城市軌道交通線網(wǎng)中心規(guī)劃研究

佘才高 代繼龍 張 寧

（1．南京地鐵集團(tuán)有限公司，南京，210008；

2．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073；

3．東南大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，南京 210018）

城市軌道交通線網(wǎng)中心規(guī)劃研究

佘才高1代繼龍2張 寧3

（1．南京地鐵集團(tuán)有限公司，南京，210008；

2．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073；

3．東南大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，南京 210018）

南京地鐵線網(wǎng)中心作為南京市軌道交通路網(wǎng)的中央?yún)f(xié)調(diào)角色，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各控制中心及各運(yùn)營主體，具有多軌道線路綜合監(jiān)視、運(yùn)營協(xié)調(diào)、應(yīng)急指揮、信息共享等職能。在總結(jié)南京地鐵建設(shè)背景下，對(duì)TCC系統(tǒng)總體功能、組網(wǎng)架構(gòu)、系統(tǒng)接口進(jìn)行研究，并提出相關(guān)規(guī)劃建議。

軌道交通；線網(wǎng)指揮中心；系統(tǒng)接口

南京市軌道交通線網(wǎng)共規(guī)劃14條城市軌道線路和8條都市圈軌道線路,至2014年8月青奧會(huì)前將有5條線建成開通并載客運(yùn)營。為提高全市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的綜合協(xié)調(diào)能力,合理有效利用資源,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理,應(yīng)構(gòu)建一個(gè)可以協(xié)調(diào)指揮南京軌道交通全網(wǎng)的指揮中心,實(shí)現(xiàn)多條線路、多運(yùn)營主體的調(diào)度指揮功能。

從網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理及技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度考慮,南京地鐵線網(wǎng)中心(Traffic Control Centre,TCC)應(yīng)提前規(guī)劃與建設(shè);考慮到南京市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀,為避免部分線路建成通車后,無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理的現(xiàn)象出現(xiàn),避免各線路建設(shè)中的重復(fù)投資和可能導(dǎo)致的資金浪費(fèi),最好在完成新線建設(shè)及老線改造的同時(shí),同期建設(shè)TCC。從目前南京地鐵建設(shè)形勢來看,建設(shè)TCC已是當(dāng)務(wù)之急。

1 規(guī)劃原則

根據(jù)南京地鐵線網(wǎng)規(guī)劃,提出TCC的總體規(guī)劃原則及思路。

1)技術(shù)先進(jìn)性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)從整體上應(yīng)具有高起點(diǎn),采用先進(jìn)并具有發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)品,并且具有良好的系統(tǒng)擴(kuò)展功能,使系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)保持領(lǐng)先水平。

2)組網(wǎng)合理性

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能上合理劃分層次。做到功能分層實(shí)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)層次清晰。采用中間件技術(shù)用以消除通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫查詢、應(yīng)用邏輯與操作系統(tǒng)間潛在的不兼容問題,以保證各子系統(tǒng)的可靠數(shù)據(jù)交換。

3)安全可靠性

TCC系統(tǒng)設(shè)備是提供統(tǒng)一管理、信息共享、應(yīng)急指揮的重要保障。要確保這些功能,就要考慮到建立系統(tǒng)的安全機(jī)制,從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)選擇、關(guān)鍵環(huán)節(jié)備份、軟硬件配置、對(duì)非法用戶或計(jì)算機(jī)病毒入侵的抵御能力等多方面保證系統(tǒng)的安全性,主要設(shè)備采用冗余設(shè)計(jì)。

4)系統(tǒng)可擴(kuò)展性

根據(jù)目前在建線路的建設(shè)周期,并充分考慮既有線路的技術(shù)改造和未來軌道交通的建設(shè)發(fā)展,使方案具有可持續(xù)性和可擴(kuò)展性,能分階段進(jìn)行實(shí)施［1］。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的選擇方面,應(yīng)具有良好的可擴(kuò)充能力,可以根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整、擴(kuò)充,這包括存儲(chǔ)容量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等方面的擴(kuò)充。在全面升級(jí)的情況下,能夠最大限度保護(hù)現(xiàn)有投資。

5)開放性、兼容性

TCC系統(tǒng)所采用的設(shè)備應(yīng)支持符合國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)接口,能夠與其他相關(guān)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)部門實(shí)現(xiàn)可靠的互聯(lián);在支持標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)方面,系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)應(yīng)具有良好的移植能力,在硬件升級(jí)后保持兼容性;在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇方面,應(yīng)選擇廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,確保今后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和業(yè)務(wù)發(fā)展需要。

