哈爾濱智慧城軌發(fā)展規(guī)劃與建設成效

文/范國榮，哈爾濱地鐵集團有限公司副總經理

圍繞國家交通強國、新基建的新發(fā)展理念，城市軌道交通作為全面開啟建設社會主義現代化強國的重要支撐，是建設現代化經濟體系的先行領域，也是建設交通強國和智慧城市的重要組成部分。

一、基于城軌發(fā)展綱要的哈爾濱智慧城軌“13931”頂層規(guī)劃

哈爾濱地鐵根據交通強國、智慧城市的國家戰(zhàn)略發(fā)展背景，緊跟“十四五”規(guī)劃與十九屆五中全會提出的“數字化”發(fā)展要求，在全面提升建設質量、加強運營服務能力的基礎上，響應行業(yè)《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)展規(guī)劃，努力創(chuàng)新管理模式，大膽引領行業(yè)尖端科技應用。結合新線建設與實際情況，提出了符合哈爾濱城市軌道交通的“智慧地鐵”建設方案。

哈爾濱市“智慧地鐵”建設以信息化、自動化技術手段為支撐，以進一步提升地鐵的安全、效率、效益和服務水平為目標，將新一代信息技術和地鐵運行技術深度融合，圍繞“線網指揮”、“智慧車站”、“智能變電站”、“標準化車輛段”、“智能運維”、“管理信息化”等軌道交通全口徑業(yè)務管理范疇，結合哈爾濱地鐵集團“1.9.39”信息化工程，基于信息技術多維融合構建“經濟+效益+創(chuàng)新”的智慧型新一代軌道交通一體化運管體系。以乘客服務智慧化、設備管控自動化、運營管理信息化為目標，圍繞“1個門戶、3大中心、9大智慧（智能）管理體系、3張應用網絡、1個云+數+基礎設施支撐平臺”的哈爾濱智慧地鐵“13931”規(guī)劃，多維度、多視圖、多層級地矩陣式開展全景式站級自動管控、數據共享型線網級智慧地鐵平臺建設，涵蓋從市民計劃出行到軌道交通服務結束全過程的智能化地鐵出行新模式，力求提供全方位的快捷、暖心、安全服務。

圖1 哈爾濱智慧地鐵“13931”規(guī)劃

對標行業(yè)《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》總體要求，我們分析總結出61個子項的功能或建設要求，除去15項由行業(yè)統(tǒng)籌或是設備供應商完善項目，其余46項子功能目標中，哈爾濱市“智慧地鐵”基本涉及34項，占比73.91%。

二、面向生產、管理、服務的哈爾濱智慧車站建設

哈爾濱智慧車站主要圍繞人員、設備、客運管理三個業(yè)務層面展開，主要建設內容包括智慧乘客服務、智慧設備管理、智慧人員管理和相關智慧應用四部分內容。

哈爾濱智慧車站建設一是服務水平提升方面，立足優(yōu)化乘客出行體驗、保障乘客出行安全，依托AI智能交互、太赫茲、3D全息投影等先進技術，提供人臉識別無感過閘、人包同檢、智慧客服自助服務、車輛擁擠度提示、智能信息屏等智慧功能，覆蓋乘客出行前選擇、進站、購票、過閘、候車、出站完整出行鏈條。二是在設備狀態(tài)監(jiān)測與運轉控制方面，在監(jiān)控場景下，傳統(tǒng)監(jiān)控界面以2D為主，車站工作人員需要時間將實際設備和監(jiān)控設備對應，使用3D技術手段為車站運營值班人員的生產調度和日常巡檢提供全新的監(jiān)控視角；開關站場景下，自動化程度低，消耗人力和時間較多，為系統(tǒng)賦能實現全自動開關站；建設應急指揮系統(tǒng)，支持平時演練和應急指揮功能，減少對人工手段的依賴；利用視頻分析技術對乘客特殊行為進行識別，及時發(fā)送實時報警，建立聯(lián)動體系，便于工作人員及時處理；三是車站客運管理方面：結合售檢票專業(yè)數據接入等多手段，提供精準的客流預測分析功能；配置能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，進行能耗分類分項統(tǒng)計分析，準確把握能耗構成，同時可對設備參數進行智能調節(jié)，運行模式智能優(yōu)化，完善節(jié)能控制流程，實現環(huán)境的智能調節(jié)。

哈爾濱“智慧車站”為了解決目前車站設備系統(tǒng)普遍存在的設備監(jiān)控分散、數據記錄分散、設備操作分散、數據無法統(tǒng)計分析綜合利用的信息孤島問題，解決目前運營維護中設備維護、客運服務、人員管理、調度和應急指揮中存在諸多管理難題，實現設備狀態(tài)信息和數據信息的統(tǒng)一監(jiān)控、分析，實現系統(tǒng)數據的互通、設備聯(lián)動和智慧車站功能，哈爾濱“智慧車站”建立了一套整合BAS、電力監(jiān)控、節(jié)能管理及與其它設備系統(tǒng)完成功能互聯(lián)、數據互通的綜合業(yè)務平臺，并將上述功能進一步集成實現線路級統(tǒng)一管控和調度指揮功能的綜合管控平臺。

