城市軌道交通向智能化發(fā)展

通常所說的城市軌道交通智能運輸系統(tǒng)是指集成了先進的信息處理技術(shù)、通信技術(shù)、控制與系統(tǒng)技術(shù)、計算智能與決策支持技術(shù)等，以實現(xiàn)狀態(tài)感知、信息無縫傳輸、智能處理和共享為基礎(chǔ)，通過高效利用與城市軌道交通相關(guān)的所有移動、固定、空間、時間和人力資源，以較低的成本達到提高交通效率、保障安全、提高服務(wù)質(zhì)量和改善環(huán)境影響目的的新一代城市軌道交通運輸系統(tǒng)。其典型的特征是安全、高效、綠色、舒適和可持續(xù)。

2013年發(fā)展?fàn)顩r總結(jié)

1. 通信信號方面

通信系統(tǒng)是保障城市軌道交通安全、穩(wěn)定、高效、舒適運營的基本設(shè)施，可滿足城市軌道交通語音、數(shù)據(jù)和圖像等綜合業(yè)務(wù)通信的需要。信號系統(tǒng)是保證城市軌道交通行車安全的技術(shù)和設(shè)備，城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由列車自動控制系統(tǒng)（簡稱ATC）組成。

目前城市軌道交通的無線通信系統(tǒng)分為專用無線通信系統(tǒng)和公共無線通信系統(tǒng)。專用無線通信系統(tǒng)包含無線調(diào)度通信系統(tǒng)、列控信息車——地?zé)o線傳送系統(tǒng)、移動電視系統(tǒng)、公安無線、消防無線應(yīng)急系統(tǒng)、導(dǎo)乘信息及視頻監(jiān)控車——地?zé)o線傳輸?shù)取o線調(diào)度通信系統(tǒng)廣泛使用的是TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，越來越多的應(yīng)用對無線通信系統(tǒng)提出了更高的要求。目前基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)代表著世界城市軌道交通信號控制技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢，成為我國城市軌道交通信號系統(tǒng)的未來主流制式。中國大陸部分城市軌道交通使用了CBTC系統(tǒng)，如武漢地鐵1號線，上海軌道交通的8號線，北京地鐵（除1號線、5號線、13號線、八通線），廣州地鐵（除1、2、8號線）等。其中，國內(nèi)自主研發(fā)的CBTC系統(tǒng)陸續(xù)通過國際權(quán)威認(rèn)證機構(gòu)的SIL4認(rèn)證。這是目前功能安全完整性的最高等級要求，也是進入歐洲及國際市場的通行證。

2. 調(diào)度指揮方面

城市軌道交通系統(tǒng)的調(diào)度指揮控制中心是對城市軌道交通運營實行集中管理的所在地，凡與列車運行有關(guān)的各部門、各工種都必須在調(diào)度指揮系統(tǒng)的統(tǒng)一組織指揮下進行日常運輸生產(chǎn)活動。目前我國的調(diào)度指揮系統(tǒng)主要有TCC（Traffic Control Center）系統(tǒng)和OCC（Operating Control Center）系統(tǒng)兩種。OCC是一線一中心的管理模式，目前除北京外的國內(nèi)其他城市主要由OCC擔(dān)任城市軌道交通的列車調(diào)度指揮工作。即一條軌道交通線路由一個調(diào)度指揮中心控制，線路間的調(diào)度指揮互不影響，如廣州、成都、南京以及沈陽等城市軌道交通均采用這種基本的軌道交通指揮控制中心。鑒于北京市軌道交通線網(wǎng)密集程度高、乘客出行人數(shù)眾多等因素，構(gòu)建實現(xiàn)應(yīng)對多條線路、多運營主體的調(diào)度指揮系統(tǒng)十分必要，故“多線一中心”的TCC控制模式應(yīng)運而生。即在一條軌道交通線路由一個調(diào)度指揮中心控制的基礎(chǔ)上，設(shè)有控制全網(wǎng)的指揮中心，對全網(wǎng)的軌道交通線路進行全局性調(diào)度指揮。

