智能化管理平臺在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

董 哲

（中鐵電氣化勘測設(shè)計研究院有限公司，天津 300250）

智能化管理平臺在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，是響應(yīng)國內(nèi)軌道交通建設(shè)熱潮的重要內(nèi)容，尤其是在信息化技術(shù)發(fā)展的背景下，城市軌道交通建設(shè)項目增加，多地就交通領(lǐng)域管理提出智能交通理念，根據(jù)交通領(lǐng)域發(fā)展情況，積極制定智慧交通方案。加上《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》強調(diào)，堅持創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，以深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，支撐供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，全面深化科技體制改革，大力推進以科技創(chuàng)新為核心的全面創(chuàng)新，塑造更多依靠創(chuàng)新驅(qū)動，更多發(fā)揮先發(fā)優(yōu)勢的引領(lǐng)型發(fā)展，確保如期進入創(chuàng)新型國家行列，為建成世界科技強國奠定堅實基礎(chǔ)。這種情況下，必須加大對智能化管理平臺在交通領(lǐng)域的應(yīng)用研究力度，以智能化手段與管理模式等，有效提高交通領(lǐng)域管理效率，打造更完善的軌道交通運營管理體系。

1 研究背景

《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》強調(diào)軌道交通領(lǐng)域發(fā)展重點：①軌道交通綜合安全評估與協(xié)同安全保障技術(shù)；②軌道交通系統(tǒng)全息感知與泛在融合智能化技術(shù)；③軌道交通運營與管理信息大數(shù)據(jù)深度應(yīng)用；④“互聯(lián)網(wǎng)+”軌道交通精準服務(wù)模式；⑤智能運維與應(yīng)急處置。北京地鐵（Beijing Subway）是服務(wù)于中國北京市的城市軌道交通系統(tǒng)，也是國際地鐵聯(lián)盟（CoMET）的14個成員之一，其第一條線路于1971年1月15日正式開通運營，使北京成為中國第一個開通地鐵的城市[1]。2020年，北京地鐵形成線網(wǎng)由30條運營，總長1 177km 的軌道交通網(wǎng)絡(luò)。隨著開通線路的增加及時代的發(fā)展，北京地鐵應(yīng)勁吹創(chuàng)新之風(fēng)，匯聚行業(yè)之智，新一輪各項技術(shù)方案在未來要保持足夠的先進性，引導(dǎo)和規(guī)范城市軌道交通行業(yè)信息化的科學(xué)發(fā)展，實現(xiàn)融合創(chuàng)新與整體提升，提升綜合競爭實力，發(fā)揮行業(yè)引領(lǐng)作用[2]。

2 智能化管理平臺在交通領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢與特點

2.1 發(fā)展趨勢

《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》指出：推進交通運輸“互聯(lián)網(wǎng)+”，要求充分利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)交通運輸業(yè)。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用、人工智能等新一代技術(shù)快速演進，“互聯(lián)網(wǎng)+”成為經(jīng)濟發(fā)展新引擎，“連接一切、跨界融合”將持續(xù)催生交通運輸新模式、新業(yè)態(tài)[3]。提升交通運輸要素成產(chǎn)率的同時，對行業(yè)轉(zhuǎn)型形成倒逼機制。要求地鐵運輸管理強化互聯(lián)網(wǎng)思維，利用新一代技術(shù)構(gòu)建車站智能管理平臺，打造全新的交通運輸服務(wù)的升級版。

智慧型交通系統(tǒng)的核心是要建立一個數(shù)據(jù)采集、首發(fā)、處理的綜合交通信息系統(tǒng)平臺。在軌道交通系統(tǒng)中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了與車站、線路上絕大多數(shù)機電、監(jiān)控設(shè)備的對接，是軌道交通數(shù)據(jù)采集和處理的關(guān)鍵系統(tǒng)。因此，建設(shè)智慧型軌道交通信息化平臺的一個核心點就是建設(shè)車站智能管理，基于新一代技術(shù)，通過與行車監(jiān)控系統(tǒng)、車輛信息系統(tǒng)的有機融合實現(xiàn)對線路運營的一體化管控，提升管控效率和乘客服務(wù)質(zhì)量[4]。在新技術(shù)快速發(fā)展的今天，新技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)務(wù)發(fā)展的基石。軌道交通行業(yè)實施業(yè)務(wù)驅(qū)動和創(chuàng)新策略，推進新技術(shù)與軌道交通行業(yè)的深度融合，為乘客便捷出行，運營效率提高，服務(wù)質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，安全穩(wěn)定可控，企業(yè)運營高效，實現(xiàn)軌道交通現(xiàn)代化、智能化提供強有力的信息技術(shù)支撐[5]。