6)運(yùn)營靈活性

TCC運(yùn)營模式容許各線有不同的運(yùn)營主體,并且方案適應(yīng)所轄線路分期施工的實(shí)際要求。

7)設(shè)備可維護(hù)性

TCC系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)便于維護(hù)和維修,提供方便的維護(hù)手段,維護(hù)維修工作應(yīng)不導(dǎo)致整體系統(tǒng)停機(jī)或中斷。

2 系統(tǒng)規(guī)劃方案

2.1 總體功能

TCC作為南京市軌道交通的主要窗口,掌握著全市軌道交通網(wǎng)的全部信息,在預(yù)定范疇內(nèi),代表南京地鐵指揮部與其他部門或單位(如氣象、公安、消防、公交等)聯(lián)系和協(xié)調(diào)。因此,TCC應(yīng)為南京市提供軌道交通的運(yùn)營統(tǒng)計(jì)決策信息,為各運(yùn)營商及乘客提供資訊服務(wù)信息。TCC負(fù)責(zé)對(duì)南京地鐵各運(yùn)營主體進(jìn)行日常監(jiān)督管理、運(yùn)營調(diào)整和協(xié)調(diào)指揮,并為不同的運(yùn)營主體提供公共服務(wù)。作為南京市政府應(yīng)急指揮體系下的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),在突發(fā)事件下,組織、協(xié)助搶險(xiǎn)救援。

各線路控制中心在TCC統(tǒng)一協(xié)調(diào)下,負(fù)責(zé)管轄線路的控制和指揮運(yùn)行;同時(shí),負(fù)責(zé)將管轄范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)運(yùn)營信息和各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表信息上報(bào)。正常運(yùn)營時(shí),各線的運(yùn)營指揮控制由各線路控制中心完成, TCC只是監(jiān)視、掌握各線運(yùn)營情況,為各線提供幫助及協(xié)調(diào)指導(dǎo)信息;在非正常情況下,特別是影響到兩條線路以上的情況下,TCC可行使指揮權(quán)。根據(jù)以上需求,TCC主要有以下幾方面功能。1)監(jiān)督管理功能

作為南京地鐵運(yùn)營管理工作核心機(jī)構(gòu),協(xié)助政府相關(guān)主管部門進(jìn)行地鐵運(yùn)營監(jiān)督管理,監(jiān)視各運(yùn)營線路列車運(yùn)行、客流狀況,監(jiān)督各運(yùn)營線路服務(wù)承諾,確保乘客“安全、快速、舒適、經(jīng)濟(jì)” 到達(dá)目的地。

2)運(yùn)營管理功能

全面掌握各線的客流計(jì)劃、全日行車計(jì)劃、列車運(yùn)行計(jì)劃、車輛運(yùn)用以及通過能力等情況［2］,以在既定條件下合理的調(diào)整運(yùn)營計(jì)劃。在可預(yù)知的大型活動(dòng)情況下,協(xié)同不同運(yùn)營主體及相關(guān)單位制定綜合預(yù)案,并負(fù)責(zé)與相關(guān)外部單位聯(lián)系、發(fā)布相關(guān)信息。

3)計(jì)劃管理功能

南京地鐵作為南京市民主要公共交通方式之一,其安全性和整合性直接反映政府的管理能力。政府以TCC為南京地鐵管理平臺(tái),在日常軌道交通的管理中制定有效的安全和整合計(jì)劃。

4)日常應(yīng)急準(zhǔn)備

負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)政府相關(guān)單位及各運(yùn)營主體,開展軌道交通運(yùn)營突發(fā)事件預(yù)防、應(yīng)急指揮等相關(guān)知識(shí)的宣傳、培訓(xùn)。并定期組織各運(yùn)營主體進(jìn)行應(yīng)急演習(xí),以確保各種緊急狀態(tài)下的有效溝通和統(tǒng)一指揮。通過演習(xí),可以檢驗(yàn)預(yù)案的可行性并加以改進(jìn)。

5)應(yīng)急管理功能

作為南京地鐵運(yùn)營管理工作的核心機(jī)構(gòu),協(xié)助南京市政府相關(guān)部門開展南京市軌道交通全網(wǎng)的運(yùn)營突發(fā)事件的管理、監(jiān)督及搶險(xiǎn)救援工作。突發(fā)事件后,組織相關(guān)部門編制評(píng)估報(bào)告,并將相關(guān)信息放入突發(fā)事件資料庫。

6)數(shù)據(jù)分析功能

TCC系統(tǒng)可對(duì)列車運(yùn)行狀況以及車站各設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以提出運(yùn)營優(yōu)化方案、評(píng)價(jià)各運(yùn)營主體服務(wù)水平。

2.2 組網(wǎng)架構(gòu)

