重慶軌道交通一體化運營調(diào)度系統(tǒng)研究

彭 磊，王多宏

(1.廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司 交通規(guī)劃分院，廣東 廣州 510010；2.西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院，四川 成都 611756)

0 引言

軌道交通運營調(diào)度指揮是確保不同線路、不同交通網(wǎng)絡(luò)之間高效銜接與協(xié)同的核心環(huán)節(jié)之一。隨著城市軌道交通多層級網(wǎng)絡(luò)日趨完備，也對軌道交通運營調(diào)度提出更高要求[1]，除了要求各線路能夠互聯(lián)互通、資源共享、方便旅客出行以外，還需要最大限度發(fā)揮各運營主體的優(yōu)勢，降低線網(wǎng)運營成本，提升整體運營效率，最終實現(xiàn)不同軌道交通層級的一體化運營[2]。以東京都市圈[3]、巴黎都市圈[4]等為代表的國外大都市交通圈，經(jīng)過近百年的發(fā)展，大多形成了成熟的軌道交通復(fù)合網(wǎng)絡(luò)和運營調(diào)度體系，由統(tǒng)一的管理機構(gòu)協(xié)調(diào)各運營主體，促進區(qū)域軌道交通的一體化協(xié)同運輸[5]。而我國目前多數(shù)城市軌道交通線網(wǎng)運營調(diào)度指揮系統(tǒng)按照線網(wǎng)調(diào)度指揮中心、線路調(diào)度指揮中心和站場，即“網(wǎng)、線、點”三級架構(gòu)設(shè)計[6]。

在軌道交通“多網(wǎng)融合”與多主體協(xié)同運營的新形勢下，我國軌道交通線網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)需要對整個線網(wǎng)層面進行掌控和管理，在職能上需要由傳統(tǒng)的“點、線”監(jiān)控向“點、線、網(wǎng)”的全線網(wǎng)調(diào)度指揮監(jiān)控轉(zhuǎn)變，從而打破多主體調(diào)度指揮系統(tǒng)彼此孤立的局面[7]。著眼未來軌道交通一體化運營的趨勢，以重慶軌道交通運營調(diào)度指揮為研究對象，在總結(jié)重慶軌道交通運營調(diào)度現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析重慶軌道交通調(diào)度需求與目標，設(shè)計重慶軌道交通一體化調(diào)度指揮方案，為實現(xiàn)重慶軌道交通線網(wǎng)一體化運營提供決策支撐。

1 重慶軌道交通運營調(diào)度指揮現(xiàn)狀

1.1 多主體運營現(xiàn)狀

重慶軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營日益成熟，目前已進入多主體運營時期。根據(jù)重慶多層級軌道交通的大線網(wǎng)運營要求，國家干線鐵路、市域鐵路和城市軌道交通線路(快線和普線)通過不同運營主體不同制式實現(xiàn)“三鐵融合”。多主體協(xié)同運營模式如圖1 所示。國家干線鐵路由中國國家鐵路集團有限公司負責(zé)運營管理；已開通的9 條城軌普線均由重慶市軌道交通(集團)有限公司(以下簡稱“重慶軌道集團”)負責(zé)運營管理；通過PPP 模式引入的廣州地鐵集團有限公司和南京地鐵集團有限公司，分別運營地鐵4號線二期和18號線一期[8]；市域鐵路、城軌快線的投資、建設(shè)和運營管理由重慶市鐵路(集團)有限公司(以下簡稱“重慶鐵路集團”)負責(zé)。

圖1 多主體協(xié)同運營模式Fig.1 Multi-agent collaborative operation mode

1.2 運營調(diào)度指揮現(xiàn)狀

重慶軌道交通運營調(diào)度指揮主要是按線進行調(diào)度管理工作。目前已建成基于各線路的運營調(diào)度指揮中心，用于管理整個城市軌道交通線網(wǎng)。運營調(diào)度指揮中心為三級管理模式，一級為線網(wǎng)管理層，主要由各線線路控制中心合建為一個區(qū)域運營調(diào)度指揮中心，負責(zé)多個線路控制中心的管理與協(xié)調(diào)；二級為線路管理層，具體負責(zé)各線路的具體調(diào)度指揮工作等；三級為車站及現(xiàn)場管理層，主要負責(zé)執(zhí)行上級下達的指令。重慶軌道交通線網(wǎng)的運營管理通過這3個層次實現(xiàn)。其中，在線路管理層中各運營機構(gòu)負責(zé)的若干線路可以看作軌道交通線網(wǎng)的子線網(wǎng)。重慶軌道交通運營調(diào)度指揮模式如圖2所示。

