智慧城市軌道交通運營管理信息化建設(shè)研究

顏雪、黨銀虎

（濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

軌道交通建設(shè)是當(dāng)前城市建設(shè)項目的重要組成部分，也是未來許多城市的建設(shè)重點與發(fā)展方向，但軌道交通通常建設(shè)周期較長且資金投入巨大，在后續(xù)運營過程中也需要持續(xù)的資金支持[1]。因此，高質(zhì)高效的軌道交通運營管理便成為新的城市建設(shè)課題。高質(zhì)高效的運營管理必然需要依靠信息化技術(shù)手段，通過信息化手段實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動收集與分析，不僅可以節(jié)約成本，還能為后續(xù)其他城市的項目信息化建設(shè)提供經(jīng)驗。

1 智慧城市軌道交通信息化建設(shè)的實際效用

軌道交通運營管理的信息化建設(shè)集中在數(shù)據(jù)處理方面，信息化系統(tǒng)可以通過智能手段對運營管理所需數(shù)據(jù)進行采集，再通過傳感器對其整合處理，使之符合下一步數(shù)據(jù)分析的需求。通過對數(shù)據(jù)智能分析，可以最終得出軌道交通系統(tǒng)運營管理的決策方向。

1.1 提供數(shù)據(jù)智慧采集服務(wù)

在數(shù)據(jù)的智能采集方面，通常是通過專門的信息化設(shè)備進行信息采集與錄入。完成軌道交通信息化建設(shè)后，可通過專門的設(shè)備對軌道信號進行采集，從而完成對整個軌道交通運轉(zhuǎn)狀態(tài)的實時跟蹤。數(shù)據(jù)采集完成后，信息化智能系統(tǒng)會自動完成數(shù)據(jù)傳輸，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至管控系統(tǒng)，方便管理人員對整個軌道交通的實際運行進行實時跟蹤管理。另外，軌道信號的采集與分析也能對后續(xù)的軌道交通運營狀況分析提供數(shù)據(jù)支持。

1.2 提供數(shù)據(jù)智慧融合功能

對數(shù)據(jù)的融合整理是整個數(shù)據(jù)處理過程中的重要部分，信息化系統(tǒng)所收集到的大量紛雜數(shù)據(jù)必須通過融合整理的過程才能為后期的深入分析與指揮決策提供必要的數(shù)據(jù)支撐。融合整理階段，簡單來說便是通過各種配套傳感器對采集到的軌道交通數(shù)據(jù)進行融合整理與基礎(chǔ)分析，以確保龐大、紛雜的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)整齊分類，便于下一步的數(shù)據(jù)挖掘分析。相關(guān)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)會把收集到的原始數(shù)據(jù)處理為參數(shù)數(shù)據(jù)，再通過智慧網(wǎng)絡(luò)進行辨別，將其處理為決策數(shù)據(jù)，形成完整的數(shù)據(jù)處理流程。

1.3 實現(xiàn)數(shù)據(jù)智慧挖掘分析

數(shù)據(jù)的智能挖掘分析是以數(shù)據(jù)智慧采集與智慧融合為基礎(chǔ)，通過對數(shù)據(jù)的深層挖掘分析得出對應(yīng)的分析結(jié)果，可以有效提升軌道交通運營管理效率。在軌道交通信息化建設(shè)中融入智能挖掘分析進行數(shù)據(jù)處理，可以在原本的信息化處理基礎(chǔ)上實現(xiàn)對數(shù)據(jù)分析的深層優(yōu)化，也能在基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析過程中發(fā)現(xiàn)問題，可以在一定程度上推動城市軌道交通運營管理信息化建設(shè)進程。

