蘇州軌道交通線網(wǎng)指揮中心的網(wǎng)絡(luò)化運營模式優(yōu)化

江志彬 ，唐 雁 ，王智永，劉小菲

（1. 同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 201804；2. 上海市軌道交通結(jié)構(gòu)耐久與系統(tǒng)安全重點實驗室，上海 201804；3. 蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215558）

線網(wǎng)指揮中心作為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營后的核心中樞，對外在政府部門與各運營企業(yè)之間具有承上啟下的作用，對內(nèi)在各運營企業(yè)之間充當(dāng)協(xié)調(diào)管理的角色。中國不少學(xué)者結(jié)合城市發(fā)展現(xiàn)狀，從不同角度對城市軌道交通線網(wǎng)指揮中心的建設(shè)與運營提出了針對性優(yōu)化建議。王健等[1]關(guān)注到城市軌道交通數(shù)據(jù)全生命周期的特點，以南京為例構(gòu)建了地鐵大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)。肖揚[2]介紹了上海軌道交通面對大規(guī)模的運營網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)建成集全網(wǎng)監(jiān)控、集中調(diào)度、運營協(xié)調(diào)、應(yīng)急指揮和輔助決策等多功能的線網(wǎng)指揮中心。梁強(qiáng)升[3]通過系統(tǒng)分析網(wǎng)絡(luò)化運營調(diào)度指揮需求，提出了線網(wǎng)指揮中心核心功能，并以廣州為例介紹建設(shè)與管理方案的要點。孫佃升[4]從線網(wǎng)指揮中心應(yīng)急功能的角度，討論西安軌道交通應(yīng)急指揮中心建設(shè)的優(yōu)化建議。

近年來，隨著蘇州軌道交通新線的陸續(xù)建成并投入使用，線網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)初具規(guī)模，運營組織管理也由單線獨立運營轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑€綜合運營。蘇州目前已經(jīng)初步建成線網(wǎng)指揮中心(NCC，network control center)，實現(xiàn)線網(wǎng)運營生產(chǎn)監(jiān)督與協(xié)調(diào)、線網(wǎng)運營信息收集與發(fā)布、線網(wǎng)運營應(yīng)急指揮及對外聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)等職能。未來，隨著蘇州軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營需求逐步增強(qiáng)，NCC的運營需要統(tǒng)籌既有線網(wǎng)資源，建立安全、高效、系統(tǒng)的管理體系，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運營的有效性、安全性和可靠性，以及社會經(jīng)濟(jì)效益的最大化。因此，面向未來軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，蘇州軌道交通NCC的運營模式亟須進(jìn)行優(yōu)化升級。

本文通過梳理總結(jié)上海、北京等中國典型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營管理的基本情況，綜合考慮蘇州軌道交通未來運營的7大需求：網(wǎng)絡(luò)運營安全的嚴(yán)峻性、線路運營主體和車輛信號制式的多元性、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的復(fù)雜性、列車運行組織方式的多樣性、網(wǎng)絡(luò)客流的高增長和波動性、個體乘客出行特征的異質(zhì)性、與其他交通方式銜接的多重性，對符合蘇州軌道交通NCC未來發(fā)展的運營職能從5個角度進(jìn)行優(yōu)化分析。而后，建立包括各線路控制中心、運營分公司、內(nèi)外部單位、職能中心等的網(wǎng)絡(luò)運營生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)管理總體流程。最后，重點從網(wǎng)絡(luò)客流分析與管理的角度，分析業(yè)務(wù)流程并提供優(yōu)化建議，以便未來精準(zhǔn)把握客流的分布特征和演變趨勢，為蘇州軌道交通實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的安全高效運營提供基礎(chǔ)。

1 中國典型線網(wǎng)指揮中心運營現(xiàn)狀

截至2021年9月，中國內(nèi)地已有49座城市開通了城市軌道交通，有23座城市的地鐵運營里程超過100 km。邁入網(wǎng)絡(luò)化運營的城市大多都建立了線網(wǎng)指揮或運營協(xié)調(diào)中心，選取上海、北京、廣州、深圳4座典型城市，對其線網(wǎng)指揮中心的功能定位、組織架構(gòu)、核心關(guān)聯(lián)部門等情況進(jìn)行總結(jié)分析，為優(yōu)化蘇州軌道交通NCC的運營管理模式提供參考，如表1所示。

表1 各典型城市軌道交通線網(wǎng)指揮中心基本情況Table 1 Basic information associated with each typical urban rail transit network control center

通過對以上幾個主要城市軌道交通線網(wǎng)指揮中心進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)：

1) 線網(wǎng)指揮中心的建立是各城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營深入發(fā)展后的必然選擇，但中心的職能各城市稍有差異，總體定位為“層級分明、平戰(zhàn)結(jié)合”。

