智慧城市背景下的智慧地鐵建設(shè)

毛澤晨

摘 要：隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng)，城市發(fā)展進(jìn)入了新的階段。在智慧城市發(fā)展中，智慧城市的理念得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。智慧城市是通過先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對(duì)城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)行優(yōu)化，從而為城市居民提供更好的條件，讓居民真正享受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展所帶來的社會(huì)福利。智慧地鐵是重要的交通設(shè)施，也是智慧城市的智慧地鐵。基于智慧地鐵建設(shè)模式的智能化更新，是根據(jù)實(shí)際發(fā)展需要和建設(shè)目的進(jìn)行。因此，文章分析了智慧城市背景下智慧地鐵發(fā)展的建設(shè)方向，探討了智慧地鐵的創(chuàng)新方向，以此來推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧城市;智慧地鐵建設(shè);系統(tǒng)構(gòu)架

中圖分類號(hào)：F572.88 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）05-0118-03

0 引言

基于智慧城市的不斷開發(fā)，智慧地鐵建設(shè)的指導(dǎo)思想是現(xiàn)代化技術(shù)融入社會(huì)發(fā)展和有效管理理念。智慧地鐵建設(shè)提升了地鐵運(yùn)營水平，提升了乘客的出行體驗(yàn)。智慧地鐵建設(shè)可以提高地鐵運(yùn)行的智能化水平，使其成為功能更齊全、體驗(yàn)更舒適的交通系統(tǒng)。通過支持行業(yè)的發(fā)展，為智慧城市的可持續(xù)發(fā)展做出必要的貢獻(xiàn)。

1 智慧地鐵建設(shè)工程概況

無錫地鐵共完成兩期規(guī)劃，第一期規(guī)劃包含1號(hào)線、2號(hào)線，二期規(guī)劃包含1號(hào)線南延、3號(hào)線一期、4號(hào)線一期，地鐵1號(hào)線貫穿南北快速軌道線路，全長29.42 km。起于惠山區(qū)堰橋站，止于濱湖區(qū)長廣溪站，自北向南貫穿5個(gè)市轄區(qū)，是主要的干線路。2號(hào)線是貫穿城區(qū)東西的快速軌道線路。全長約26.6 km，設(shè)站22座，是橫貫市區(qū)東西的主動(dòng)脈。1號(hào)線南延線全長5.187 km。共設(shè)車站3座，為地下標(biāo)準(zhǔn)車站建設(shè)。3號(hào)線一期路線全長約28.5 km，均為地底敷設(shè)，車站21座。4號(hào)線一期起自劉潭站，4號(hào)線一期線路全長24.6 km，為地下線。

2 智慧地鐵建設(shè)關(guān)鍵點(diǎn)

在智慧地鐵建設(shè)中，采用智能安防設(shè)備，保障線路的穩(wěn)定性。智能安防系統(tǒng)采用智能傳感器監(jiān)控站內(nèi)環(huán)境、列車設(shè)備和乘客的異常行為，將傳感器接信息傳遞給總控站，以便管理人員及時(shí)處理。安防設(shè)備用于解決地鐵運(yùn)營中出現(xiàn)的安全問題和其他突發(fā)事件。智能安防系統(tǒng)和安防設(shè)備的使用，提高了地鐵運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

無錫智慧地鐵總體技術(shù)架構(gòu)主要由六大功能層（感知層、傳輸層、平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、展示層）和四大體系（保障體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、網(wǎng)絡(luò)安全體系以及數(shù)據(jù)治理體系）構(gòu)成。

3.1 感知層

感知層實(shí)現(xiàn)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的檢測主要信息系統(tǒng)和設(shè)備的采集，包括攝像頭、傳感器和自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備。

3.2 傳輸層

隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了不斷的更新，增加了站級(jí)設(shè)備，減少了分散運(yùn)維的可能性。打造了高容量、低時(shí)延的通信服務(wù)，基于實(shí)施5G技術(shù)發(fā)展，使用成熟的以太網(wǎng)，保證信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 平臺(tái)層