2.2 發(fā)展特點

（1）面向乘客的全方位體驗；面向設(shè)備的全自動運行；面向站務(wù)人員的全方位決策；面向應(yīng)急事件的全方位聯(lián)動[6]。

（2）全息感知：客流監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、綜合監(jiān)控、節(jié)能系統(tǒng)。智能診斷：設(shè)備專家管理、智能視頻分析。自動運行：設(shè)備場景化運行、設(shè)備快速聯(lián)動。可視化展示：更快地理解速度、更多維度的數(shù)據(jù)展示、更直觀的信息展示、更全面的系統(tǒng)節(jié)能分析[7]。

3 智能化管理平臺在交通領(lǐng)域的實際應(yīng)用

3.1 項目案例介紹

以北京軌道交通22號線為例，全程設(shè)置21座車站，其中地下地鐵站、高架站分別為18座與3座。地鐵項目北京段線路為51.2 km，地下線路與高架橋線路長分別為35.5 km、15.7 km，北京段地鐵站16座。地鐵22號線為跨市與交通線路常態(tài)化發(fā)展提供了保障，同時為京津冀城市交通一體化發(fā)展提供了助力。

3.2 項目特點

智能化管理平臺整合研究建立在各系統(tǒng)成熟產(chǎn)品基礎(chǔ)及技術(shù)方案基礎(chǔ)上，僅對其設(shè)備配置方案及管理模式進行調(diào)整，仍維持各系統(tǒng)的獨立性及安全性，同時參與單位均具備豐富的技術(shù)知識儲備，掌握各個專業(yè)系統(tǒng)技術(shù)的實現(xiàn)細節(jié)，不存在技術(shù)風(fēng)險。本工程主要對城市軌道交通弱電系統(tǒng)方案及用房集約化設(shè)計整合進行研究，研究方案計劃依托于北京軌道交通22號線開展，不生產(chǎn)具體的設(shè)備，不進入市場，不存在市場風(fēng)險。智能化管理平臺整合研究過程及階段方案，需要向行業(yè)內(nèi)各建設(shè)單位、運營企業(yè)、設(shè)計單位進行意見征集，修訂完善技術(shù)方案，最終是否進行實施會充分考慮運營公司意見，同時各編制單位均由具有豐富經(jīng)驗的技術(shù)骨干力量負責對研究方案進行質(zhì)量監(jiān)督，不存在管理上的風(fēng)險。

3.3 智能化管理應(yīng)用需求

項目為有效落實智能化管理工作，必須對智能化管理設(shè)計需求詳細掌握。①要求獨立設(shè)置一套車站智能化平臺，展現(xiàn)形式考慮以可視化為基礎(chǔ)結(jié)合車站三維模型直觀顯示車站各類信息；②平臺僅考慮進行數(shù)據(jù)展示，客流、設(shè)備管理、視頻分析、能源分析等均由其他系統(tǒng)實施，與本平臺設(shè)置接口；③平臺可視化效果好，平臺功能方便運營人員并盡可能服務(wù)乘客，平臺具備一鍵關(guān)站、一鍵開站功能；④平臺結(jié)合車控室一體化考慮，方便大屏顯示。

3.4 智能化管理平臺架構(gòu)設(shè)計

以多級控制體系為基礎(chǔ)，由中央級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)支撐，通過主干網(wǎng)對地鐵車站運行進行監(jiān)控管理。主要劃分為中心控制層、車站控制層、自動化設(shè)備層。自動化設(shè)備層包括子系統(tǒng)控制設(shè)備，對監(jiān)控對象進行實時監(jiān)控管理。此外智能化管理平臺還增設(shè)可視化交互系統(tǒng)，借助可視化交互系統(tǒng)、車站設(shè)備的全自動運行、智能能耗分析等新技術(shù)，將對新一代軌道交通車站智能管理應(yīng)用需求進行梳理，建立面向乘客服務(wù)、設(shè)備全自動運行、人員全方位決策、應(yīng)急事件全方位聯(lián)動的管理體系，形成新一代車站管理平臺技術(shù)架構(gòu)方案，并對平臺的軟硬件資源需求進行規(guī)劃。

3.5 智能化管理平臺應(yīng)用難點

智能化管理平臺在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用，因為還處于探索與創(chuàng)新階段，所以在實際應(yīng)用中，存在一些難點。①交通領(lǐng)域覆蓋范圍廣，智能化統(tǒng)籌力度小，因此管理系統(tǒng)之間的銜接還有待優(yōu)化。②交通方式信息共享水平有待提高，尤其是運營管理方面，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與積累等依然處于被動狀態(tài)，針對智能化管理平臺的應(yīng)用極為不利。