2) 網(wǎng)絡(luò)調(diào)度指揮管理模式一般采用3層立體式架構(gòu)，分別是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)層、線路控制層、現(xiàn)場執(zhí)行(站點)層。常態(tài)條件下，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心一般只監(jiān)不控，強(qiáng)調(diào)綜合監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)、對外聯(lián)動、信息互通等職能；應(yīng)急條件下，各線路指揮權(quán)上移，線網(wǎng)指揮中心成為應(yīng)急聯(lián)動和對外協(xié)調(diào)的樞紐，負(fù)責(zé)調(diào)動各類資源處理突發(fā)事件，必要時可與城市有關(guān)部門進(jìn)行聯(lián)動。

3) 部分城市的線網(wǎng)指揮中心經(jīng)歷了長時間的數(shù)據(jù)積累，正在努力通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型來提升運營決策與調(diào)度指揮的智能化水平，如多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度融合挖掘、網(wǎng)絡(luò)大客流的監(jiān)測預(yù)警、全自動運行模式下的調(diào)度優(yōu)化、應(yīng)急突發(fā)事件的快速響應(yīng)與高效聯(lián)動等。

2 蘇州軌道交通NCC的運營需求分析

截至2021年6月底，蘇州軌道交通運營線路共5條，運營里程為210 km，車站數(shù)量達(dá)169座，其中換乘車站15座；遠(yuǎn)景年將形成22條線路，總里程1 086 km的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。為滿足未來的網(wǎng)絡(luò)化運營需求，2018年蘇州軌道交通開始建設(shè)NCC，并于2020年12月正式建成投運。但是，隨著新線逐步投入使用，網(wǎng)絡(luò)客流快速增長的同時，運營組織模式轉(zhuǎn)向多線復(fù)雜化，已經(jīng)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化運營新局面。因此，聚焦于蘇州軌道交通NCC運營模式新的挑戰(zhàn)，將幾類需求特征總結(jié)如下：

1) 網(wǎng)絡(luò)運營安全的嚴(yán)峻性。隨著蘇州軌道交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，迅猛增長的客流量和有限線網(wǎng)運輸能力之間的矛盾日益突出，特別是設(shè)施設(shè)備功能失效和一些不可預(yù)知的外部因素(突發(fā)事件、惡劣天氣等)導(dǎo)致列車發(fā)生長時間、大面積延誤，從而使得部分車站客流積壓嚴(yán)重，給網(wǎng)絡(luò)運營安全帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

2) 線路運營主體和車輛信號制式的多元性。蘇州軌道交通的運營管理具有相對集中性，由蘇州軌道交通集團(tuán)有限公司獨立管轄，但目前下屬的運營企業(yè)包括運營一分公司、運營二分公司、市域一號線有限公司3家[6]。此外，恩瑞特、卡斯柯等不同信號供應(yīng)商提供的多種信號制式，給運輸計劃編制、運營調(diào)度指揮、互聯(lián)互通組織等方面帶來挑戰(zhàn)。

3) 線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的復(fù)雜性。由于城市空間布局、客流特點的不同，蘇州軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)是多種基本形式的組合，除常見的直線外，還有Y型線、跨市域范圍等多種線路結(jié)構(gòu)，以及多個多線換乘樞紐。從近期線網(wǎng)規(guī)劃來看，未來有1～8號線、S1號線在內(nèi)的9條線路，其中兩線換乘站將會達(dá)到40座，呈現(xiàn)出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征。

4) 列車運行組織方式的多樣性。在網(wǎng)絡(luò)化運營階段，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和客流時空分布的不均衡性決定了列車運行組織方式的多樣性，如大小交路、Y型交路甚至大站快車等。此外，列車停站方式、編組方式、車底運用方式等都呈現(xiàn)出多樣化的特點。而伴隨著線路長度的不斷延伸，越來越多的線路設(shè)置了兩個或兩個以上的車輛基地，車底的出入庫方式和周轉(zhuǎn)運用方式也呈現(xiàn)多樣化特征，對其優(yōu)化要求也越來越高[7]。

5) 網(wǎng)絡(luò)客流的高增長和波動性。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營會帶來出行吸引力的不斷提升，網(wǎng)絡(luò)客流呈現(xiàn)階段性高密度、高強(qiáng)度的特點，部分車站在一些特殊時期不得不采取常態(tài)的限流措施[8]。例如工作日的早晚高峰時段都會為軌道交通網(wǎng)絡(luò)帶來計劃大客流，其中2號線早高峰最小行車間隔縮短至2 min，同時一些大型活動(如體育賽事、展覽會、演唱會、重大節(jié)假日活動等)也會為軌道交通網(wǎng)絡(luò)帶來大客流的沖擊。

6) 乘客個體出行特征的異質(zhì)性。由于蘇州是典型的旅游城市，在節(jié)假日期間，景區(qū)附近站點客流高峰時段會明顯增長。在線網(wǎng)管理上，應(yīng)重點關(guān)注部分熱門站點的客流管控措施。2020年12月31日跨年夜，蘇州軌道交通首次采用通宵運營模式，助力蘇州“夜經(jīng)濟(jì)”發(fā)展。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，蘇州也是最早邁入老齡化的城市之一，軌道交通作為居民公交出行的主要方式，各類軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施的提升值得關(guān)注。