構(gòu)建功能齊全、安全可靠、迭代更新的獨(dú)立城軌云和大數(shù)據(jù)平臺(tái)。實(shí)施城軌業(yè)務(wù)統(tǒng)一部署、資源配置和運(yùn)維統(tǒng)一。構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，克服傳統(tǒng)運(yùn)維管理數(shù)據(jù)交換障礙的問題。使用3個(gè)主要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行主要業(yè)務(wù)功能。安全網(wǎng)用于提供智能化運(yùn)營服務(wù)，是計(jì)劃服務(wù)應(yīng)用的載體。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用于智能管理、智能施工、智能設(shè)計(jì)等應(yīng)用。外部網(wǎng)絡(luò)用于傳輸客戶服務(wù)或公共網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行邊界保護(hù)。

3.4 數(shù)據(jù)層

采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，以此來提供數(shù)據(jù)服務(wù)。提供可視化控制、仿真和趨勢預(yù)測等全方位服務(wù)。

3.5 應(yīng)用層

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，智慧業(yè)務(wù)建設(shè)需要圍繞運(yùn)營管理、集成開發(fā)和業(yè)務(wù)管理領(lǐng)域展開[1]。

3.6 展示層

中心級(jí)展示端是線網(wǎng)級(jí)智能綜合調(diào)度、應(yīng)急響應(yīng)，公共交通資源的信息共享和企業(yè)管理協(xié)同運(yùn)作三大功能的統(tǒng)一展示平臺(tái)。車站級(jí)展示包括面向乘客服務(wù)和車站管理人員兩大應(yīng)用。智能移動(dòng)端擁有互聯(lián)網(wǎng)接入能力，面向乘客服務(wù)和管理人員，致力于提供個(gè)性化、人性化的服務(wù)。

4 城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)及無線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合軌道交通智能化技術(shù)發(fā)展趨勢，需要解決軌道交通弱電系統(tǒng)（包括通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、門禁、自動(dòng)售檢票、安防）傳統(tǒng)建設(shè)方案，即系統(tǒng)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散、相互獨(dú)立、接口多，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)利用價(jià)值的充分挖掘和系統(tǒng)間資源共享。有必要結(jié)合新的信息和智能技術(shù)，進(jìn)一步研究軌道交通的智能化系統(tǒng)。無錫地鐵建設(shè)城軌云平臺(tái)，定位范圍是線網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)[2]。

5 智慧乘客服務(wù)

5.1 人臉識(shí)別技術(shù)

基于人臉識(shí)別的智能側(cè)門應(yīng)用與5號(hào)線、6號(hào)線、4號(hào)線二期智能車站相結(jié)合。設(shè)備區(qū)門禁采用人臉識(shí)別技術(shù)，員工可以通過人臉識(shí)別直接進(jìn)出設(shè)備區(qū)。

5.2 人工智能輔助技術(shù)

人工智能輔助測繪和集中測繪開始在4號(hào)線二期搭建試點(diǎn)安檢一體化平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)全線地鐵車站安檢設(shè)備進(jìn)行有機(jī)整合，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)全線所有車站安檢設(shè)備進(jìn)行運(yùn)營管理，結(jié)合人工智能輔助測繪，實(shí)現(xiàn)安檢設(shè)備和安檢人員的監(jiān)控管理、設(shè)備管理、統(tǒng)計(jì)管理和人力管理。

5.3 智能客服

智能客服與5號(hào)線、6號(hào)線、4號(hào)線智能車站相結(jié)合，在車站設(shè)立開放式智能客服中心，為同時(shí)服務(wù)收費(fèi)區(qū)和非收費(fèi)區(qū)的乘客提供支持。它還具有傳統(tǒng)售票亭BOM的售票處理功能。無人值守時(shí)，乘客可以通過遠(yuǎn)程座椅直接與車站控制室對(duì)話，逐步引導(dǎo)乘客自行操作，減少售票亭工作人員的工作量，最終實(shí)現(xiàn)一體化無人售票。

