地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營集中式控制中心架構(gòu)方案研究

曾小旭 劉慶磊

(1.天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司,300222,天津； 2.中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，410075，長沙∥第一作者,高級(jí)工程師，博士研究生)

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地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營集中式控制中心架構(gòu)方案研究

曾小旭1,2劉慶磊1

(1.天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司,300222,天津； 2.中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，410075，長沙∥第一作者,高級(jí)工程師，博士研究生)

地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下的行車調(diào)度指揮,應(yīng)以線網(wǎng)整體為管控對(duì)象。地鐵由單線運(yùn)營向線網(wǎng)運(yùn)營階段過渡,需調(diào)整控制中心架構(gòu)，以適應(yīng)新階段的行車管理需求。分析了地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段的行車管理特征與需求,提出了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下集中式控制中心的組織架構(gòu)方案與行車管理模式,為地鐵行業(yè)控制中心架構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

地鐵; 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營; 控制中心架構(gòu)

First-author′s address Tianjin Metro Operation Co.,Ltd.,300222,Tianjin，China

地鐵運(yùn)營控制中心是列車運(yùn)行、客流分布及設(shè)備狀態(tài)等的監(jiān)視、控制與調(diào)度指揮機(jī)構(gòu),依據(jù)建設(shè)模式不同,主要分為單線控制中心、區(qū)域控制中心和線網(wǎng)集中控制中心。地鐵由單線運(yùn)營向網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營發(fā)展,需充分考慮各線控制中心建設(shè)模式與行車管理模式,構(gòu)建符合線網(wǎng)行車管理需求的控制中心組織架構(gòu)。

1 地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段的行車管理特征

地鐵由單線運(yùn)營進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段,其行車管理呈現(xiàn)出一系列不同于單線運(yùn)營的特征:

(1) 線路間運(yùn)營相關(guān)性增強(qiáng),突發(fā)事件影響范圍擴(kuò)大,一條線路阻塞將對(duì)其他線路行車組織產(chǎn)生直接影響;

(2) 換乘站數(shù)量增加,線網(wǎng)換乘量快速增長,客流在時(shí)間、區(qū)域的分布特征復(fù)雜化;

(3) 地鐵線網(wǎng)客流密集、輸送量大,作為城市公共交通網(wǎng)絡(luò)的骨干,其公共安全責(zé)任重大;

(4) 多線運(yùn)營格局下,地鐵需引入多個(gè)運(yùn)營主體,線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)需求增加。

以上運(yùn)營特征對(duì)地鐵線網(wǎng)層面的行車管理提出了更高要求。為加強(qiáng)線網(wǎng)整體行車管理,自網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營初期,地鐵建設(shè)與運(yùn)營企業(yè)即致力于線網(wǎng)級(jí)控制中心的建設(shè)。其中,集中式控制中心具備便于集中管理、協(xié)調(diào)指揮的特征,是國內(nèi)各城市地鐵的主要建設(shè)目標(biāo)。而控制中心規(guī)模的擴(kuò)大及線網(wǎng)層面的行車管理需求，都要求對(duì)控制中心的組織架構(gòu)與行車管理模式做出調(diào)整。

2 集中式控制中心架構(gòu)設(shè)計(jì)需求

分析控制中心架構(gòu)設(shè)計(jì)需求,應(yīng)以其功能定位為出發(fā)點(diǎn),職能崗位設(shè)置應(yīng)遵循人力資源合理利用等基本原則。

2.1 控制中心功能定位

集中式控制中心的建設(shè)應(yīng)著眼于城市軌道交通遠(yuǎn)期規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段,除線路層面的行車組織功能之外,控制中心功能應(yīng)集中定位在線網(wǎng)層面,主要包括以下幾點(diǎn):

(1) 是線網(wǎng)行車指揮中心。集中式控制中心集合了地鐵既有、在建及規(guī)劃線路的控制中心,具備各線行車的直接指揮與控制權(quán)限,代表政府和地鐵運(yùn)營企業(yè)行使行車指揮權(quán),是地鐵線網(wǎng)的行車指揮中心。

