讓智能化工業(yè)軟件與城市軌道交通結(jié)合

同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院、上海市企業(yè)信息化促進(jìn)中心 江勇

軌道交通，一般是指車輛在軌道上運(yùn)行的運(yùn)輸方式，它是以機(jī)車車輛等移動設(shè)備和軌道線路、橋梁隧道等固定設(shè)備為基本設(shè)備，以車站為運(yùn)輸生產(chǎn)基地1的實(shí)現(xiàn)旅客和貨物運(yùn)輸?shù)凝嫶笙到y(tǒng)，包括高速鐵路、干線鐵路及城市軌道交通。

一般來說，軌道交通既包括大鐵路系統(tǒng)，也包括城市軌道交通。城市軌道交通包括地鐵、輕軌、有軌電車、磁懸浮列車等多種類型。因有軌電車和磁懸浮列車所占市場份額較少，所以城市軌道交通一般泛指地鐵和輕軌。廣義的城市軌道交通，是以軌道運(yùn)輸方式為主要技術(shù)特征，是城市公共客運(yùn)交通系統(tǒng)中具有中等以上運(yùn)量的輪軌交通系統(tǒng)，在城市公共客運(yùn)交通中起骨干作用。

從城市現(xiàn)代化建設(shè)的角度來講，軌道交通是其中重要的組成部分。而作為軌道交通的重要組成部分，運(yùn)行于其中的工業(yè)軟件相關(guān)系統(tǒng)正發(fā)揮著重要的作用。而在軌道交通領(lǐng)域，列控系統(tǒng)的萬無一失、信號系統(tǒng)的準(zhǔn)確無誤、通訊系統(tǒng)的實(shí)時在線等都是該系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要表現(xiàn)。

除此之外，智能化技術(shù)的發(fā)展與突破，對軌道交通事業(yè)的發(fā)展同等重要。智能化技術(shù)是指能“自動的分析和抽取業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵信息”。具體來說，是指各類智能電子裝置（包括計算機(jī)）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、受控對象組成的系統(tǒng)，按照一定規(guī)律自動完成過去依靠人類的體力勞動和腦力勞動完成的信息處理、管理決策、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、武器瞄控等各項預(yù)定目標(biāo)，提高工作效率和質(zhì)量、減輕人的勞動。

迅速鋪開的“線路大網(wǎng)”

近年來，我國城市軌道交通建設(shè)速度迅猛。截至2010年底，我國已有北京、上海、廣州、天津、重慶、南京、武漢、長春、深圳、大連、成都、沈陽12座城市先后建成并開通運(yùn)營了48條城市軌道交通線，運(yùn)營里程1395公里。目前，中國已有36個城市制定了城市軌道交通的規(guī)劃，其中28個城市的規(guī)劃已獲得國務(wù)院審批，預(yù)計2009年至2020年，中國城市軌道交通新增營業(yè)里程將達(dá)到6560公里，屆時，國內(nèi)城市軌道交通累計營業(yè)里程將達(dá)到7395公里，總投入規(guī)模將高達(dá)3.3萬億元，年均達(dá)2700億元，中國已成為世界最大的城市軌道交通建設(shè)市場，這表明中國城市軌道交通建設(shè)將迎來黃金十年，巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間商機(jī)，備受海內(nèi)外軌道交通制造企業(yè)的青睞。

城市軌道交通提供了資源集約利用、環(huán)保舒適、正點(diǎn)率高、安全快捷的大容量運(yùn)輸服務(wù)方式，它與城市其他交通工具互不干擾，具有強(qiáng)大的運(yùn)輸能力、較高的服務(wù)水平、顯著的資源環(huán)境效益，是解決特大型城市交通問題和可持續(xù)發(fā)展的根本出路。在我國城市建設(shè)中廣為認(rèn)可并得到快速發(fā)展。

系統(tǒng)：難念的經(jīng)

