基于網絡化運營的城市軌道交通控制中心設置研究

（上海申通軌道交通研究咨詢有限公司,201103,上海∥工程師）

基于網絡化運營的城市軌道交通控制中心設置研究

蔡佳妮

（上海申通軌道交通研究咨詢有限公司,201103,上海∥工程師）

隨著國內城市軌道交通由線到網迅猛發展,基于網絡化運營的控制中心建設需求應運而生。無論是北京的路網指揮調度中心（TCC）還是上海的網絡運營協調與應急指揮中心（COCC）,都是控制中心基于城市軌道交通網絡化發展后的必然產物和支持網絡化運營的實體形態。從路網運營指揮控制體系出發,確定基于網絡化運營控制中心的功能需求,分析總結目前國內外路網控制中心的物理建設模式,提出所需的關鍵支撐系統,以期能系統性地分析和總結基于網絡化運營控制中心設置的各個必要環節,供設計和建設城市軌道交通路網控制中心時參考。

城市軌道交通;網絡化運營;控制中心

Author’saddress Shanghai Shentong Rail Transit Research &Consultancy Co.,Ltd.,201103,Shanghai,China

1 研究背景

在城市軌道交通路網的建設與管理中,控制中心作為運營管理的中樞,其地位及責任處于較高層次。當一個城市的軌道交通發展到一定規模,且由單一線路的運營管理,發展到多線乃至路網時,就要求在開展各線路運營管理、運行組織和調度指揮工作的同時,著重關注網絡級運營的整體性、有效性、安全性以及各線路運營相互協調性的建設;并在重大事件發生時具備及時調動各種資源迅速處置、在必要時還能與市有關部門實施聯動的能力。

因此,基于原有功能設置的傳統意義上的線路控制中心已經無法滿足網絡化運營管理需求,須有一種由多種新技術支持、具備集成能力且面向網絡化運營的新型軌道交通控制中心（即路網控制中心）替代。網絡控制中心是基于每個控制中心之上的綜合運營指揮、協調機構或部門,用于管理整個城市軌道交通線網。

上海作為國內較早進入到城市軌道交通網絡化建設與運營階段的城市之一,率先開展了網絡化控制中心的研究和建設工作,并于2007年5月建成了網絡級的運營協調與應急指揮中心（COCC）。2008年7月北京也正式開通運行了路網指揮調度中心（TCC）。目前深圳軌道交通線網控制中心（NOCC）、廣州軌道交通路網指揮中心（NCC）也加緊了建設步伐。不論是上海的 COCC還是北京的 TCC,乃至深圳的NOCC和廣州的NCC,雖然命名不同,但是萬變不離其宗,它們都是控制中心基于城市軌道交通網絡化發展后的必然產物和支持網絡化運營的實體形態。本文即從路網運營指揮控制體系出發,確定基于網絡化運營的控制中心的功能需求,分析總結目前國內外路網控制中心的物理建設模式,并提出所需的關鍵支撐系統,以期能系統性地分析和總結基于網絡化運營的控制中心設置的各個必要環節,供設計和建設城市軌道交通路網控制中心時參考。

2 路網運營指揮控制體系架構

城市軌道交通路網的運營指揮控制體系,一般采用“三層管理、三級控制”的模式,可實現城市軌道交通網絡的統一運營協調、監督管理和應急指揮。三層管理包括網絡協調管理層、線路運營控制層及車站控制層。三級控制保持城市軌道交通線路控制中心模式的結構,包括控制中心層、車站控制層及現場執行層。路網控制中心管理整個城市軌道交通路網,與各線路控制中心保持聯系,監視、協調和指揮所有城市軌道交通線路的運營,以保證城市軌道交通路網的運營安全及有效運作。其示意圖如圖1所示［1］。