3.6 智能化管理平臺科學(xué)應(yīng)用有效措施

3.6.1 突出智能化管理平臺設(shè)計重點

針對平臺中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)展現(xiàn)等不同的數(shù)據(jù)處理模塊進行功能定義和模塊邊界劃分，明確各模塊間的邏輯關(guān)系和接口方式。從技術(shù)實現(xiàn)的角度，研究構(gòu)建車站智能化管理平臺所要用到的技術(shù)組件及其應(yīng)當滿足的技術(shù)規(guī)范。技術(shù)架構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容包括三維可視化、能耗分析、信息發(fā)布、信息管理等。構(gòu)建車站智能化管理平臺的物理部署模式，并規(guī)劃對服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等硬件資源和對系統(tǒng)軟件、平臺軟件、中間件、應(yīng)用軟件資源的實際需求。通過梳理車站智能化管理與相關(guān)專業(yè)的接口形式、接口位置、主要接口功能，明確綜合監(jiān)控系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)接口標準與數(shù)據(jù)類型。

3.6.2 可視化交互系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）車站級設(shè)備監(jiān)察方面，通過接入地鐵車站BAS、FAS、CCTV、電扶梯等設(shè)備系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)并與三維模型相關(guān)聯(lián)，將車站整體進行透視處理，用紅、黃、綠代表站內(nèi)各設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)車站運行態(tài)勢的快速獲取。在可視化交互系統(tǒng)的支持下，對整個地鐵車站運行態(tài)勢進行全景監(jiān)控，及時追蹤。

（2）信息要素層級遞進，宏微觀無縫銜接方面。主要包括四個層級，第一層級查看地鐵路各車站的空間分布、設(shè)備運行狀態(tài)、故障信息等；第二層級查看地鐵站周邊局部地區(qū)管線、地面風(fēng)亭、風(fēng)機等分布態(tài)勢，并推送相關(guān)信息；第三層級可將地面剖切或者消隱，查看地鐵站地下設(shè)備分布、隧道走向等信息；第四層級可結(jié)合構(gòu)建的三維虛擬仿真場景，查看各設(shè)備的實時運行狀態(tài)，監(jiān)測其運行參數(shù)。

（3）隨時對地鐵站隧道進行剖切查詢，結(jié)合地鐵站主體結(jié)構(gòu)與周邊地理信息、地質(zhì)信息等，及時了解地鐵站隧道情況。

不僅如此，智能化管理平臺，借助先進信息技術(shù)，實現(xiàn)了地鐵全景漫游瀏覽，鼠標輸入控制漫游功能，隨時瀏覽地鐵站全景狀態(tài)。加上三維真實場景的可視化，降低工藝復(fù)雜程度，關(guān)鍵步驟還能夠強化記憶。應(yīng)急預(yù)案可視化，處置流程實現(xiàn)了宏觀掌控，一旦發(fā)生災(zāi)害可以隨時分析災(zāi)害影響范圍，計算地鐵內(nèi)的擁堵區(qū)域，為乘客規(guī)劃最優(yōu)逃生路線等。

顯示層、大數(shù)據(jù)可視化平臺、大數(shù)據(jù)計算平臺與基礎(chǔ)設(shè)施層的有效搭配，及時對地鐵線網(wǎng)級檢測進行預(yù)警，靈活優(yōu)化地鐵智能化管理平臺的布局設(shè)計，借助數(shù)據(jù)分層與分級儲存、分析挖掘與服務(wù)接口等，為智能化管理平臺達到可靠的大數(shù)據(jù)引擎。

3.6.3 智能化管理平臺應(yīng)用的技術(shù)創(chuàng)新

車站實現(xiàn)了一鍵開關(guān)站，實時監(jiān)測地鐵站的客流量變化，并且經(jīng)過定期統(tǒng)計預(yù)測客流量變化。實時監(jiān)測地鐵用電量，及時顯示重要報警信息，隨時做好應(yīng)急處理準備。展示運營報表，通過圖表對運營趨勢加以分析，三維顯示車站布局，積極進行應(yīng)急預(yù)案演練，并且迅速安排救援工作等，真正做到了車控室一體化設(shè)計與車站管理智能化融合。不僅如此，智能化管理平臺積極應(yīng)用三維可視化技術(shù)，實現(xiàn)多系統(tǒng)資源共享與數(shù)據(jù)整合分析，車站管理場景化，設(shè)備快速聯(lián)動，數(shù)據(jù)顯示集成化與可視化，車控室一體化、人性化布置。

4 結(jié)束語

城市發(fā)展與交通規(guī)劃對交通領(lǐng)域管理提出更多要求。面對這種情況，就需要對交通領(lǐng)域管理進行優(yōu)化升級，科學(xué)打造智能化管理平臺。通過對當前城市交通智能化管理發(fā)展趨勢的分析，認識到智能化管理平臺構(gòu)建的必要性。在此基礎(chǔ)上，以具體項目為載體，綜合項目特點與智能化管理應(yīng)用需求，總結(jié)智能化管理平臺應(yīng)用的有效措施，及時突出智能化設(shè)計重點，充分發(fā)揮出可視化交互系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢等，以此達到提高交通領(lǐng)域管理水平的目的。