳地鐵四期工程的控制中心建設(shè)內(nèi)容包含在NOCC新建二期工程中。NOCC二期工程施工進度晚于深圳地鐵14 號線樣板段工程進度，導(dǎo)致控制中心不能在樣板段開展系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時同步啟用。所以為了保障“三站兩區(qū)間”（沙田站—坪山中心站）樣板段系統(tǒng)聯(lián)調(diào)按期進行，必須搭建臨時控制中心。

2.2 運營培訓(xùn)需求

對于新建城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)線路的城市，為運營籌備、初期開通運營及正式開通運營后各崗位人員提供實操模擬培訓(xùn)是十分必要的，同時也滿足運營單位在該方面的需求。聯(lián)調(diào)期間，臨時控制中心用于測試，完成聯(lián)調(diào)后，臨時控制中心可以成為專業(yè)技能培訓(xùn)的設(shè)施與環(huán)境，以開展全自動運行專業(yè)技能的培訓(xùn)，讓調(diào)度中心的運營人員接受全自動運行相關(guān)崗位知識與技能培訓(xùn)，提升人員對系統(tǒng)和設(shè)備的操作熟練程度。

3 臨時控制中心的作用

信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（包括廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、車地通信系統(tǒng)（LTE））、綜合安防系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)之間的主要接口，行調(diào)、車輛調(diào)、乘客調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)以及綜合安防系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)的工作站均設(shè)置在控制中心。根據(jù)全自動運行場景文件和系統(tǒng)功能的要求，控制中心承擔(dān)了全自動運行系統(tǒng)的調(diào)度指揮、中心遠程控制、接口集成及場景聯(lián)動功能。

臨時控制中心完成搭建后，結(jié)合全自動運行系統(tǒng)場景功能的復(fù)雜程度及重要性，在“三站兩區(qū)間”樣板段可以組織進站停車、站臺作業(yè)及發(fā)車、清客、跳停、扣車、再關(guān)門控制、遠程緊急制動、緊急制動緩解、車上設(shè)備工作狀態(tài)遠程檢測、車門故障隔離站臺門、站臺門故障隔離車門、車門狀態(tài)丟失、設(shè)備故障、運動中信號或車輛設(shè)備故障、站臺門狀態(tài)丟失、接觸網(wǎng)失電、區(qū)間疏散、車門緊急解鎖、緊急通話裝置、列車火災(zāi)、列車遠程廣播、車站火災(zāi)、障礙物/脫軌檢測、車站大客流、線路積水等26項場景的功能項測試，后續(xù)還可進行其他的場景功能測試和上述場景的數(shù)據(jù)項測試和穩(wěn)定性測試。

4 臨時控制中心設(shè)計思路

信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（包括廣播系統(tǒng)、PIS、LTE）、綜合安防系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等均設(shè)有控制中心并存在交互的接口。控制中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，PIS、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)布置在工控云上。工控云采用虛擬化、分布式存儲、云資源管理、信息安全等技術(shù)，通過承載線路綜合監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、PIS、自動售檢票系統(tǒng)、車站智能化系統(tǒng)、電扶梯智能運維系統(tǒng)、智慧環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)云平臺，實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源按需分配、統(tǒng)一管理和集中監(jiān)測，提高資源利用率，便于業(yè)務(wù)快速部署和擴展。深圳地鐵14號線控制中心的工控云資源由NOCC二期工程建設(shè)，主數(shù)據(jù)中心設(shè)置在NOCC，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心設(shè)置在深圳地鐵14號線昂鵝車輛段。

圖1 深圳地鐵14號線控制中心系統(tǒng)架構(gòu)

臨時控制中心需要搭建基于工控云平臺的PIS、綜合監(jiān)控、綜合安防系統(tǒng)，以及一套與正式控制中心同配置的信號系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、通信LTE系統(tǒng)的設(shè)備，具備正式控制中心的行調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、乘客調(diào)、車輛調(diào)和總調(diào)的功能，以及安防系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和PIS的工作站。