圖2 重慶軌道交通運營調(diào)度指揮模式Fig.2 Operation and dispatching command mode in Chongqing rail transit

2 重慶軌道交通一體化運營調(diào)度指揮需求與目標分析

2.1 需求分析

目前重慶軌道交通運營調(diào)度指揮面臨諸多亟需協(xié)同的問題：運營主體多，如何實現(xiàn)不同運營主體之間的協(xié)調(diào)；城際、地鐵屬于不同的交通制式，均有各自的調(diào)度指揮機構(gòu)，如何實現(xiàn)不同調(diào)度指揮機構(gòu)間的協(xié)同；城際、地鐵等不同交通制式的線路連接方式各異，如何實現(xiàn)不同交通制式調(diào)度系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通及信息共享[9-10]。

在“一張網(wǎng)、一張票”協(xié)同運營背景下，市域(郊)鐵路、城軌快線及城軌普線各層級軌道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及不同層級線網(wǎng)之間存在跨線運營、互聯(lián)互通的需求，因而3 個運營調(diào)度指揮體系間存在一體化需求。調(diào)度指揮體系間一體化需求如圖3 所示。此外，市域(郊)鐵路及城軌快線后續(xù)可能存在與國鐵干線的協(xié)同運輸需求，市域(郊)鐵路及城軌快線調(diào)度指揮中心與國鐵干線調(diào)度指揮中心之間也存在一體化需求。

圖3 調(diào)度指揮體系間一體化需求Fig.3 Integration requirements among dispatching command systems

在一體化運營需求背景下，不同層級線路調(diào)度指揮體系運行計劃統(tǒng)一調(diào)整、運行時間和行車間隔匹配、應(yīng)急指揮聯(lián)動等，也需要通過重慶軌道集團、重慶鐵路集團及PPP運營公司等多元運營主體調(diào)度指揮體系間的信息交互和協(xié)同配合來實現(xiàn)。

2.2 目標分析

根據(jù)重慶軌道交通規(guī)劃，重慶軌道交通線網(wǎng)控制中心分為普線控制中心和快線控制中心，分別屬于不同的運營主體進行調(diào)度指揮管理。為匹配多樣化的運輸需求，需要建設(shè)重慶軌道交通線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心[11]。線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心的主要目標在于制定高效協(xié)同的運輸計劃，在正常情況下，協(xié)調(diào)各運營主體間涉及的互聯(lián)互通線路，特別是貫通運營線路的運營組織方案，及時匯總發(fā)布線網(wǎng)實時運營信息，對線網(wǎng)中隨時出現(xiàn)的問題做出迅速處理，提高城市軌道交通線網(wǎng)運營整體的有效性、安全性和可靠性，實現(xiàn)線網(wǎng)設(shè)施的資源共享和科學(xué)管理，促進不同運營主體之間更為有效、合理、協(xié)調(diào)地工作；在緊急情況下，有效調(diào)動各運營主體的資源，迅速處置，實現(xiàn)對線網(wǎng)、換乘節(jié)點、共線區(qū)段及列車等進行統(tǒng)一應(yīng)急指揮，同時也需要確保城市軌道交通應(yīng)急處置與城市應(yīng)急指揮之間的協(xié)調(diào)。

3 重慶軌道交通一體化運營調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體架構(gòu)

根據(jù)《重慶市主城區(qū)軌道交通線網(wǎng)控制性詳細規(guī)劃》[12]，一體化調(diào)度模式區(qū)域控制中心的設(shè)置方案建議仍然沿用既有的區(qū)域化調(diào)度模式，首先按線路不同的運營主體及線路層級分別設(shè)置區(qū)域控制中心，運營主體所轄線路較多時，存在一個區(qū)域控制中心滿足不了所有線路的接入需求，可以再按地域劃分，建設(shè)多個區(qū)域控制中心。通過新建或升級改造既有調(diào)度指揮中心的方式，構(gòu)建重慶多層級軌道交通線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心，線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心作為各線路的協(xié)調(diào)與應(yīng)急指揮中樞，負責(zé)協(xié)調(diào)各區(qū)域控制中心，實現(xiàn)與區(qū)域控制中心系統(tǒng)的互聯(lián)互通，為乘客提供更優(yōu)質(zhì)可靠的服務(wù)。一體化運營調(diào)度指揮系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 一體化運營調(diào)度指揮系統(tǒng)架構(gòu)Fig.4 Architecture of integrated operation and dispatching command system