5.4 電子誘導(dǎo)系統(tǒng)

乘客信息顯示與引導(dǎo)與5號(hào)線、6號(hào)線智慧車站試點(diǎn)相結(jié)合。利用車站電子誘導(dǎo)顯示屏作為顯示載體，將運(yùn)營服務(wù)信息（如車站客流信息、車站出入口信息、列車服務(wù)信息、列車車廂擁擠信息、車站設(shè)施設(shè)備信息、換乘信息、潮汐客流誘導(dǎo)信息、周邊環(huán)境及公交接駁信息、公共信息公示等）以及緊急情況下的應(yīng)急信息發(fā)布給乘客，引導(dǎo)乘客更高效。電子誘導(dǎo)系統(tǒng)在原有乘客信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了顯示屏的覆蓋范圍，豐富了顯示內(nèi)容。

5.5 ISCS系統(tǒng)

車站一鍵開關(guān)站與5號(hào)線、6號(hào)線、4號(hào)線智能車站結(jié)合，ISCS系統(tǒng)將根據(jù)ATS提供的時(shí)刻表，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按照規(guī)定程序自動(dòng)開站。車站作業(yè)開始前30分鐘（根據(jù)需要配置，車站ISCS會(huì)提醒您自動(dòng)啟動(dòng)車站，車站值班員會(huì)點(diǎn)擊確認(rèn)。根據(jù)ATS提供的時(shí)間表，ISCS系統(tǒng)將在運(yùn)營結(jié)束后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照規(guī)定的程序自動(dòng)關(guān)閉車站。ISCS系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)車站關(guān)閉廣播，提醒滯留乘客和工作人員車站即將關(guān)閉。車站值班員確認(rèn)具備閉站條件后，通過ISCS辦理確認(rèn)手續(xù)[3]。

6 智慧車站試點(diǎn)

按照“智能+場景”的建設(shè)思路，集自助客服終端、車站PIS屏信息發(fā)布、智能引導(dǎo)屏、智能安檢、綜合車站管理平臺(tái)、綜合看板、一鍵開關(guān)站、客流分析、預(yù)測與控制、視頻全景站巡、設(shè)備區(qū)人臉門禁門禁、綜合安防管理、車控室外電話、綜合車控室、站臺(tái)門安全與防夾、智能照明、機(jī)電彩板在線監(jiān)測與健康管理、機(jī)房智能巡檢機(jī)器人、環(huán)境控制與節(jié)能。推進(jìn)車站智能診斷、自動(dòng)運(yùn)營、綜合顯示、自主服務(wù)，提高車站運(yùn)營效率和效益，滿足旅客智慧出行需求。

7 智能運(yùn)輸組織

基于定位軌道交通管理網(wǎng)絡(luò)層面，實(shí)施線網(wǎng)統(tǒng)一管理和事件的有效化解，以此來達(dá)到旅客出行快捷的總體目標(biāo)。對(duì)于運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)指揮、突發(fā)事件響應(yīng)、線路客運(yùn)服務(wù)和輔助決策等，確?？梢愿咝У穆男新毮埽瑢?shí)施面向線的協(xié)調(diào)。與各線路的專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，可以直觀的展示風(fēng)險(xiǎn)源，并聯(lián)動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，以此來分析提取應(yīng)急物資、應(yīng)急人員等與風(fēng)險(xiǎn)源相關(guān)的信息。智能運(yùn)輸組織具體功能包括接收事件報(bào)告、事件分類、發(fā)布指令、信息報(bào)告、持續(xù)評(píng)估、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急評(píng)估、應(yīng)急決策和個(gè)體應(yīng)急功能。對(duì)于客流預(yù)測與動(dòng)態(tài)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了客流信息的發(fā)布和乘客畫像分析，基于歷史數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)分析，以此來對(duì)車站客流進(jìn)行全面的預(yù)測，同時(shí)對(duì)乘客進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便做好現(xiàn)場的客流疏導(dǎo)工作[4]。