(2) 是線網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)視中心。集中式控制中心通過行車、電力、視頻、環(huán)控、消防等系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握線網(wǎng)列車運(yùn)行、客流分布、設(shè)備狀態(tài)等信息,為運(yùn)營管理提供決策依據(jù),是地鐵線網(wǎng)的運(yùn)營監(jiān)視中心。

(3) 是線網(wǎng)應(yīng)急處置中心。應(yīng)急情況下,控制中心負(fù)責(zé)事件信息對(duì)內(nèi)對(duì)外報(bào)送、應(yīng)急處置決策與指揮,以及對(duì)外進(jìn)行應(yīng)急資源與支援力量聯(lián)絡(luò),是地鐵線網(wǎng)的應(yīng)急處置中心。

(4) 是線網(wǎng)信息共享中心。控制中心向乘客提供實(shí)時(shí)、全面、跨線路的運(yùn)營信息,確保乘客及時(shí)了解線路運(yùn)營狀況,合理應(yīng)對(duì)突發(fā)事件,最大程度提高線網(wǎng)運(yùn)營管理效率與服務(wù)質(zhì)量。

2.2 控制中心架構(gòu)設(shè)計(jì)原則

(1) 適應(yīng)于自身功能定位。架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段的控制中心功能定位,支撐起控制中心基本職能。

(2) 組織架構(gòu)類型合理。控制中心架構(gòu)的層級(jí)設(shè)置與扁平化程度,應(yīng)以行車管理特征為出發(fā)點(diǎn),縮短指令傳輸鏈條的同時(shí),確保線網(wǎng)行車控制的整體性與統(tǒng)一性。

(3) 堅(jiān)持行車組織基本原則。控制中心架構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持“高度集中、統(tǒng)一指揮、逐級(jí)負(fù)責(zé)”的行車組織基本原則,以確保集中決策的高效性和指令發(fā)布的統(tǒng)一性,避免多頭指揮與越級(jí)指揮現(xiàn)象。

(4) 合理激發(fā)效能。架構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)適當(dāng)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,提高員工積極性。

(5) 人力資源充分合理利用。隨著信息化程度的不斷提高,部分崗位的人力成本將大大降低，架構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循人力資源充分合理利用的原則,確保各崗位工作的飽滿度。

2.3 控制中心架構(gòu)的需求分析

(1) 線網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)視需求。單線運(yùn)營階段,線路行車組織采用“兩級(jí)管理,三級(jí)控制”模式,線路控制中心既是行車最高管理機(jī)構(gòu),又是最高控制機(jī)構(gòu)(見圖1)；網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段,基于線網(wǎng)層面的運(yùn)營監(jiān)視需求,需在各線控制中心之外建立一個(gè)集中管理機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)線網(wǎng)層級(jí)的整體運(yùn)營監(jiān)視工作。

(2) 線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)需求。網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段,運(yùn)力計(jì)劃的制定應(yīng)從線網(wǎng)整體考慮,運(yùn)力計(jì)劃的實(shí)施則由多運(yùn)營主體協(xié)作完成。某一條線路行車計(jì)劃發(fā)生變更,其他線路需相應(yīng)做出聯(lián)動(dòng)。重大活動(dòng)與節(jié)假日期間,線網(wǎng)整體運(yùn)力配置計(jì)劃均需相應(yīng)調(diào)整。因此,需要在線網(wǎng)層面建立一個(gè)運(yùn)營協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)線網(wǎng)運(yùn)力計(jì)劃的實(shí)施監(jiān)督、變更協(xié)調(diào)。

圖1 單線運(yùn)營階段行車管控架構(gòu)

(3) 線網(wǎng)應(yīng)急指揮需求。隨著線網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、客運(yùn)量增加,各類運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)要素逐步增多。線網(wǎng)某一節(jié)點(diǎn)的突發(fā)事件,可能對(duì)整個(gè)線網(wǎng)的行車與客運(yùn)組織產(chǎn)生直接影響。為確保應(yīng)急事件的快速處置,需在線網(wǎng)層面建立應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu),統(tǒng)一指揮事件處置過程。

