關(guān)于城市軌道交通智慧化的探討

陳韻舟

摘 要：文章闡述了軌道交通的行業(yè)優(yōu)勢，分析了當前我國城市軌道交通在發(fā)展過程中突顯的問題，提出了促使我國軌道交通事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的策略。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；發(fā)展；探討

中圖分類號：U239.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0075-02

Abstract： This paper expounds the advantages of the rail transit industry， analyzes on the problems highlighted in the development process of the urban rail transit in China， and puts forward the strategies to promote the sustainable development of the rail transit industry in China.

Keywords： urban rail transit； development； discussion

1 背景

近年來我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，預計到2020年城鎮(zhèn)化率將達到60%，但在城市發(fā)展過程中，交通擁堵、環(huán)境污染、承載力弱等“城市病”愈發(fā)凸顯，城市軌道交通作為市民出行的主要交通方式，近年來發(fā)展迅速，截至2017年末，全國開通運營城市軌道交通的城市共33個，開通線路150多條，運營里程超過4500公里，位居世界第一，按照《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》，到2020年全國城市軌道交通運營總里程預計達到6000公里。

2 需求分析

2.1 高效的智慧化運營需求

在傳統(tǒng)的軌道交通車站中，各個系統(tǒng)的運營相互獨立，主要依靠人工手動操作，例如通風空調(diào)系統(tǒng)的運營，需要運營人員按夏季和冬季作業(yè)令，每天早上手動開啟相應送風機、排風機、空調(diào)機組等，在晚上停運后再手動關(guān)閉相應環(huán)控設(shè)備，耗費人力和物力，管理不精準，效率低下。

在智慧車站建設(shè)過程中，融入人工智能，利用定位、視覺、環(huán)境變量、電流電壓等多項傳感器技術(shù)，深度融合，并通過人工智能算法的學習、推理、思考、規(guī)劃，形成符合軌道交通車站的運營思維，在高峰/平峰/低峰/停運時段，智能運行車站的相關(guān)設(shè)備。

比如通風空調(diào)系統(tǒng)，通過實時采集室外溫度、室外濕度、車站內(nèi)溫度、站內(nèi)濕度、冷熱負荷量、人流密度、列車運行速度、列車加減速時間、燈光功率、設(shè)備傳熱系數(shù)、站內(nèi)空間容積率等參數(shù)，綜合全面數(shù)據(jù)，自動學習、分析、生成以“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”為主的人工智能模型，再優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成最優(yōu)模型，實時控制各類風機、空調(diào)及相關(guān)閥門，調(diào)節(jié)風量、冷量、閥門開度，精準化控制各個區(qū)域的通風空調(diào)設(shè)備，實現(xiàn)通風空調(diào)系統(tǒng)的高效、節(jié)能、便捷的運營。

通過智能化、精準化運行車站各個系統(tǒng)（比如通風空調(diào)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信、電扶梯、安檢等），實現(xiàn)各個系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)，安全可靠，能源節(jié)約，滿足高效智能的運營需求。

2.2 提升換乘效率和運能的需求

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的形成，車站規(guī)模不斷擴大，換乘車站也逐漸增多，換乘車站形式（如同臺、疊島、十字、通道換乘等方式）也多樣，多線換乘站的運能和換乘效率將成為整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)運輸效率的瓶頸。

2.3 應對突發(fā)事件的需求

軌道交通車站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)繁雜且相互獨立，系統(tǒng)間資源無法共享、數(shù)據(jù)無法互通，且與外部網(wǎng)絡(luò)分離，在發(fā)生突發(fā)事件情況下，不能有效組織、協(xié)調(diào)應急搶險和救災工作。

通過建設(shè)智慧車站，利用多種傳感器技術(shù)，采集站內(nèi)溫度、煙氣、軌行區(qū)水位、地震波等多項數(shù)據(jù)，同時結(jié)合城市災害預警平臺，及時獲取相關(guān)災害數(shù)據(jù)，實時分析，將事故信息篩選歸類，劃分等級，再依據(jù)事故類型和等級，智能觸發(fā)事故處理機制，聯(lián)動站內(nèi)防排煙設(shè)施、消防給排水設(shè)施、導向系統(tǒng)、語音導報、三維疏散導航、疏散照明等系統(tǒng)，協(xié)調(diào)調(diào)度線路列車運行方式，同時報告外部消防部門、公共汽車及出租車平臺，實現(xiàn)在突發(fā)情況下，決策高效，處理迅速，災害影響最小的需求。

2.4 提高建設(shè)效率的需求

城市軌道交通車站規(guī)模巨大，涉及面廣，系統(tǒng)復雜，建設(shè)周期長，運營風險高，社會責任大，對建設(shè)提出了非常高的要求。

利用智慧車站技術(shù)，以BIM模型為基礎(chǔ)，建立從建筑模型創(chuàng)建、幾何造型、結(jié)構(gòu)分析、機電建模、碰撞檢測、施工模擬，造價管理一體化模型，提前預測施工過程中可能出現(xiàn)的問題，及時調(diào)整處理，減少返工量，優(yōu)化項目的進度和費用，可以極大提高軌道交通車站工程的建設(shè)效率。