8 智能能源系統(tǒng)

智慧地鐵車站綜合節(jié)能通過電、水、氣等實(shí)時(shí)在線監(jiān)測分析，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量分析和電費(fèi)管理功能。生成主站級(jí)、線路級(jí)用電報(bào)表數(shù)據(jù)、歷史曲線、控制配電系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)變電站和子系統(tǒng)和鏈條，分析每條線路的容量。自動(dòng)生成站級(jí)、線級(jí)用水量上報(bào)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測用水量，基于設(shè)計(jì)值提供異常報(bào)警。在現(xiàn)場部分，分析天然氣使用量。采用三工位電氣隔離柜監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)地線進(jìn)行可視遠(yuǎn)程連接。在供電系統(tǒng)中實(shí)施雙向變換技術(shù)，采用24脈波整流+雙向變流器的方案，實(shí)現(xiàn)整流和逆變工況，確保了最大限度地利用能量。對(duì)于智能單導(dǎo)，相關(guān)裝置附在段輸入輸出線的頸部，根據(jù)列車輸入輸出段和網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)控制晶閘管的通斷，以此來減少電源漏電流以及腐蝕帶來的影響。對(duì)供電負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析和算法仿真，并以此來做好可視化管理，為變電站運(yùn)行提供系統(tǒng)支持。光伏發(fā)電用于應(yīng)用服務(wù)車庫屋面發(fā)電，光伏能源使用約6.5萬 m2，可以為停車場提供照明[5]。

9 裝配式應(yīng)用

裝配式軌道：以無錫鐵路軌道區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化管理要求為指導(dǎo)，形成軌道建設(shè)期間軌道區(qū)綜合管控平臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照線網(wǎng)建設(shè)方案建設(shè)應(yīng)用軌道區(qū)綜合管控平臺(tái)。裝配式機(jī)房：利用BIM技術(shù)對(duì)機(jī)房內(nèi)的設(shè)備和管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的綜合布局，并編制出設(shè)備和管道預(yù)制模塊的劃分方案和模塊化施工圖。進(jìn)行場外預(yù)制（在加工廠預(yù)制加工），根據(jù)裝配圖在加工廠完成模塊化組裝調(diào)試，實(shí)現(xiàn)機(jī)房在施工現(xiàn)場快速模塊化免焊接裝配。

10 全生命周期BIM管理平臺(tái)

以BIM施工管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)公司現(xiàn)有信息平臺(tái)的整合，為企業(yè)建立多元化的BIM技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，真正將生產(chǎn)管理平臺(tái)應(yīng)用到每一個(gè)地鐵項(xiàng)目中，使BIM技術(shù)在無錫地鐵的應(yīng)用更加規(guī)范化、常態(tài)化。通過對(duì)施工數(shù)據(jù)的有效分析和組裝，可以直觀地展示分析結(jié)果，提供決策支持。結(jié)合BIM系統(tǒng)施工管理平臺(tái)建設(shè)，梳理施工公司各部門的工作清單、工作流程和要求，對(duì)65個(gè)子單位項(xiàng)目進(jìn)行清單匹配。完成BIM施工管理平臺(tái)、施工集成平臺(tái)、可視化APP的集成，完成盾構(gòu)監(jiān)控、智能工地、文明施工、視頻監(jiān)控等平臺(tái)的接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。

11 保障措施

11.1 制度保障

基于“愿景引領(lǐng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、集成創(chuàng)新、合作共贏”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型基本理念，構(gòu)建集中管控、權(quán)責(zé)清晰的數(shù)字化轉(zhuǎn)型管控體系，建立務(wù)實(shí)高效的數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理體系。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要有利于發(fā)揮業(yè)務(wù)部門的主動(dòng)性和積極性，發(fā)揮數(shù)字化管理部門統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、整合、創(chuàng)新的信息資源優(yōu)勢。