城市軌道交通對系統(tǒng)的苛刻要求，也讓工作人員不能忽視系統(tǒng)每一個技術(shù)環(huán)節(jié)。

城市軌道交通是一種大運(yùn)量的公共交通系統(tǒng)，其安全性涉及面廣、影響面大，甚至?xí)绊懙秸麄€交通系統(tǒng)，具體分析其產(chǎn)業(yè)特征包括：⑴系統(tǒng)復(fù)雜。整體性一體化要求高，包括車輛、線路、供電、信號和運(yùn)營系統(tǒng)等在內(nèi)任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓甚至出現(xiàn)安全事故。⑵運(yùn)營效率高。城市軌道交通運(yùn)營期間，系統(tǒng)不能中斷，通常不允許系統(tǒng)中的任何部分暫時停止進(jìn)行檢查和維修。⑶獨(dú)占性。在同一時刻，某條線路上只能運(yùn)行通過一列車輛。⑷車輛相互影響大，在運(yùn)營期間，若列車出現(xiàn)故障無法正常運(yùn)營，往往會影響到整個系統(tǒng)的正常運(yùn)營。甚至在網(wǎng)絡(luò)化條件下，可能會影響到整個城市軌道交通的運(yùn)營。⑸運(yùn)量大。城市軌道交通車輛載客量大，一列列車通常載客在數(shù)千名以上；⑹行車密度高，我國干線鐵路的運(yùn)行列車的運(yùn)行密度通常在5分鐘內(nèi)，地鐵的運(yùn)行密度最高可在2分鐘內(nèi)。

由于軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有上述特征，隨著軌道交通的快速發(fā)展，列車的運(yùn)行速度和行車密度不斷提高，對軌道交通系統(tǒng)的功能完備性、系統(tǒng)安全性、運(yùn)營管理科學(xué)性等都提出越來越高的要求。

別讓線路“大躍進(jìn)”出現(xiàn)

目前軌道交通的運(yùn)能和密度不斷的增加，造成目前軌道交通系統(tǒng)在使用中，設(shè)備和運(yùn)營的故障率明顯增加。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快、能源環(huán)境問題的日益突出，進(jìn)一步發(fā)展軌道交通勢在必行。同時也對現(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)的安全可靠性、系統(tǒng)的高效率和服務(wù)旅客的方便性提出了新的要求。進(jìn)一步亟待提高軌道交通應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化技術(shù)的集合，完善軌道交通系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性，提高系統(tǒng)的使用效率，逐步優(yōu)化系統(tǒng)的服務(wù)功能和安全性能，是現(xiàn)代城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢。

當(dāng)今城市軌道交通的發(fā)展，不能離開信息技術(shù)的支撐與應(yīng)用。信息技術(shù)，尤其是工業(yè)軟件（系統(tǒng)）在城市軌道交通中有深入廣泛的應(yīng)用，工業(yè)軟件日益成為城市軌道交通系統(tǒng)的重要且關(guān)鍵部分，是實(shí)現(xiàn)高水平運(yùn)營管理的關(guān)鍵，在保障安全、提高效率、即時反應(yīng)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。信息化水平的高低直接影響到城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)效率的高低，從而直接影響到整個城市經(jīng)濟(jì)體系運(yùn)轉(zhuǎn)效率的高低。軌道交通信息化發(fā)展已經(jīng)成為政府部門、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及社會公眾現(xiàn)實(shí)的迫切需求。這種加速軌道交通信息化發(fā)展步伐的需求也孕育著巨大的商機(jī)，相關(guān)企業(yè)、設(shè)計單位、建設(shè)單位如能契合軌道交通信息化的需求，必然能夠在市場競爭中勝出。

平衡解決方案“生態(tài)圈”

城市軌道交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜、綜合的大系統(tǒng)工程，跟信息技術(shù)、工業(yè)軟件相關(guān)的解決方案幾乎包括了所有重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)。具體來說有：列車控制系統(tǒng)、列車檢測系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（信號系統(tǒng)）、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、防災(zāi)報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、車站設(shè)備以及綜合信息集成系統(tǒng)和綜合設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)等。