4.1 車輛段災(zāi)備中心搭建方案

為配合在昂鵝車輛段內(nèi)搭建臨時控制中心，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心機房裝飾裝修工程已提前施工，除正式電源引入進度延遲以外，基本滿足各專業(yè)進場安裝設(shè)備的條件。在昂鵝車輛段數(shù)據(jù)災(zāi)備中心搭建臨時控制中心的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，白色方框和黑色路徑為已安裝設(shè)備（安裝在車輛段各專業(yè)設(shè)備機房內(nèi)）和已連通的通信路徑，藍色方框和藍色路徑為配合臨時控制中心需要額外安裝和新敷設(shè)線纜的內(nèi)容。

數(shù)據(jù)災(zāi)備中心搭建臨時控制中心方案的主要工作為：

（1）將信號系統(tǒng)的通信前置機、車輛網(wǎng)關(guān)以及廣播系統(tǒng)與綜合監(jiān)控的云平臺匯聚交換機物理接口用光纜連接起來；

（2）工控云平臺接入正線傳輸系統(tǒng)；

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)臨時提供1臺匯聚交換機；

（4）廣播系統(tǒng)的控制中心設(shè)備臨時安裝在車輛段通信專業(yè)機房，完成聯(lián)調(diào)后，遷移至NOCC正式控制中心；

（5）數(shù)據(jù)災(zāi)備中心提前搭建工控云平臺，并布置PIS系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)云業(yè)務(wù)。

4.2 試驗中心搭建方案

深圳地鐵于2022年建立了全自動運行工程試驗中心，位于深圳地鐵深云車輛段內(nèi)。該全自動運行工程試驗中心是國內(nèi)首個具備室內(nèi)測試系統(tǒng)與外場試驗線進行仿真聯(lián)動的地鐵全自動運行系統(tǒng)試驗平臺，平臺的設(shè)計功能不僅能滿足新建線路調(diào)試、既有線路升級改造測試和驗證的要求，還可以對不同廠商的全自動運行系統(tǒng)的產(chǎn)品進行測試和驗證。試驗中心具備測試試驗所需的硬件資源、軟件資源（云平臺、仿真軟件等），以及通信、水電等辦公條件。

在全自動運行工程試驗中心搭建臨時控制中心的系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示，信號系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)在試驗中心無需添置新設(shè)備，試驗中心提供的設(shè)備和資源可滿足系統(tǒng)需求。通信LTE在試驗中心部署一套核心網(wǎng)、調(diào)度臺實體設(shè)備。PIS、綜合安防系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)部署在全自動試驗中心既有工控云上。試驗中心通過光纜與NOCC連通，NOCC再通過傳輸系統(tǒng)與正線信號骨干網(wǎng)、正線通信傳輸系統(tǒng)連通。

圖3 全自動運行工程試驗中心搭建臨時控制中心的系統(tǒng)架構(gòu)圖

全自動運行工程試驗中心搭建臨時控制中心方案的主要工作為：

（1）試驗中心工控云配合深圳地鐵14號線各系統(tǒng)完成資源配置及網(wǎng)絡(luò)調(diào)試；

（2）深圳地鐵14號線各系統(tǒng)在試驗中心云平臺搭建控制中心測試環(huán)境；

（3）打通試驗中心到深圳地鐵14號線正線的網(wǎng)絡(luò)通道。

4.3 方案的比選

臨時控制中心作為建設(shè)工程調(diào)試階段的重要組成部分，要求其具備很高的穩(wěn)定性、可靠性，同時需滿足與正式控制中心之間倒切的便捷性、時效性要求。綜合上述2種方案的討論，歸納對比2種方案的優(yōu)劣特點如表 1所示。

綜合考慮工期進度，以及盡量縮短臨時控制中心與正式控制中心之間倒切的空窗期，深圳地鐵14號線最終采用在全自動運行工程試驗中心搭建臨時控制中心的方案。

5 實施過程的經(jīng)驗和教訓(xùn)