為支持路網(wǎng)的運營協(xié)調(diào)指揮，在國家科技支撐計劃項目的支持下，北京交通大學(xué)和北京城軌路網(wǎng)指揮中心等單位自主聯(lián)合研制了面向城軌路網(wǎng)運輸組織與安全保障一體化決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)了客流預(yù)測分析、運輸能力計算、網(wǎng)絡(luò)列車運行計劃編制、運營安全綜合監(jiān)控預(yù)警、路網(wǎng)突發(fā)事件應(yīng)急處置等功能，并成功支持了北京城軌路網(wǎng)指揮中心信息中心和軌道交通指揮中心工程的順利建設(shè)，為成網(wǎng)條件下城市軌道交通運輸組織提供強有力的決策支持。

3. 綜合監(jiān)控方面

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)代計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的大型計算機集成系統(tǒng)。系統(tǒng)集成和互聯(lián)了多個地鐵自動化專業(yè)子系統(tǒng)，在集成平臺支持下對各專業(yè)進行統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的信息共享及系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制功能，為實現(xiàn)城市軌道交通運營安全保障及應(yīng)急管理提供信息化基礎(chǔ)。

為進一步提高列車運行的安全性和軌道列車的可用性，在國家“863”計劃的支持下，廣州地鐵與北京交通大學(xué)等單位成功研制了國內(nèi)首臺套城軌列車運行狀態(tài)全息化檢測、在途預(yù)警與應(yīng)急系統(tǒng)裝備，突破了軌道交通列車狀態(tài)全息化實時獲取與在途預(yù)警的技術(shù)障礙，提出了軌道交通列車運行狀態(tài)獲取傳感網(wǎng)優(yōu)化、多模信號檢測與評估、基于數(shù)據(jù)融合的嵌入式故障診斷、運營安全綜合監(jiān)控CMS-T、列車關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)評估與在途預(yù)警以及應(yīng)急聯(lián)動處置核心技術(shù)。形成了覆蓋列車走行、牽引、制動、輔逆等關(guān)鍵設(shè)備安全狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)化檢測的成套車載設(shè)備，以及列車運行綜合監(jiān)控預(yù)警、維修評估調(diào)度與應(yīng)急聯(lián)動地面系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了城軌列車的智能感知、智能診斷、智能跟蹤以及全壽命周期的管理，提高了城軌列車實時安全預(yù)防和主動維修能力，并在廣州地鐵的15列A型運營車輛上進行了規(guī)模部署。

4. 客運服務(wù)方面

客運服務(wù)方面除了傳統(tǒng)的自動售檢票系統(tǒng)，目前愈來愈重視乘客資訊系統(tǒng)PIS的建設(shè)和發(fā)展。

自動售檢票系統(tǒng)（AFC）采用全封閉的運行方式，以及計程、計時的收費模式。以非接觸式IC卡等作為車票介質(zhì)，通過高度安全、可靠、保密性能良好的自動售檢票計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成地鐵/輕軌運營中的售票、檢票、計費、收費、統(tǒng)計等票務(wù)運營的全過程、多任務(wù)自動化管理。目前包括軌道交通清分中心層、線路中央計算機系統(tǒng)層、車站計算機系統(tǒng)層、車站終端設(shè)備層、車票層五層架構(gòu)的AFC系統(tǒng)是目前國內(nèi)各城市的主流設(shè)計方案，在北京、廣州、上海等城市軌道交通中廣泛應(yīng)用。

乘客資訊系統(tǒng)在正常情況下，可提供列車時間信息、政府公告、出行參考、媒體資訊、廣告等實時多媒體信息；在火災(zāi)及阻塞、恐怖襲擊等突發(fā)情況下，提供動態(tài)緊急疏散指示，充分提高地鐵或輕軌運營總體服務(wù)水平和質(zhì)量。目前，各城市軌道交通所采用的乘客資訊系統(tǒng)在信息傳播及安全保障方面有突破性的改進：可以通過廣播、CCTV、互聯(lián)網(wǎng)、手機、短信等多種手段為乘客提供全程乘車指引及咨詢服務(wù)；可在列車上進行實時的信息傳遞及電視直播，列車行駛在隧道中地鐵控制中心也能為乘客實時輸送信息；在延誤或突發(fā)事件中，乘客可以通過液晶顯示屏了解實時信息并據(jù)此做出反應(yīng)。