從信息技術(shù)視角看，城市軌道交通涉及到的技術(shù)領(lǐng)域包括：計算機(jī)系統(tǒng)（硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫）、應(yīng)用軟件（標(biāo)準(zhǔn)軟件、專用軟件和專業(yè)軟件）、網(wǎng)絡(luò)通訊、集成電路、嵌入式系統(tǒng)（配套的實(shí)時操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件以及電子模塊）、音視頻多媒體、傳感、顯示等諸多新興信息技術(shù)。

有此可見，城市軌道交通的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)與信息技術(shù)，尤其是工業(yè)軟件是密切相關(guān)的，只有實(shí)現(xiàn)軌道交通與信息化的有機(jī)融合，才能保障軌道交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，主要的解決方案如下六個：

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)及相關(guān)硬件技術(shù)為基礎(chǔ)的大型綜合集成系統(tǒng)。集成互聯(lián)了多個城市軌道交通專業(yè)子系統(tǒng)，如環(huán)境與設(shè)備系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明供電系統(tǒng)等，并與其他子系統(tǒng)互聯(lián)互通。在集成統(tǒng)一的管控平臺支持下，對各專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、信息共享、系統(tǒng)間聯(lián)動控制等功能，提高運(yùn)營效率，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通現(xiàn)代化運(yùn)營管理提供信息化基礎(chǔ)。

（2）信號系統(tǒng)。城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由列車自動控制系統(tǒng)（簡稱ATC）組成，ATC系統(tǒng)包括四個子系統(tǒng)：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）、列車自動運(yùn)行系統(tǒng)（ATO）、計算機(jī)連鎖系統(tǒng)（CI）。子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統(tǒng)。信號系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。

城市軌道交通的眾多解決方案，保證列車的順利運(yùn)行。

（3）通信系統(tǒng)。一般由傳輸網(wǎng)絡(luò)、公務(wù)電話、專用電話、無線通信及接地等子系統(tǒng)組成，構(gòu)成傳送語音、數(shù)據(jù)和圖像等各種信息的綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。通信系統(tǒng)為運(yùn)營管理、行車調(diào)度、設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)報警等系統(tǒng)進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息的傳送。

（4）乘客資訊系統(tǒng)（簡稱PIS系統(tǒng)）。該可提供列車到站信息、出行參考、廣告等實(shí)時多媒體信息；在火災(zāi)、車輛事故、恐怖襲擊等突發(fā)情況下，提供動態(tài)緊急疏散指導(dǎo)。

（5）自動售檢票系統(tǒng)（簡稱AFC系統(tǒng)）。AFC系統(tǒng)采用全封閉運(yùn)作方式，可采取計程或計時等不同收費(fèi)模式。以包含有非接觸式IC卡或磁卡的車票，通過高度安全的自動售檢票系統(tǒng)，完成地鐵或輕軌的售票、檢票、計費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計、清分等票務(wù)運(yùn)營全過程、多任務(wù)的自動化管理。

（6）屏蔽門系統(tǒng)(簡稱PSD)。屏蔽門已成為城市軌道交通建設(shè)中不可缺少的主要項目，它安裝于地鐵、輕軌等軌道交通車站站臺邊緣，將軌道與站臺候車區(qū)隔離，設(shè)有與列車門相對應(yīng)，可多級控制開啟與關(guān)閉滑動門的連續(xù)屏障。防止乘客跌落或跳下軌道而發(fā)生危險，可以隔離灰塵、隧道噪音，同時還具有節(jié)能、環(huán)保和安全功能。

從管控視角看上述業(yè)務(wù)系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)是關(guān)鍵核心。它一方面對線路沿線的所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中的自動控制，另一方面，它把各個子系統(tǒng)進(jìn)行全部集成和相互關(guān)聯(lián)，保障在正常情況下保障軌道交通能經(jīng)濟(jì)、節(jié)能運(yùn)行，同時，保證在出現(xiàn)異常情況或發(fā)生事故情況下，整個軌道交通能夠安全運(yùn)行并應(yīng)急指揮。