3.2 功能定位

線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心主要負責(zé)解決涉及多個運營主體時的運營管理和協(xié)調(diào)問題，主要包含多主體運營協(xié)調(diào)、統(tǒng)一應(yīng)急指揮和對外聯(lián)絡(luò)3 大基本功能。

（1）多主體運營協(xié)調(diào)。正常情況下，對線路“只監(jiān)不控”，主要實現(xiàn)對列車運行、電力供應(yīng)、區(qū)間和車站設(shè)備等運行狀態(tài)的監(jiān)督管理，實現(xiàn)各運營主體間的信息共享、指令下達和輔助決策。確保各運營主體間的協(xié)同，協(xié)助各運營主體間制定行車和客運組織方案，特別要協(xié)調(diào)好涉及互聯(lián)互通線路的運營組織。

（2）統(tǒng)一應(yīng)急指揮。非正常情況下，尤其是發(fā)生影響不同運營主體的突發(fā)事件時，由線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心根據(jù)預(yù)案，實現(xiàn)統(tǒng)一應(yīng)急指揮、調(diào)動各運營主體應(yīng)急聯(lián)動。

（3）對外聯(lián)絡(luò)。線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心可以作為城市軌道交通系統(tǒng)對外窗口，代表城市軌道交通系統(tǒng)與其他單位或部門，如氣象、公安、消防、公交等進行聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)。

線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心除必備的基本功能外，為了更好地整合各運營主體的資源，提高協(xié)同水平，可以根據(jù)各運營主體實際，適當(dāng)將其他分散設(shè)置的票務(wù)管理、維護保障、運營優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)層面上涉及多運營主體的業(yè)務(wù)納入整個功能體系。

3.3 協(xié)調(diào)機制

線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心以協(xié)調(diào)各主體運營活動為主要任務(wù)，以實現(xiàn)共享線網(wǎng)資源、協(xié)調(diào)運營沖突、統(tǒng)一應(yīng)急指揮、合理進行利益分配以及責(zé)任劃分等為目的，為乘客提供優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)，將直接或間接地參與到軌道交通運營生產(chǎn)的計劃、組織、實施、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、控制和保障等多個環(huán)節(jié)。合理的一體化調(diào)度協(xié)調(diào)機制是確保線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心正常運轉(zhuǎn)的重要保障。

線網(wǎng)一體化運營調(diào)度協(xié)調(diào)機制的核心在于協(xié)同方式的選擇，協(xié)同方式主要有協(xié)商模式和集中模式[13]。綜合考慮重慶軌道交通各運營主體線路制式差異、線路規(guī)模、運營經(jīng)驗、設(shè)施水平、企業(yè)性質(zhì)等因素，在多主體網(wǎng)絡(luò)化運營初近期，兼顧各運營主體意愿和線網(wǎng)的整體效益，有條件的主體間宜選擇集中模式，如果暫時推進困難可以選擇協(xié)商模式，即允許2 種模式共存。在多主體網(wǎng)絡(luò)化運營進入成熟階段后，通過逐步優(yōu)化、創(chuàng)新管理體制和技術(shù)，打破企業(yè)間體制和技術(shù)上的壁壘，最終實現(xiàn)運輸主體間協(xié)商模式向集中模式的過渡。

3.4 協(xié)同模式

（1）線網(wǎng)運營。線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心作為運營主體間協(xié)調(diào)管理的最高部門，在線網(wǎng)運營管理層面上對車務(wù)管理、調(diào)度指揮等方面都應(yīng)具有協(xié)調(diào)權(quán)限和實時聯(lián)動的功能。線網(wǎng)車務(wù)管理主要對接各線車務(wù)管理，包括銜接線路與站點的客運組織、車輛段運作管理、站務(wù)管理、乘務(wù)管理、操作車站設(shè)備和車站設(shè)備二級以下維修維護等工作。一體化運營調(diào)度指揮中心服務(wù)于多個線路控制中心的管理協(xié)調(diào)，主要負責(zé)銜接線路的運營管理，線網(wǎng)供電、環(huán)控及維修管理，以及線網(wǎng)銜接信息收發(fā)工作。

（2）客運服務(wù)。各運營主體在保留各自一定的導(dǎo)向標識系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，應(yīng)統(tǒng)一、協(xié)調(diào)銜接線路和銜接換乘站點的導(dǎo)向設(shè)計與設(shè)置。按“誰先開通，誰主導(dǎo)”的原則，尊重乘客已形成的視覺習(xí)慣，以先開通車站部分所屬運營主體導(dǎo)向標識標準設(shè)置。同時，各運營主體線路間應(yīng)建立客流聯(lián)控機制，在遇到大客流時各站能夠同步共享信息，有效聯(lián)動限流。此外，各運營單位應(yīng)建立安保組織聯(lián)動機制，并成立安保組織協(xié)調(diào)工作組，統(tǒng)一安保應(yīng)急響應(yīng)標準，及時溝通配合，確保全網(wǎng)安保響應(yīng)措施有效匹配。