2014年五大發(fā)展趨勢

1. 數(shù)字軌道交通

數(shù)字軌道交通是對軌道交通信息化的發(fā)展。數(shù)字軌道交通建設(shè)目標(biāo)一方面是實現(xiàn)軌道交通各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)字化和信息化，規(guī)范軌道交通基礎(chǔ)信息和動態(tài)業(yè)務(wù)信息共享交換方式，另一方面是建立軌道交通地理信息平臺為核心的軌道交通化服務(wù)與共享體系，最終實現(xiàn)軌道交通各系統(tǒng)間的系統(tǒng)充分共享，全面提高軌道交通資源綜合利用效率和展示服務(wù)水平。

2. 系統(tǒng)整合、資源共享和系統(tǒng)架構(gòu)的集中化

目前軌道交通信息系統(tǒng)眾多，存在資源重復(fù)、信息無法共享，各城市信息系統(tǒng)建設(shè)不規(guī)范。下一步修訂完善城市軌道交通信息化總體規(guī)劃，進行頂層設(shè)計，核心是要整合信息系統(tǒng)，構(gòu)建面向?qū)I(yè)的大系統(tǒng)；規(guī)范基礎(chǔ)信息及編碼，建設(shè)信息共享平臺；建立逐步趨于集中的信息系統(tǒng)架構(gòu)，建設(shè)雙活大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)災(zāi)難備份。

3. 主動安全保障

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的被動式安全保障已無法支撐軌道交通的安全運營和可持續(xù)發(fā)展，實施主動安全保障的先進技術(shù)和系統(tǒng)已成為軌道交通健康發(fā)展的前提和必要條件。長期的安全運營經(jīng)驗和深痛的事故教訓(xùn)，使行業(yè)內(nèi)形成了共識，提出了運營控制系統(tǒng)的自主可控、基礎(chǔ)設(shè)施安全隱患識別、移動裝備安全保障提升三大核心問題。三大核心問題急需解決。三大問題的逐步解決，既可滿足我國軌道交通高速度、高密度、高安全快速發(fā)展之急需，又可在工程實踐總體世界領(lǐng)先的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)安全保障技術(shù)的世界領(lǐng)先。

4. 運力資源全生命周期管理

軌道交通固定設(shè)施、移動裝備等運力資源的全生命周期管理是運力資源維護管理、降低運營成本、提供軌道交通競爭力的核心，建立靜動態(tài)履歷臺賬信息，重要故障及狀態(tài)維修信息、壽命預(yù)測與維修優(yōu)化決策支持信息系統(tǒng)，實現(xiàn)軌道交通所有資源的實時跟蹤，支持維修維護的實時狀態(tài)化、精細化和智能化。

5. 智慧軌道交通

智慧軌道交通就是要利用物聯(lián)網(wǎng)更透徹的感知、更全面的互聯(lián)和更深入的智能化三大特點，實現(xiàn)軌道交通智能信息的網(wǎng)絡(luò)化，進而在整個鐵路系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部以及合作伙伴之間實現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享，幫助鐵路系統(tǒng)提高服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)安全性、服務(wù)可靠性并節(jié)約成本。包括三層架構(gòu)：“軌道交通‘智能’物理基礎(chǔ)設(shè)施“、“智慧軌道交通全聯(lián)網(wǎng)”、“智慧管理、決策與指揮系統(tǒng)”，通過四個關(guān)鍵步驟：數(shù)據(jù)智慧采集、數(shù)據(jù)智慧融合、數(shù)據(jù)智慧挖掘和指揮決策，完成螺旋上升的智能信息處理過程，最終可以達到智慧軌道交通目的。