(4) 線網(wǎng)信息共享需求。線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)作、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)應(yīng)以各運(yùn)營相關(guān)方準(zhǔn)確掌握線網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)為基礎(chǔ)，同時(shí),地鐵作為面向乘客的服務(wù)機(jī)構(gòu),應(yīng)及時(shí)發(fā)布事關(guān)乘客出行的外部信息(如交通、氣象信息)與運(yùn)營信息(如阻塞、限流信息),為乘客出行提供決策依據(jù)與引導(dǎo)。因此,網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下,應(yīng)建立運(yùn)營信息共享機(jī)構(gòu),承擔(dān)信息的上傳下達(dá)與共享職責(zé)。

3 控制中心架構(gòu)方案設(shè)計(jì)

依據(jù)集中式控制中心功能定位,網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下,需在線網(wǎng)層面建立一個(gè)統(tǒng)籌機(jī)構(gòu),承擔(dān)起線網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)視、協(xié)調(diào)、應(yīng)急指揮、信息共享等職責(zé)。伴隨著新線開通,線路控制中心架構(gòu)也需做出相應(yīng)調(diào)整。同時(shí),控制中心架構(gòu)調(diào)整還需相應(yīng)物理?xiàng)l件的支持,即應(yīng)在工藝布局上進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

此外，東晉執(zhí)政與當(dāng)時(shí)主管意識(shí)形態(tài)與教育的太常多為玄學(xué)中人，在官方教育上不能不受玄風(fēng)影響，在官學(xué)教材選定，即儒家經(jīng)傳的漢晉注本上，不能不對(duì)在當(dāng)時(shí)影響朝野士風(fēng)甚巨的玄學(xué)名著王弼《周易注》有所考量，如兩晉之際吳姓士族子弟陸機(jī)、陸云與張憑等，普遍接受玄風(fēng)熏習(xí)，應(yīng)與當(dāng)時(shí)品評(píng)、課考中有一些玄學(xué)科目有關(guān)。

3.1 建立線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)與應(yīng)急指揮中心

3.1.1 架構(gòu)方案

為實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)、計(jì)劃調(diào)整，以及緊急情況下的應(yīng)急指揮、信息共享,控制中心在線網(wǎng)層面應(yīng)設(shè)置線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)與應(yīng)急指揮中心(簡(jiǎn)為“線網(wǎng)中心”),其基本架構(gòu)如圖2所示。

圖2 線網(wǎng)中心架構(gòu)

線網(wǎng)中心作為地鐵線網(wǎng)運(yùn)營最高管理機(jī)構(gòu),采用集中指揮方式,對(duì)線網(wǎng)運(yùn)營“只監(jiān)不控”。其主要職責(zé)有:

(1) 監(jiān)視線網(wǎng)運(yùn)營情況,主要包括行車、客流、設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)力運(yùn)量匹配等;

(2) 對(duì)內(nèi)負(fù)責(zé)向各運(yùn)營相關(guān)方報(bào)送線網(wǎng)運(yùn)營信息,協(xié)調(diào)線網(wǎng)運(yùn)營計(jì)劃;

(3) 應(yīng)急情況下,負(fù)責(zé)應(yīng)急處置決策與指揮,指導(dǎo)各線執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案,快速調(diào)動(dòng)線網(wǎng)應(yīng)急資源,攤薄應(yīng)急事件在線網(wǎng)內(nèi)的影響;

(4) 發(fā)布乘客共享信息,引導(dǎo)乘客出行。

線網(wǎng)中心設(shè)總調(diào)度、信息調(diào)度、維修調(diào)度三個(gè)崗位,采用四班兩運(yùn)轉(zhuǎn)班制。其中，總調(diào)度整體負(fù)責(zé)線網(wǎng)運(yùn)營協(xié)調(diào)管理與應(yīng)急決策指揮;信息調(diào)度是運(yùn)營生產(chǎn)體系的重要一環(huán),代表控制中心與各上下級(jí)單位接口;維修調(diào)度是運(yùn)營生產(chǎn)體系的重要一環(huán),代表控制中心與各設(shè)備維保部門接口。