圖1 網絡指揮控制體系

對于線網規模較小,建設時序較近的城市軌道交通線網,可將網絡協調管理層和線路運營控制層進行有效整合,實現“兩層管理、三級控制”的模式。

3 路網控制中心功能需求

3.1 需求分析

網絡化運營與單線、多線運營方式不同,城市軌道交通網絡線路縱橫交錯,交叉點即換乘車站多處分布,形成四通八達、排布有序的各種通路,這些通路使運營管理和客運組織方式更為復雜、多樣,并賦予了網絡運營新的特點。因此,為保證城市軌道交通網絡各線路的安全、集約和高效運營,為乘客提供優質服務,對整個城市軌道交通路網的運營指揮控制職能在原有線路運營控制的基礎上提出了以下兩點新的需求：

1）在正常情況下,協調審查各條線路運營組織方案,匯總發布網絡實時運營信息,以及對網絡中隨時出現的有關問題作出迅速的處理,以提高城市軌道交通網絡運營整體有效性、安全性和可靠性,實現網絡設施的資源共享和科學管理,實現并促進各運營線路之間、不同運營主體公司（如不同的運營公司）之間更為有效、合理、協調地工作。

2）在緊急情況下,對網絡、重要樞紐、換乘節點及列車運行進行統一調度指揮,及時調動相關各種資源,迅速處置,實現城市軌道交通應急處置與城市應急指揮之間的協調。

3.2 核心功能

從需求分析可見,一個基于網絡化運營的系統、完整、高效的控制中心應包括線路運營控制、網絡協調管理和應急指揮三大核心功能。

線路運營控制主要是指對各線路的列車運行、電力供應、車站設備和乘客票務等實行統一調度指揮和監控管理,即原有的 OCC（運營控制中心）職能;網絡協調管理是面向整個城市軌道交通網絡,主要實現線路間的信息共享、監督協調、指令下達和輔助決策的職能;網絡應急指揮是指當路網有突發事件發生時,根據預案,實現統一應急指揮、各相關部門應急聯動、對內對外信息發布和協同處置（見圖2）。

圖2 路網控制中心的核心功能

3.3 其他功能

線路運營控制、網絡協調管理、網絡應急指揮三大功能是路網控制中心承擔線網調度指揮職責所需具備的核心功能。此外,為了更好地發揮出城市軌道交通路網管理中樞的作用,可將其他分散設置的票務管理、維護保障、運營優化等網絡層面的業務納入整個功能體系。網絡票務管理功能的實現需要系統具有票務清分、賬務管理、信息管理、安全管理和車票發行的能力;網絡維護保障功能需要系統具備安全監測、搶修調度和維護調度能力;網絡運營優化主要圍繞如何提升運能、降低運營成本、節能減排、優化服務和績效考核開展。

由此可見,路網控制中心的功能定位并不局限于調度指揮的職能,每個城市軌道交通管理者可根據實際網絡化運營管理的需要進行統籌設計和建設。北京TCC即將票務清分的職能納入其中,而上海的COCC由于與 OCC和 ACC（清算中心）分散設置,因此它的功能定位著重在網絡層面的協調管理和應急指揮。

4 路網控制中心物理建設模式

基于網絡化運營控制中心的設置可以有多種方式,通過對國內外大中型城市軌道交通的控制中心分析總結,可以從地理位置角度定義為：分散式、集中式和部分集中式。

4.1 分散式

分散式即在每一條線路設置獨立的控制中心,為了實現物理空間及人員組織的資源共享,也可在同一物理建筑內,建立2～3個控制中心,但每個控制中心系統及功能各自獨立。這是目前國內外大多數城市軌道交通運營企業采用的模式。當網絡運營需求出現時,建立城市軌道交通網絡協調管理與應急指揮中心,主要對城市軌道交通路網的環境狀況及車站設施運行狀況和客流狀況實施監視,在緊急情況下,可以向線路控制中心發出控制指令,輔助搶修和救援工作。上海目前采用的即是該模型（見圖3）。

圖3 分散式OCC設置方式示意圖

4.2 集中式

集中式即先獨立建立各線路的控制中心,在路網形成后,通過改建或新建方式,將相關各線的控制中心合并在一處,形成服務于多線路日常運營管理的控制指揮中心,同時完成各線各專業的協調指揮工作。但各線路仍是采用各自獨立的系統進行監控,只是將線路運營控制層及網絡協調管理層合設在一處。北京TCC的建設就是采用這一模型（見圖4）。