2.5 方便內(nèi)部維護管理的需求

目前軌道交通車站的系統(tǒng)維護和管理，基本是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)報警提示或者設(shè)備故障后，依靠人工到現(xiàn)場進行逐一排查，定位故障點后，再組織專業(yè)力量進行維修，這種方式效率低下，耽誤時間，甚至會造成停運，而停運對于骨干線路、重點車站來說將會造成嚴重的社會影響。

以智慧車站為平臺，開發(fā)基于手機、移動電腦的內(nèi)部管理APP，整合車站建筑信息模型和各設(shè)備系統(tǒng)動態(tài)信息，通過手機或移動電腦，實時查閱車站內(nèi)管線、設(shè)備的運行情況，即可常規(guī)巡檢，又可在故障發(fā)生時，實時定位故障位置，分析故障原因，迅速組織專業(yè)人員處理故障，進而減少對軌道交通運營的影響，極大的方便了內(nèi)部維護和管理人員。

3 必要性

3.1 國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要

目前在全球范圍內(nèi)“智慧城市”建設(shè)開展的如火如荼，交通是經(jīng)濟發(fā)展的動脈，智慧交通是智慧城市的重要構(gòu)成。國家發(fā)展改革委與交通運輸部于2017年聯(lián)合簽署了《全面推進智能交通發(fā)展戰(zhàn)略合作協(xié)議》，根據(jù)協(xié)議要求，兩部門將緊密圍繞國家智能交通發(fā)展重大目標任務(wù)，完善智能交通發(fā)展頂層設(shè)計，協(xié)同推進智能交通發(fā)展戰(zhàn)略實施，共同營造開放的智能交通技術(shù)開發(fā)應用環(huán)境，加強交通運輸數(shù)據(jù)跨部門、跨地區(qū)、跨行業(yè)共享融合，推行“暢行中國”綜合交通運輸信息服務(wù)，推進智能交通創(chuàng)新能力建設(shè)和先進技術(shù)應用推廣，聯(lián)合開展相關(guān)領(lǐng)域研究工作。

組成交通的一個重要部分，是城市軌道交通，一個城市的軌道交通包含幾百個車站，建設(shè)智慧車站，是符合整個智慧交通發(fā)展戰(zhàn)略的需要。

3.2 順應行業(yè)發(fā)展的趨勢

城市軌道交通在經(jīng)過近幾十年的高速發(fā)展，逐漸形成了從“滿足基礎(chǔ)功能”向“智慧化”發(fā)展的行業(yè)趨勢，建設(shè)智慧車站，具有“高科技化、綜合集成化、智能化”等多方面優(yōu)勢。

4 可行性

4.1 政策可行性

日前，國家發(fā)展改革委和交通運輸部聯(lián)合印發(fā)了《推進“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進智能交通發(fā)展的實施方案》和《全面推進智能交通發(fā)展戰(zhàn)略合作協(xié)議》，各地根據(jù)自身城市特色，充分依托國家政策導向優(yōu)勢，建設(shè)智慧車站，創(chuàng)新驅(qū)動軌道交通產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，從政策層面看，是可行的。

4.2 技術(shù)可行性

近年來，隨著高端技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，已經(jīng)充分融入交通、醫(yī)療、教育、樓宇、政務(wù)等多領(lǐng)域，尤其在智慧交通中，已經(jīng)形成了成功案例，因此，建設(shè)軌道交通智慧車站，從技術(shù)層面看，是可行的。

5 方案設(shè)計

以大數(shù)據(jù)服務(wù)中心為平臺，依次向下設(shè)置云平臺，包括數(shù)據(jù)中心和云計算，再向下以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)為支撐，采集生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；大數(shù)據(jù)平臺以上為生產(chǎn)指揮中心、生產(chǎn)管理中心、企業(yè)管理中心、乘客服務(wù)中心提供集成后數(shù)據(jù)，通過城市軌道交通門戶為政府、企業(yè)、市民提供綜合化服務(wù)。整體框架如圖1。

6 實施建議

首先，依托規(guī)劃建設(shè)的COCC中心，綜合業(yè)主意見、大眾需求、專家評議意見，綜合規(guī)劃線網(wǎng)層面的總體架構(gòu)，包括中心平臺、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、外部門戶；其次，編制標準的平臺協(xié)議，統(tǒng)一各子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)與上層平臺之間的接口，保障數(shù)據(jù)采集和信息交換通道的暢通；再次，做好安全隔離，安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部和外部服務(wù)網(wǎng)之間做到邊界清晰，所有板塊間信息交換，通過路網(wǎng)中心交互，保障運營的絕對安全；最后，結(jié)合本線路車站分布特點，邊建設(shè)、邊融合、邊運營、邊服務(wù)、邊智能，逐步建設(shè)切合實際的軌道交通智慧車站。

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