5.1 方案策劃

搭建臨時控制中心或類似的測試平臺是新建全自動運行線路普遍存在的現(xiàn)象，為保證臨時控制中心建設(shè)的順利進行，建議在站后工程策劃階段組織編制臨時控制中心方案，提前明確關(guān)鍵建設(shè)工期里程碑節(jié)點。

5.2 承包商供貨范圍

臨時控制中心的設(shè)備一般為信號、通信、綜合監(jiān)控、站臺門、車輛專業(yè)的培訓(xùn)中心設(shè)備或備品備件與專用工具。在編制臨時控制中心建設(shè)方案時需詳細調(diào)研各專業(yè)最小化系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備清單，如果不滿足測試需求，需協(xié)調(diào)對應(yīng)的專業(yè)提供相關(guān)的設(shè)備或仿真軟件。為避免要求承包商提供超出合同范圍的測試設(shè)備，在設(shè)備招標階段，招標方案的建議、約定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測試需求擬定，若培訓(xùn)中心設(shè)備或備品備件與專用工具無法滿足測試需求，承包商應(yīng)無償、義務(wù)配合。

表1 2種臨時控制中心方案的優(yōu)劣對比

5.3 統(tǒng)籌圖紙設(shè)計

臨時控制中心集成了各專業(yè)機柜及設(shè)備，為避免各專業(yè)自行設(shè)計和布置，需統(tǒng)籌考慮機柜及設(shè)備、測試工作站布置和電源、網(wǎng)絡(luò)引入，以及確認各專業(yè)設(shè)備清單、額定功率用電需求、機柜和設(shè)備布置需求、硬線及網(wǎng)線線纜連接需求、調(diào)試（測試）需求，建議應(yīng)由設(shè)計院牽頭完成臨時控制中心設(shè)備布置圖、配線表及施工圖的設(shè)計。

5.4 規(guī)范安裝施工

臨時控制中心作為測試和運營培訓(xùn)的設(shè)施，使用時間長達數(shù)個月。各專業(yè)安裝的機柜及設(shè)備必須安全穩(wěn)固，電源線和數(shù)據(jù)線連接必須標準規(guī)范，為避免安裝施工不規(guī)范導(dǎo)致后期排錯困難及維護不便，建議由線路施工方統(tǒng)一負責(zé)機柜、設(shè)備的安裝以及線纜施工，機柜及設(shè)備二次拆卸后需歸還給運營單位或承包商，安裝和拆卸費用應(yīng)包含在施工方合同中。

6 效果驗證

深圳地鐵14號線從2022年4月28日開始“三站兩區(qū)間”樣板段全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)到2022年8月16日完成全線144 h穩(wěn)定性測試，共計111天，全自動運行系統(tǒng)經(jīng)受住了144 h的不間斷運行考驗，各核心系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。臨時控制中心作為聯(lián)調(diào)的關(guān)鍵組成部分，沒有發(fā)生任何一起影響聯(lián)調(diào)的事件，圓滿完成控制中心作用。

在深圳地鐵全自動運行工程試驗中心搭建的深圳地鐵14號線臨時控制中心為線路建設(shè)節(jié)省了大量時間，僅用111天即完成了全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，其用時之短在國內(nèi)已建成的全自動運行系統(tǒng)線路中極其罕見。深圳地鐵14號線開通初期運營后，臨時控制中心搭建的測試環(huán)境作為運營培訓(xùn)、軟件升級的驗證平臺仍在繼續(xù)使用，且發(fā)揮著重要作用。

7 結(jié)論

在城市軌道交通建設(shè)工程中，于全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)期間設(shè)置的臨時控制中心具有2方面的優(yōu)點：一方面，新建全自動運行系統(tǒng)線路設(shè)置樣板段對系統(tǒng)聯(lián)調(diào)有極大的促進作用；另一方面，在正式控制中心不能同步啟用的前提下，結(jié)合線路條件和實際情況設(shè)置臨時控制中心，提前開展聯(lián)調(diào)測試和驗證，并最終提前完成聯(lián)調(diào)任務(wù)，對同類項目具有一定的參考意義。