1.4 根據(jù)數(shù)據(jù)智能指揮決策

根據(jù)既得數(shù)據(jù)進行智能指揮決策是整個軌道交通信息化流程的最后環(huán)節(jié)，其指揮決策功能主要分為調(diào)度體系系統(tǒng)與決策體系系統(tǒng)兩個部分，可以通過實時監(jiān)控軌道交通的實際運行、計算、分析、決策等，提升軌道交通的安全性與穩(wěn)定性。在調(diào)度體系系統(tǒng)方面，軌道交通的信息化建設(shè)可以實現(xiàn)傳送、監(jiān)控、通信、測評、練習(xí)等多種功能，這些功能共同構(gòu)成了信息化的調(diào)度體系系統(tǒng)。這些功能能夠在實際應(yīng)用過程中提升軌道交通的運行安全性、保證軌道交通的高效性與暢通性。另外，在緊急情況下，系統(tǒng)可以對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行整合分析，快速選擇最佳應(yīng)急方案，可更大程度地保證軌道交通的正常運行。決策體系系統(tǒng)則主要由人機接口、知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理體系、模型庫等部分構(gòu)成，其功能劃分如下。一是人機接口：使軌道交通工作人員能夠與信息化系統(tǒng)進行直接溝通與聯(lián)系，通過問答系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)出等方式完成信息傳達。二是知識庫：使信息的表達更加規(guī)范、完善。三是數(shù)據(jù)庫：進行數(shù)據(jù)儲存。四是推理體系：根據(jù)已知信息完成推理，并輸送推理結(jié)果。五是模型庫：為決策體系系統(tǒng)提供技術(shù)支撐，并為整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)提供保障。

2 智慧城市軌道交通信息化建設(shè)的設(shè)計原則

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化原則

在城市軌道交通的信息化建設(shè)之中，應(yīng)首先保證所有建設(shè)工作具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各項建設(shè)工作內(nèi)容明確、清晰。相關(guān)人員應(yīng)對軌道交通運營管理的信息化建設(shè)具體要求及實際情況進行綜合考量，并以清晰的流程脈絡(luò)為基礎(chǔ)，建立科學(xué)完善的管理模型，便于以統(tǒng)一的工作標(biāo)準(zhǔn)完成整體軌道交通運營管理的信息化建設(shè)，為后續(xù)軌道交通的高效管理、運營奠定良好的基礎(chǔ)。

2.2 保質(zhì)保量原則

軌道交通的信息化建設(shè)還應(yīng)嚴格遵守質(zhì)量與效率雙把控原則，在保證信息化建設(shè)綜合質(zhì)量與功能的基礎(chǔ)上，盡可能縮減系統(tǒng)運行流程，取消不必要的運行程序，使信息化系統(tǒng)在正式投入使用后能夠最大程度地提升軌道交通的運營管理效率，這樣也能實現(xiàn)軌道交通信息化建設(shè)的高效發(fā)展，同時能充分體現(xiàn)信息化建設(shè)的優(yōu)勢。在后續(xù)使用過程中，還應(yīng)根據(jù)實際使用情況持續(xù)完善系統(tǒng)流程，以確保信息化建設(shè)的高效落實。

2.3 可行性原則

軌道交通的信息化建設(shè)還應(yīng)充分考慮整體系統(tǒng)的綜合可行性，使之能夠滿足軌道交通運營管理的實際需求。相關(guān)建設(shè)人員在前期綜合規(guī)劃過程中，應(yīng)充分考慮軌道交通的實際建設(shè)需求、相關(guān)運行企業(yè)的發(fā)展需求、不同居民的出行需求等多種因素，使整體信息化系統(tǒng)具備合理性、科學(xué)性與可行性，這樣才能大力推進我國智慧城市軌道交通運營管理信息化建設(shè)進程。

3 智慧城市軌道交通信息化建設(shè)的設(shè)計與應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)的目標(biāo)構(gòu)建

軌道交通的信息化建設(shè)首先需要具備明確且清晰的設(shè)計目標(biāo)，以方便后續(xù)實際設(shè)計工作的展開。例如，確定登錄功能、車站管理功能、列車管理功能等，使整個工作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)使用權(quán)限的劃分、車站線路信息的錄入與管理、車輛運行線路的錄入與管理等。