11.2 組織保證

決策層：在集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，堅(jiān)持“規(guī)劃一張圖，構(gòu)建一盤棋，整合管理，投入一支筆”基本原則，做好頂層設(shè)計(jì)。將集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃任務(wù)自上而下分解到各業(yè)務(wù)部門和單位，并納入業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)年度績效考核。協(xié)調(diào)層面：整體推進(jìn)。信息部作為集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組的日常機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌企業(yè)生產(chǎn)和企業(yè)管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的各項(xiàng)工作，為集團(tuán)相關(guān)決策提供支持。執(zhí)行層：建立有效的信息治理結(jié)構(gòu)。專職部門承擔(dān)集團(tuán)核心系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)營、數(shù)據(jù)管理等具體工作，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和知識(shí)積累。以“職業(yè)經(jīng)理人”“揭榜”“技術(shù)大賽”等方式創(chuàng)新管理機(jī)制，激發(fā)員工動(dòng)能。

11.3 人才保障

建立適應(yīng)集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求的人才隊(duì)伍，加強(qiáng)信息系統(tǒng)架構(gòu)師、大數(shù)據(jù)專家、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。根據(jù)市場IT人才供給情況，關(guān)鍵崗位薪酬與市場接軌，提供有競爭力的薪酬激勵(lì)機(jī)制。

11.4 技術(shù)支持

選擇有實(shí)力的合作伙伴，跟上新的技術(shù)進(jìn)步。數(shù)字基地項(xiàng)目建設(shè)采用總承包模式（總設(shè)計(jì)、總實(shí)施、總關(guān)懷），以加快項(xiàng)目實(shí)施，減少接口協(xié)調(diào)，保證規(guī)劃技術(shù)框架的整體實(shí)施。建立技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)（如聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、技術(shù)創(chuàng)新中心等）驗(yàn)證新技術(shù)的應(yīng)用，積極探索業(yè)務(wù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。

11.5 資金保障

一是在地鐵新線工程概算中安排智慧專項(xiàng)資金，保證智能化建設(shè)支出;二是地鐵機(jī)電工程項(xiàng)目中，應(yīng)按規(guī)劃實(shí)施智能化應(yīng)用，相關(guān)費(fèi)用納入機(jī)電工程預(yù)算，資金來源在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌落實(shí);第三，積極探索靈活多樣的對(duì)外合作方式，引進(jìn)技術(shù)和資金。（6）行業(yè)落地。利用地鐵智能化升級(jí)進(jìn)程的契機(jī)，支持行業(yè)落地。無錫時(shí)代智能交通研究院可支持智能系統(tǒng)集成、咨詢服務(wù)、智能運(yùn)維集成、減震材料等服務(wù)。太湖云災(zāi)監(jiān)測與智能現(xiàn)場組裝產(chǎn)業(yè)基地支持組裝站、軌道、機(jī)房建設(shè)[6]。

12 結(jié)語

綜上所述，基于智慧城市的建設(shè)發(fā)展，完善智慧地鐵建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)和信息的共享功能，提高地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行智能化水平。制定智慧地鐵建設(shè)方案，推動(dòng)其他線路的智慧地鐵建設(shè)。在地鐵智能化建設(shè)中推廣高科技、智能化的運(yùn)用，擴(kuò)大高新技術(shù)在地鐵智能化中的應(yīng)用范圍，提升智慧商業(yè)、智慧服務(wù)、智能客戶服務(wù)和交通服務(wù)。通過推進(jìn)智慧地鐵建設(shè)，更進(jìn)一步的推動(dòng)了智慧城市的快速發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展貢獻(xiàn)了必要的力量。

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