圖4 集中式OCC設置方式示意圖

4.3 部分集中式

各條線路的OCC按線路走向進行分別設置,并按換乘站情況進行適當合并為一個運營單元,共享物理空間、土地等資源,隨著城市軌道交通線路發展成網,在建設新的OCC同時,賦予其網絡級的運營指揮協調與應急指揮的職能,并在該中心建立網絡化系統,支持內部的信息化管理和外部的信息共享。正常運營時,該中心承擔網絡化運營統一的指揮與管理,以及線路相互間的聯系和協調工作;緊急情況時,由其指揮網絡統一應急處置,并與城市相關部門協同工作。香港、倫敦、新加坡等采用的就是這一模式（見圖5）。

圖5 部分集中式OCC設置方式示意圖

4.4 模式分析

根據國內外建設的實際情況,從線路到網絡的指揮控制中心其物理建設模式可以分為分散式、集中式和部分集中式三類,各有其優缺點。

分散式模式,工程實施的靈活度高,不受線路建設時序及建設周期限制,初期建設成本投入較少,同時,各線路控制中心只要求對其范圍內的相關行車、供電、環控等設備進行獨立控制,因此運行管理和操作模式相對簡單。但是隨著路網的發展,所需建立的運營控制中心的數量會逐漸增多,總投資大。同時,其運營管理機構設置將會部分重疊,管理存在差異性,運營成本高;此外,由于地點分散,資源難共享,路網和線路之間協調運行效果欠佳,尤其在緊急情況下對一起甚至多起突發事件進行聯動處置時,更是暴露出信息交互不及時、不暢通、溝通耗時長和技術力量攤薄、人員不足等弊端。

集中式模式,運營控制中心的選址單一,一次性投入較大,但是總投資相對較少。采用集中式的前提條件是近期城市軌道交通路網規劃穩定,這樣運營控制中心的建筑面積才能預留的較合適,不浪費投資;另外,規劃中的路網投資方、經營方也須十分明確。其供電和環控系統設計可考慮多條線共用設備系統,利于系統資源整合、共享。集中式運營控制中心把城市未來幾十年的城市軌道交通線路集中到一處進行控制,其運營管理機構設置精簡,運營信息、人力資源和設備設施等可以高度共享,運營成本較低;在應急指揮時,能充分體現集中式設置的優勢,但其安全風險,如自然災害、恐怖襲擊等,將影響整個城市軌道交通控制中樞。

部分集中式模式也可稱為相對集中式,是由于網絡化運營協調和應急指揮需求產生后,在建設新的OCC時賦予其路網運營協調管理和應急指揮職能,因此它兼有分散和集中式的特點。之所以產生這種建設模式,往往是由于一個城市的軌道交通線路已經發展到一定數量和規模,在土地資源和系統搬遷等條件制約下,所采取的一種比較折中的方案。

因此,分散式、集中式和部分集中式建設模式各有利弊,不同城市采用的設置方式均有其不同的原因和合理性。國內外主要城市路網控制中心設置情況總結見表1。

3月21日，侍酒師畫報發表了一篇聲明，主要內容是關于2017年發布的《新晉WSET四級得主朱江 Marc：13歲開始喝酒的“壞孩子”，因為興趣從程序員轉做葡萄酒教育》一文撤稿，原因是來自WSET官方提供的消息證實朱江并沒有獲得WSET Diploma證書，而是偽造了WSET Diploma證書且以此資歷到處宣傳。

表1 各城市路網控制中心設置情況表

5 關鍵系統支撐

路網控制中心功能的實現離不開關鍵系統支撐,分析總結已建城市的系統運行經驗,包括但不限于下述九大系統：

1）信息傳輸和通訊網絡系統。路網控制中心作為城市軌道交通網所有運營數據的中心,承擔數據集中和分發的作用。為實現系統整體性的智能化管理,須在各線路之間構建一個高速、穩定的通信網絡,以便各線路子系統將其運行數據傳輸至中心,實現信息采集和數據交互。