3.2 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與功能細化

結(jié)合整體軌道交通運營管理系統(tǒng)的實際需求，當(dāng)前階段現(xiàn)代化建設(shè)的需要，以及整體系統(tǒng)的可行性要求，在整個信息化系統(tǒng)的總體設(shè)計過程中，應(yīng)充分考量后期運營管理需求，填充各種運營管理所需功能，以確保軌道交通的順利運營[2]。軌道交通運營管理系統(tǒng)需具備如下基礎(chǔ)功能：第一，車輛位置無線傳輸系統(tǒng)。通過GIS 及北斗定位技術(shù)，可實現(xiàn)對車輛具體位置的實時捕捉，同時軌道交通系統(tǒng)內(nèi)部有移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，如此可完成對車輛位置信息的實時把控。第二，通信信號監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)承擔(dān)著監(jiān)控軌道電路、連鎖系統(tǒng)等多個關(guān)鍵任務(wù)。由于所有的軌道交通的內(nèi)部信息傳輸都需要依靠通信信號，因此確保監(jiān)測信號暢通尤為重要。第三，蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)。蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的主要任務(wù)是對列車的實際運行情況進行監(jiān)控，并對其實際運行情況進行分析。其主要是通過對蓄電池預(yù)計時間內(nèi)放電預(yù)估電池容量、浮充及充放電情況進行分析而實現(xiàn)監(jiān)測功能。第四，在線健康監(jiān)測系統(tǒng)。此系統(tǒng)的主要作用是對車輛的實際運行狀態(tài)進行監(jiān)控，以保證軌道交通的安全性，維護其正常運行。監(jiān)測范圍包括走行部監(jiān)測、弓網(wǎng)監(jiān)測、軌道監(jiān)測等。第五，軌道旁監(jiān)測系統(tǒng)。此系統(tǒng)是對車輛運行軌道旁實際環(huán)境的監(jiān)測，監(jiān)測目的也是保證軌道交通的正常運行。第六，智慧DCC 系統(tǒng)。智慧DCC 系統(tǒng)可以實現(xiàn)檢修任務(wù)、作業(yè)表單、車輛庫區(qū)狀態(tài)、運營計劃、車輛管理等方面的功能，能夠有效提升相關(guān)環(huán)節(jié)的工作效率與水平。第七，車輛檢修系統(tǒng)。車輛檢修系統(tǒng)可以實現(xiàn)軌道交通內(nèi)部運行車輛的檢修計劃設(shè)計、故障管理分析、作業(yè)管理控制等功能，能夠有效提升軌道交通車輛檢修工作的實際效益。第八，橋梁隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)。橋梁與隧道是軌道交通可能涉及的特殊地段，橋梁隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)可以有效實現(xiàn)對特殊地段拱頂下沉、地表沉降、土地位移狀態(tài)的監(jiān)控，使相關(guān)運營管理人員能夠有效評定運行狀態(tài)，提升軌道交通運行的安全性。

3.3 信息化系統(tǒng)的應(yīng)用價值分析

信息化軌道交通運營管理，可以有效提升綜合管理效果，主要體現(xiàn)在以下四個方面。第一，在智慧數(shù)據(jù)分析方面，系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)對列車實際運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)收集與分析，從而保證所有軌道交通列車正常運行。第二，在智慧模型構(gòu)建方面，系統(tǒng)可構(gòu)建軌道交通內(nèi)所有列車的健康模型，便于相關(guān)人員對車輛的綜合狀態(tài)及安全性能進行評估，方便車輛綜合管理。第三，在智慧運行方面，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛的運行周期、服役狀態(tài)、檢修情況、網(wǎng)軌維護等多個方面進行綜合優(yōu)化管理。第四，在智慧安全管理方面，系統(tǒng)可實現(xiàn)對安全系統(tǒng)監(jiān)控、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、車輛運行監(jiān)控等軌道交通綜合監(jiān)控的安全管理。

4 智慧城市軌道交通信息化建設(shè)的實際措施

4.1 確立明確的建設(shè)目標(biāo)

在智慧城市軌道交通信息化建設(shè)過程中，應(yīng)首先確立清晰、明確的建設(shè)目標(biāo)，使之能夠符合目標(biāo)城市軌道交通運營管理需求，使實際建設(shè)工作的各項內(nèi)容更具針對性，更符合目標(biāo)城市的實際需求。軌道交通信息化建設(shè)目標(biāo)應(yīng)能夠滿足提升企業(yè)運營管理綜合效率的需求、優(yōu)化運營管理資源配置的需求、減少運營管理綜合消耗的需求，同時應(yīng)符合信息時代現(xiàn)代化建設(shè)的需求，這樣才能構(gòu)建出科學(xué)、完備的信息化系統(tǒng)。目標(biāo)確立后，相關(guān)工作人員應(yīng)以建設(shè)目標(biāo)為基礎(chǔ)，綜合開展信息化建設(shè)計劃的制定與完善，不斷提升信息化系統(tǒng)的運行效率與城市軌道交通運營的安全性[3]。