圖2 智慧車站業(yè)務架構

綜上，哈爾濱“智慧車站”項目技術路線上我們提出了基于BAS系統(tǒng)建立一套整合設備監(jiān)控、電力監(jiān)控、節(jié)能管理、數據分析和指揮調度功能的綜合管控平臺方案。作為線路級統(tǒng)一的設備監(jiān)控平臺，綜合管控平臺深度集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電能質量管理系統(tǒng)。同時與視頻監(jiān)控、廣播、乘客信息、站臺門等系統(tǒng)實現界面集成，與AFC、FAS、安檢等系統(tǒng)實現功能和數據互聯(lián)。系統(tǒng)分為車站和中心兩級，與管理網信息化系統(tǒng)通過網閘等安全設備實現互聯(lián)。

圖3 哈爾濱2號線省政府站界面

具體細化來看，哈爾濱“智慧車站”業(yè)務架構共分為三層，底層是利用智能設備、傳感器準確實時獲取運營現場、設施設備運行狀態(tài)的信息感知層；中間層是高效、標準的客運管理和服務執(zhí)行層；上層是綜合分析、研判、預測預警、監(jiān)督執(zhí)行的運營協(xié)調層。通過信息感知層、服務執(zhí)行層及運營協(xié)調層的融合，“智慧車站”綜合管控平臺突破原有系統(tǒng)之間的壁壘，在既有信息共享的基礎上形成應用價值共享，使系統(tǒng)具備運行狀態(tài)全息感知、各類信息指令一體化主動推送、運行趨勢智能化分析預判及快速處置等功能，實現面向乘客的全方位體驗、面向設備的全自動運行、面向運營的輔助性決策、面向應急事件的共治式聯(lián)動。

三、哈爾濱智慧車站建設成果與成效分析

2019年12月，在橫向梳理了“智慧車站”、“標準化車輛段”、“智能變電站”與信息化系統(tǒng)的集成與互通功能的基礎上，編制完成了《哈爾濱軌道交通“智慧地鐵”項目總體設計》，包括百余項調研成果資料，39個功能板塊需求分析報告，以及“智慧車站”、“標準化車輛段”、“智能變電站”等具體項目的需求說明，并通過了省、市政府相關領導組織開展的專家評審會議。

2020年3月，對標行業(yè)《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》總體要求，圍繞“線網指揮”、“智慧車站”、“智能變電站”、“標準化車輛段”、“智能運維”、“管理信息化”等軌道交通全口徑業(yè)務管理范疇，形成哈爾濱地鐵集團 “1個門戶、3大中心、9大智慧（智能）管理體系、3張應用網絡、1個云+數+基礎設施支撐平臺”的哈爾濱智慧地鐵“13931”建設方案。

2020年9月，為校驗智慧車站部分功能設計，組織開展了既有車站部分功能改造驗證工作，面向全國發(fā)布了哈爾濱智慧車站試驗站功能展示，中國工程院院士、山東大學副校長李術才專家評價“在智慧運營、智慧管理方面，哈爾濱地鐵走在前列”。

2021年4月，編制完成并面向全國發(fā)布了《哈爾濱智慧地鐵建設白皮書》及實施方案。同步完成了2號線智慧車站、智能變電站示范站建設工作，省政府站“智慧車站”項目被列為全國“智慧車站”標桿試點項目。經專家評審，哈爾濱智慧地鐵項目研究成果達到了國內先進水平，先后榮獲“中國智慧城市軌道交通優(yōu)秀應用案例獎”、“智慧地鐵建設新進示范單位”等獎項。

哈爾濱智慧地鐵通過智慧服務、智能站內管控等技術手段，旨在提高站內服務水平的同時有效配置站務人力資源，以典型島式車站為例，站務人員可由24人核減為15人，單個車站客運人數預計可減少30%及以上。另外面向站務的全景式管控中，一鍵開關站功能設計將原來每次2小時左右的站內早晚檢查縮減至20-30分鐘，節(jié)省時間超3/4，執(zhí)行效率翻了4倍。同時隨著哈爾濱智慧地鐵新線車輛、通信、信號、工務等專業(yè)的智能運維項目的實施，能夠進一步優(yōu)化專業(yè)人員日常巡檢工作內容，通信、信號等專業(yè)預計核減人員10-20%，車輛專業(yè)預期可達9日檢，提高設備運行穩(wěn)定性和故障響應度的同時實現了降本增效的目的。

圖4 車站現場設備管理

結合哈爾濱智慧地鐵項目的建設實施，一是通過新技術與智慧服務提升運營服務品質，二是結合智能運維及設備監(jiān)控提升設備安全性、可靠性，三是在實現智能化運維功能基礎上，通過工作效率提升，有效減少生產工時，部分崗位采取業(yè)務融合，優(yōu)化修規(guī)修程，實現人員優(yōu)化的目標。目前2、3號線線網人員配備可達到42.3人/公里，從成本指標上看，考慮長效的投入產出比值，包括設備投入及維護費用和人力成本節(jié)約的差值比較，不含軟件開發(fā)的一次性投入費用，設備投入方面包括購買探傷小車、綜合檢測車、360°動態(tài)檢測設備、智能機器人、攝像頭、智能客服中心等，設備使用壽命按 10 年計算，加上每年設備維護費用每年，兩年即可實現設備投入成本轉化， 按設備壽命周期計算，10 年內可節(jié)約費用 16157 萬元(未考慮每年人力成本增長)。

圖5 運營綜合數據可視化面板

2021年，我國進入十四五時期開局之年，新時代哈爾濱軌道交通將以“服務交通強國戰(zhàn)略、建立高水平的軌道交通網絡化服務體系，支撐北方地區(qū)行業(yè)高質量發(fā)展、滿足乘客優(yōu)質出行”為總體目標，涵蓋從市民計劃出行到軌道交通服務結束全過程，打造智能化地鐵出行新模式。