7) 與其他交通方式銜接的多重性。自2018年蘇州入選國家公交都市以來，蘇州軌道交通已成為該城市公共交通網(wǎng)絡(luò)的主干，但受限于運營時間、運營服務(wù)水平的差異性，與其他交通方式的銜接(如有軌電車車站、火車站、高鐵站、大型公交樞紐等)需求日趨迫切。如何在滿足系統(tǒng)正常檢修維護(hù)作業(yè)要求的前提下，適當(dāng)延長運營時間，做好與高鐵、民航、公交等的銜接是提升服務(wù)水平的關(guān)鍵[9]。

3 NCC的運營職能和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

3.1 運營職能優(yōu)化

目前，蘇州軌道交通NCC的主要職能并不完善，綜合交通部有關(guān)“四核心、四輔助”的相關(guān)要求，國內(nèi)各典型城市線網(wǎng)指揮中心運營現(xiàn)狀，以及蘇州軌道交通NCC的運營需求分析，未來NCC的運營職能應(yīng)當(dāng)聚焦于線網(wǎng)運營生產(chǎn)監(jiān)督與協(xié)調(diào)、線網(wǎng)運營信息收發(fā)、線網(wǎng)對內(nèi)對外聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)、線網(wǎng)運營輔助決策、線網(wǎng)運營應(yīng)急指揮5大板塊(如圖1所示，其中帶*表示新增的運營職能)。

圖1 蘇州軌道交通NCC運營職能優(yōu)化Figure 1 Operation mode optimization of the Suzhou Rail Transit Network Control Center (NCC)

3.2 業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

蘇州軌道交通NCC具有高度的承上啟下和統(tǒng)一協(xié)調(diào)的作用，對外接口單位主要包括市政府和各職能部門，如公安局(含軌交分局)、交通運輸局(含TOCC)、衛(wèi)健委、應(yīng)急管理局、氣象局等，以及城市運行管理中心、公交公司、供電公司等合作單位；對內(nèi)接口單位主要包括集團(tuán)其他部門，以及各OCC、運營分公司(含車輛、通號、工務(wù)、后勤)等，其相關(guān)業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 蘇州軌道交通NCC網(wǎng)絡(luò)運營生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)管理總體流程Figure 2 Overall process of the network operation production scheduling business management for the Suzhou Rail Transit NCC

基于蘇州軌道交通NCC的職能定位和組織架構(gòu)，總結(jié)其核心業(yè)務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)計劃管理、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度指揮管理、網(wǎng)絡(luò)客運組織管理、網(wǎng)絡(luò)客流分析和應(yīng)急管理等。而精準(zhǔn)把握客流的分布特征和演變趨勢，是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營安全性與高效性的保障基礎(chǔ)。隨著蘇州軌道交通網(wǎng)絡(luò)里程和客流量的快速增長，對于客流的精細(xì)化分析和態(tài)勢預(yù)測的要求也會越來越高。但既有的客流指標(biāo)體系及分析方法，仍然無法覆蓋所有的核心運營業(yè)務(wù)需求，針對運營狀態(tài)的精準(zhǔn)評估、乘客的活動規(guī)律挖掘、關(guān)鍵節(jié)點的客流成分分析等問題仍然是運營部門關(guān)注的焦點[10-11]。因此，下面將重點針對客流分析的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化。

如圖3所示，通過融合能夠直接表征客流分布特征的顯性數(shù)據(jù)和潛在影響客流演變趨勢的隱性數(shù)據(jù)，將客流分析的精細(xì)化統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、報表生成、預(yù)測預(yù)警等功能進(jìn)行統(tǒng)籌管理，能夠精簡業(yè)務(wù)處置流程、減少應(yīng)急響應(yīng)時間、提升信息發(fā)布速度，為網(wǎng)絡(luò)可靠、安全和高效運營提供有力支撐。

圖3 網(wǎng)絡(luò)客流分析業(yè)務(wù)流程優(yōu)化Figure 3 Optimization of business process of the Suzhou Rail Transit network passenger flow analysis

4 結(jié)語

本文基于蘇州軌道交通的未來發(fā)展需求，優(yōu)化蘇州軌道交通NCC的5大運營職能及網(wǎng)絡(luò)運營生產(chǎn)調(diào)度的總體業(yè)務(wù)流程，并選取網(wǎng)絡(luò)客流分析作為典型進(jìn)行優(yōu)化分析。未來隨著蘇州軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，還需要重點對海量的客流、行車、票務(wù)、運營日志、設(shè)備運行狀況等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效挖掘與利用，為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)、客流管控、信息發(fā)布、應(yīng)急處置、內(nèi)外聯(lián)動等決策優(yōu)化提供支撐，更好提升蘇州軌道交通NCC的運營職能和服務(wù)管理水平。