4.2 細化建設(shè)工作內(nèi)容

在信息技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面，軌道交通信息化系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)以所需基礎(chǔ)功能為基礎(chǔ)，以預(yù)期需求為發(fā)展目標(biāo)，逐漸形成完善、豐富的功能拓展系統(tǒng)，保證綜合系統(tǒng)的合理性與先進性；在信息化管理系統(tǒng)方面，軌道交通系統(tǒng)的信息化建設(shè)應(yīng)以先進的信息技術(shù)手段與多種管理設(shè)備為基礎(chǔ)，共同構(gòu)建功能完備的軌道交通運營管理系統(tǒng)。在此系統(tǒng)下，軌道交通運營管理工作可以實現(xiàn)對資料的有效收集、管理方案的優(yōu)化、運營政策的調(diào)整，并且能夠在大數(shù)據(jù)以及信息資源共享的前提下，進一步實現(xiàn)運營管理工作的優(yōu)化與升級。

4.3 優(yōu)化資金指向，全面提升性能

軌道交通信息化建設(shè)需要大量的資金支持，為確保信息化建設(shè)的整體水平，提升資金投入的有效性，相關(guān)運營管理企業(yè)應(yīng)優(yōu)化資金指向，提升設(shè)備綜合性能，保證信息化建設(shè)的實際成效。在前期設(shè)計階段，應(yīng)以完善的信息化設(shè)計方案為基礎(chǔ)，合理開展資金管理工作，必要時可加大投入力度，以有效推進信息化建設(shè)進度。與此同時，相關(guān)企業(yè)要對運營管理相關(guān)設(shè)備的實際效能要求進行不斷的優(yōu)化與調(diào)整，以保證軌道交通運營管理信息化系統(tǒng)能夠始終保持高效的運行狀態(tài)。

4.4 加大軌道交通信息化管理人才的培養(yǎng)力度

信息化系統(tǒng)的構(gòu)建只是軌道交通運營管理成效提升的第一步，管理效率與管理水平的保持還需以軌道交通信息化管理人才為保障。因此，相關(guān)運營管理企業(yè)應(yīng)加大對相關(guān)人才的培養(yǎng)，如通過嚴格考核、定期培訓(xùn)、專業(yè)人才引入等多種方式不斷提升運營管理團隊的綜合素養(yǎng)。另外，對于部分特殊崗位的工作人員，必須定期進行專業(yè)的、針對性的培訓(xùn)，使之能夠始終保持較高的職業(yè)敏感度。例如，涉及安全管理工作的相關(guān)人員，應(yīng)對軌道交通相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)等有清晰認知，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)非正常浮動等現(xiàn)象，需要及時處理，有效消除安全隱患?？傊髽I(yè)應(yīng)保障所有軌道交通工作人員均具有較高的專業(yè)水平與服務(wù)意識，能夠獨立應(yīng)對突發(fā)事件與特殊情況。

4.5 完善各項設(shè)備的檢查維護與應(yīng)急救援體系

軌道交通的信息化運營與管理有賴于相關(guān)設(shè)備，如果重要設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性損壞，則有可能影響軌道交通系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性[4]。因此，軌道交通系統(tǒng)管理人員應(yīng)制定完善的設(shè)備檢修與維護體系，對所有設(shè)備進行定期維護與檢修，避免因零部件老化、電路超負荷、設(shè)備達到使用年限等問題引發(fā)安全事故。另外，需要制定完善的應(yīng)急救援系統(tǒng)，一旦發(fā)生意外，按照應(yīng)急預(yù)案展開高效的救援。應(yīng)急救援系統(tǒng)的總體框架見圖1。

圖1 應(yīng)急救援系統(tǒng)框架

5 結(jié)語

總的來說，目前我國智慧城市軌道交通的信息化建設(shè)仍然處于起步階段，在整體建設(shè)速度、功能設(shè)置、先進程度、系統(tǒng)優(yōu)化等多個方面都存在進步空間。但通過不斷的經(jīng)驗積累與技術(shù)突破，相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計會越發(fā)完善，進而更好地推動我國智慧城市建設(shè)進程。