集中式控制中心以線網(wǎng)中心為管理核心,工藝布局宜采用圓形或扇形結(jié)構(gòu),線路中心圍繞線網(wǎng)中心分散布局,如圖3所示。

圖3 線網(wǎng)中心與線路中心布局關(guān)系示意圖

3.2 調(diào)整線路控制中心架構(gòu)

地鐵新線的開通將帶來線路層崗位數(shù)目的增加,為此,控制中心線路層架構(gòu)需相應(yīng)做出調(diào)整。

3.2.1 調(diào)整思路

線路層架構(gòu)調(diào)整主要有兩種思路可供選擇。

思路一:增加管理層級(jí)。考慮到管理者能力與精力的限制,在線網(wǎng)中心設(shè)置總調(diào)度長的同時(shí),在線路層設(shè)置值班主任級(jí)別(等同于總體上增加一個(gè)管理層級(jí)),以有效分擔(dān)管理者的管理幅度,確保管理指令的全面?zhèn)鬟_(dá)與有效執(zhí)行。

思路二:橫向扁平化架構(gòu)。不增加管理層級(jí),將部分決策自主權(quán)下放到線路層,由線路層對(duì)自身決策負(fù)責(zé)。此種方式能夠加快組織反應(yīng)速度,提高基層工作積極性。

兩種思路的比選應(yīng)以“高度集中、統(tǒng)一指揮、逐級(jí)負(fù)責(zé)”的地鐵線網(wǎng)行車組織為原則。尤其是應(yīng)急情況下的行車指揮,需要從線網(wǎng)整體出發(fā),制定統(tǒng)一的協(xié)調(diào)指揮決策,各線依據(jù)決策指令控制行車。因此,行車組織更側(cè)重關(guān)注線網(wǎng)層的“集中決策力”與線路層的“分組執(zhí)行力”,需將決策指揮權(quán)集中到線網(wǎng),并加強(qiáng)對(duì)線路層的管理控制,避免線路層的決策自主化。

因此,線路層架構(gòu)調(diào)整,應(yīng)遵循思路一。考慮到線網(wǎng)決策層對(duì)線路控制層的管理幅度,在兩個(gè)層級(jí)之間增設(shè)一個(gè)管理層級(jí),以合理的管理幅度對(duì)線路層進(jìn)行分組管理。

3.2.2 調(diào)整方案

線路控制中心作為行車組織的執(zhí)行層,其架構(gòu)采用分組控制方式,具體方案如下:

(1) 線路控制中心分組。依據(jù)增加管理層級(jí)、增強(qiáng)線路分組執(zhí)行力的思路,線路層架構(gòu)調(diào)整時(shí),將各線進(jìn)行合理分組,建立不同的調(diào)度組。例如,可將行車相關(guān)性強(qiáng)、車輛型號(hào)相同的線路設(shè)置為同一調(diào)度組,便于應(yīng)急情況下的行車組織,同時(shí)為線路間運(yùn)用車輛的互聯(lián)互通預(yù)留基本條件。

(2) 設(shè)置綜合監(jiān)控調(diào)度組。綜合監(jiān)控調(diào)度崗工作內(nèi)容相對(duì)固定,負(fù)荷量較低,架構(gòu)調(diào)整時(shí),考慮到人力資源充分利用的原則,在線路分組的基礎(chǔ)上,將同一調(diào)度組內(nèi)各線綜合監(jiān)控調(diào)度崗合并為綜合監(jiān)控調(diào)度組,取消每條線均固定多名綜合監(jiān)控調(diào)度員的配置,由若干名綜合監(jiān)控調(diào)度員共同管理調(diào)度組內(nèi)全部線路。同時(shí),綜合監(jiān)控調(diào)度組工作臺(tái)獨(dú)立布局,與行車調(diào)度工作臺(tái)分開設(shè)置。