（3）應(yīng)急管理。應(yīng)急情況下，各運營主體間應(yīng)遵循及時、準確、協(xié)調(diào)、安全等信息互通原則，及時向?qū)Ψ綀笏蛻?yīng)急信息，最大程度減少突發(fā)事件對乘客造成的影響[14]；此外，發(fā)生突發(fā)事件時，銜接換乘車站需要將信息通報給本線路控制中心及另外一條線路車站，控制中心收到信息后，及時通知另外一條線路的控制中心；事件影響達到報送上級單位條件時，由事發(fā)線路運營管理單位的控制中心或線網(wǎng)指揮中心對口報送。各運營單位應(yīng)執(zhí)行統(tǒng)一的信息發(fā)布規(guī)范，根據(jù)相關(guān)方知情權(quán)限進行發(fā)布。

4 重慶軌道交通一體化運營調(diào)度指揮中心設(shè)置方案與技術(shù)方案

4.1 設(shè)置方案

在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營進入成熟期后，運營主體和運營線路變化相對穩(wěn)定，可以考慮整合各運營主體的一體化運營調(diào)度指揮中心，建設(shè)涵蓋多個主體的一體化運營調(diào)度指揮中心。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化運營的實際需要進行統(tǒng)籌設(shè)計和建設(shè)，進一步拓展一體化運營調(diào)度指揮中心的基本職能。結(jié)合重慶遠期的運營主體數(shù)量、線網(wǎng)規(guī)模、線路互通需求、運營經(jīng)驗、管理體制等發(fā)展變化規(guī)律，設(shè)置基于多主體的一體化運營調(diào)度指揮中心，可以有效實現(xiàn)重慶軌道交通全網(wǎng)范圍內(nèi)各類資源整合和統(tǒng)一的協(xié)調(diào)管理，能更好地適應(yīng)未來軌道交通線網(wǎng)的發(fā)展，最大程度發(fā)揮一體化運營效益?；诙嘀黧w的一體化運營調(diào)度指揮中心設(shè)置方案如圖5所示。

圖5 基于多主體的一體化運營調(diào)度指揮中心設(shè)置方案Fig.5 Scheme for setting an integrated operation and dispatching command center based on multiple agents

4.2 技術(shù)方案

線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮平臺采用基于云平臺、大數(shù)據(jù)和信息共享平臺的新IT架構(gòu)，提出涵蓋線網(wǎng)集中運營、統(tǒng)一生產(chǎn)、應(yīng)急決策的一體化調(diào)度指揮中心方案。要實現(xiàn)一體化運營調(diào)度指揮，在設(shè)備層面還應(yīng)滿足以下協(xié)同標準：統(tǒng)一或兼容的系統(tǒng)架構(gòu)；統(tǒng)一或兼容的軟硬件平臺和接口標準；規(guī)范統(tǒng)一的設(shè)計原則與用戶界面等。對重慶軌道交通普線、快線的信息化架構(gòu)和信息安全進行“網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)”，實現(xiàn)線網(wǎng)運營生產(chǎn)、信息管理、乘客服務(wù)3 個不同領(lǐng)域的功能需求[15]。一體化運營調(diào)度指揮平臺技術(shù)方案如圖6所示。

圖6 一體化運營調(diào)度指揮平臺技術(shù)方案Fig.6 Technical scheme of integrated operation and dispatching command platform

5 結(jié)束語

以重慶軌道交通多主體運營與一體化發(fā)展為背景，分析重慶軌道交通一體化運營調(diào)度需求，構(gòu)建重慶軌道交通一體化運營調(diào)度指揮系統(tǒng)總體架構(gòu)及協(xié)調(diào)機制，以實現(xiàn)正常情況下不同運營主體之間運輸計劃的銜接協(xié)調(diào)，以及應(yīng)急情況下不同運營主體之間運輸方案的應(yīng)變處置。結(jié)合重慶軌道交通遠期發(fā)展規(guī)劃，提出重慶線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮中心方案，設(shè)計重慶線網(wǎng)一體化運營調(diào)度指揮平臺技術(shù)方案，最大限度發(fā)揮各運營主體的優(yōu)勢，降低線網(wǎng)運營成本，提升線網(wǎng)整體運營效率。