本規(guī)劃研究推薦采用TCC集中式架構(gòu)——按區(qū)域中心接入,如圖1所示。各條線路的信息和數(shù)據(jù)經(jīng)過控制中心過濾后,再連接區(qū)域中心匯聚接入設(shè)備,通過上層傳輸網(wǎng)傳至TCC中央監(jiān)控系統(tǒng)［3］。各線控制中心上傳的綜合信息由TCC中央監(jiān)控系統(tǒng)處理,從而為指揮中心的決策指揮提供參考依據(jù),實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)線網(wǎng)的功能;TCC不對(duì)各線路基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行直接控制,具體的執(zhí)行由各線綜合監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行。

圖1 線網(wǎng)管理和控制模式

2.3 系統(tǒng)接口

TCC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于線路各專業(yè)［4］,接入各專業(yè)是系統(tǒng)實(shí)施成功的關(guān)鍵,需要結(jié)合南京實(shí)際情況,確定TCC與地鐵相關(guān)專業(yè)及部門的內(nèi)外部接口。為實(shí)現(xiàn)南京市軌道交通路網(wǎng)信息的互聯(lián)互通,規(guī)范各線指揮控制系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、改造和運(yùn)營管理,保證各線能夠順利接入軌道交通指揮中心系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)軌道交通路網(wǎng)的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào),根據(jù)TCC系統(tǒng)功能要求,確定需要采集的信息類型和信息內(nèi)容,避免與線路各專業(yè)重復(fù)。制定接入規(guī)范,接入線路的所有專業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行,使接口物理形式、軟件協(xié)議、名稱編號(hào)等全路網(wǎng)統(tǒng)一,并分階段進(jìn)行接口測試,完成工廠測試和現(xiàn)場調(diào)試。

3 規(guī)劃建議

3.1 建設(shè)內(nèi)容

通過對(duì)規(guī)劃方案詳細(xì)對(duì)比論證,建議南京市軌道交通TCC主要考慮以下幾個(gè)方面建設(shè)內(nèi)容。

1)TCC綜合信息系統(tǒng)

主要包括綜合監(jiān)視系統(tǒng)、運(yùn)營信息報(bào)送系統(tǒng)［5］、輔助決策數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、突發(fā)事件預(yù)案系統(tǒng)、突發(fā)事件評(píng)估系統(tǒng)、開發(fā)和測試平臺(tái)、決策支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)、TCC門戶網(wǎng)站、辦公局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等。

2)TCC接入系統(tǒng)

主要包括各區(qū)域中心的接入設(shè)備和本地臨時(shí)存儲(chǔ)設(shè)備。

3)TCC大屏幕系統(tǒng)

主要包括大屏、大屏控制器、其他接口設(shè)備等。

4)TCC視頻監(jiān)控系統(tǒng)

主要包括TCC視頻硬件平臺(tái)、TCC視頻軟件平臺(tái)、其他接口設(shè)備等。

3.2 技術(shù)選擇

結(jié)合上述建設(shè)內(nèi)容,建議在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中考慮以下幾方面技術(shù)選擇范圍。

1)選用先進(jìn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并定制多類軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫,完成TCC綜合信息系統(tǒng)建設(shè)。

2)著重結(jié)合既有設(shè)備技術(shù)選型,在系統(tǒng)建設(shè)過程中能與既有系統(tǒng)平滑對(duì)接。

3)選用高清大屏顯示技術(shù)和成熟工藝。

4)選用通用性、兼容性較強(qiáng)的VLC視頻解碼平臺(tái)和相關(guān)硬件接口設(shè)備。

4 結(jié)語

南京地鐵TCC作為監(jiān)視、協(xié)調(diào)、管理的角色,代表政府和南京地鐵指揮部對(duì)全市軌道交通網(wǎng)運(yùn)營行使應(yīng)急指揮職能。通過協(xié)調(diào)各條線路運(yùn)營,發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)能,使軌道交通線網(wǎng)高效、經(jīng)濟(jì)、有序運(yùn)行。本文對(duì)TCC功能定位、組網(wǎng)架構(gòu)、系統(tǒng)接口進(jìn)行了規(guī)劃方案分析,提出切實(shí)可行的TCC建設(shè)內(nèi)容、技術(shù)選擇范圍,用于指導(dǎo)新建線路的建設(shè)接入標(biāo)準(zhǔn)以及制定舊線改造預(yù)期目標(biāo)。

The Traffic Control Centre (TCC) for Nanjing subway lines, as the central coordinating role in Nanjing metro network, is responsible for coordinating each control center and operation unit, with the functions of comprehensive monitoring, operation coordination, emergency command, information sharing in the metro network. With the background of Nanjing subway construction, the paper introduces the research on the overall function, network architecture and interfaces of TCC system and puts forward relevant planning proposals.

rail transit; line network command center; system interface

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.015

江蘇省科技廳產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新項(xiàng)目（B Y2012197）；南京地鐵專項(xiàng)科技項(xiàng)目（8550140042）

2014-05-26）