(3) 各線設(shè)置調(diào)度班長。為加強(qiáng)各線行車控制，快速制定統(tǒng)一的控制措施,調(diào)整后的架構(gòu)將在各線分別設(shè)置調(diào)度班長崗位。調(diào)度班長以競(jìng)聘形式選拔業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)的行車調(diào)度員擔(dān)任,不作為管理層級(jí),而是線路控制措施的把控者。調(diào)度班長崗位的設(shè)置符合適當(dāng)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的原則,有利于激發(fā)行車調(diào)度員提升業(yè)務(wù)技能的積極性。

3.2.3 工藝布局調(diào)整

分組控制采用了崗位專業(yè)劃分與線路劃分相結(jié)合的方式,先將行車調(diào)度與綜合監(jiān)控調(diào)度的工作區(qū)分開設(shè)置,再將行車調(diào)度按線區(qū)分,相應(yīng)的工藝布局方案宜采用圖4所示結(jié)構(gòu)。

3.3 控制中心整體架構(gòu)方案

線網(wǎng)中心的集中指揮職能與線路控制中心的分組控制職能,共同構(gòu)成了線路綜合控制中心的“集中指揮,分組控制”管理架構(gòu),如圖5所示。其中,線網(wǎng)中心的總調(diào)度長側(cè)重協(xié)調(diào)管理與決策指揮,與信息調(diào)度、維修調(diào)度構(gòu)成了線網(wǎng)中心級(jí)管理核心;調(diào)度組值班主任側(cè)重具體方案把控,調(diào)度班長負(fù)責(zé)方案組織實(shí)施，線路行車調(diào)度員側(cè)重具體控制,三者構(gòu)成了線路中心級(jí)管理與控制核心。

圖4 線路控制中心工藝布局示意圖

圖5 控制中心整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.4 控制中心行車組織管理模式

基于調(diào)整優(yōu)化后的控制中心架構(gòu),線網(wǎng)行車管理模式優(yōu)化為“三級(jí)管理,三級(jí)控制”模式,如圖6所示。其中,線網(wǎng)中心是三級(jí)管理的第一級(jí),負(fù)責(zé)線網(wǎng)整體行車管理工作;線路控制中心是三級(jí)管理的第二級(jí)與三級(jí)控制的第一級(jí),負(fù)責(zé)本線行車管理,執(zhí)行應(yīng)急指揮中心決策,并具備本線行車控制的最高權(quán)限。

4 結(jié)語

地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下的集中式控制中心架構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)首先建立線網(wǎng)層面的管理核心,將各運(yùn)營主體有機(jī)關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一的運(yùn)營協(xié)調(diào)、應(yīng)急處置與信息共享。因此,地鐵由單線向線網(wǎng)運(yùn)營過渡時(shí)期,應(yīng)充分考慮控制中心建設(shè)形式與規(guī)模,優(yōu)化調(diào)整既有控制中心架構(gòu),使其符合網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營需求的行車組織工作,實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)管理模式轉(zhuǎn)變。

圖6 線網(wǎng)行車管理模式示意圖

[1] 天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司.天津地鐵行車管理制度[G].天津:天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司,2013.

[2] 北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司.天津地鐵3號(hào)線控制中心初步設(shè)計(jì)變更:應(yīng)急指揮中心系統(tǒng)[G].北京:北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司,2014.

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Structure Design of Concentrated Operation Control Center in Metro Networking Operation

ZENG Xiaoxu, LIU Qinglei

The dispatching command of metro under network operation should take the whole network as the control object. From a single line to network operation, metro should adjust the structure of operation control center to meet the needs of traffic management in the new operation stage. In this paper, the features and requirements of network traffic management are analyzed, an organization structure scheme and the traffic management mode of operation control center are put forward, in order to provide a reference for the structure adjustment of metro operation control center.

metro; networking operation; control centre structure

U 29-39

10.16037/j.1007-869x.2016.04.006

2014-05-14)