2）數據匯集、處理、分析系統。路網控制中心集中了城市軌道交通網絡內的相關業務數據,而各線路子系統數據存在異構性,需要對數據進行集成,以滿足中心應用的要求。同時,由于數據量極其巨大,必須構建一個符合網絡特點的高效、合理的數據存儲、數據備份、數據恢復機制的分布式數據處理系統,以滿足日益增加的應用需求。

3）指令下達及指揮系統。針對突發事件,路網控制中心需要建立高效的指揮和指令下達系統,按科學的處置流程合理地實施應急預案,迅速排除事故,減少損失。

4）綜合顯示系統。用于顯示城市軌道交通ATS（列車自動監控）、SCADA（變電所綜合自動化）、CCTV（閉路電視）、AFC（自動售檢票）、FAS/ BAS（火災報警系統/環境與設備監控系統）等信息,為路網控制中心協調應急指揮提供現場的第一手資料,系統主要由綜合顯示屏、數據庫、工控機工作和系統應用軟件組成。

5）智能公務通信系統。該系統在各線路OCC、路網控制中心及其他業務機構設置終端,通過網絡提供通道,加強各中心、管理職能部門間的語音、可視交互、OA（辦公自動化）等的聯系聯通,提高辦公效率。

7）無線調度系統。本系統提供城市軌道交通路網內的無線調度工具,建立統一的無線調度頻點分配、功能規劃,實現全路網無線系統互聯互通,滿足移動指揮功能。

8）輔助決策系統。借助于FAS、BAS、ATC（列車自動控制）、AFC、網絡運行安全監控等系統的集成平臺和相關專業軟件系統,實現實時監督現場的狀況,遇緊急情況,自動或人工觸發專家分析系統及預案程序,完成指令下達、信息發布、整體聯動等功能。同時,在處理過程中,為了更好地為決策者提供現場處置信息,可建立 GPS/GIS（全球定位系統/地理信息系統）,實時定位搶修車輛以及掌握現場站點環境及周邊道路狀況等。

9）信息發布系統。信息發布系統主要分為對內和對外信息的發布,對內即是根據預案將必要的誘導信息發布到相關車載PIS（乘客信息系統）顯示屏、車站PIS顯示屏、車站動態信息屏、車站智能查詢屏等終端上顯示。對外則是主要通過衛星電視、地鐵電視、廣播、地鐵門戶網站等發布相關信息,對市民起到告知作用。

6 結語

本文主要探討了基于網絡化運營的控制中心在建設中會面臨的關鍵性問題,為了建立一個高效、經濟、科學的城市軌道交通路網運營指揮控制體系,各城市應隨著軌道交通線網的規劃與建設盡早規劃,穩步推進,并應結合各城市軌道交通建設和運營現狀,科學地設計和規劃基于網絡化運營的控制中心。基于網絡化運營的控制中心建設的實際方案應根據各個城市軌道交通的建設現狀、運營現狀、發展規劃、運營管理體制、建設時序、技術和管理水平、城市交通管理體系等,建立結構合理、功能完善、高效運行的運營指揮控制中心,最終目標是為乘客提供安全、舒適、快捷、方便的出行服務。

［1］ 應名洪.城市軌道交通網絡化建設與運營［M］.北京：中國鐵道出版社,2007.

［2］ 梁廣深.地鐵運營控制中心設計探討［J］.城市軌道交通研究, 2011（11）：23.

On Urban Rail Transit Operation Control Center Based on Network Management

Cai Jiani

With the rapid development of urban rail transit from single line to network operation,the construction of operation control center （OCC）based on network management is emerged.Being the entity shape of network operation,both the TCC （traffic control center）in Beijing and COCC （coordination and command center）in Shanghai are the inevitable results of urban rail transit network development.Starting from the theory of network operationsystemand based on the functional requirements of network operation control center,the physical construction mode of OCCin Chinese citiesis analyzed,the key elements in network OCC are summarized.This research will provide some references for the design and construction of metro network control center.

urban rail transit;network operation;operation control center

U 29-39

2013-01-25）