城市軌道交通智慧車站設施設備集約化布置方案研究

方迎利

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

1 引言

智慧車站是《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》指出的我國城市軌道交通高質量建設、智慧化發展重要方向之一，具備場景化、智能化、人性化等特點。智慧車站建設分為新建及既有車站改造2種情況，需要根據智慧車站的功能要求，細化其設施設備布局方案，以適應智慧服務、智慧管理需求。為提供更加全面、智能的專家式一體化應用功能，智慧車站設施設備布置應滿足多功能、集約化設置要求，以提高運營、客服和線路設備維保效率，進而提升線路運營的安全性和高效性。

目前，國內許多城市軌道交通紛紛開展智慧車站建設實踐。上海地鐵推出智慧車站服務，乘客可通過Metro大都會APP，實時查看各條線路的平均滿載率、列車車廂擁擠度等信息。深圳地鐵以14號線的建設項目為基礎，建立了基于建筑信息模型+地理信息系統（BIM+GIS）的城市軌道交通項目云平臺系統。廣州地鐵在21號線的天河站已有智慧化建設成果。但以上實踐多為針對運營管理中的痛點在既有車站進行的附加功能構建，對于如何在新建線路及車站中結合智慧車站功能要求進行車站設施設備集約化布置的研究較少。

為此，本文從智慧車站設施設備組成及功能需求出發，通過分析其集約化布置的必要性，采用設備集中、管理集中的模塊化布局理念，從云平臺及車站設施設備2方面提出相關布置方案，以期為促進城市軌道交通智慧車站的發展和實現提供參考和借鑒。

2 智慧車站設施設備組成及功能需求

2.1 設施設備組成

智慧車站是建設智慧城市軌道交通的重要環節，體現狀態感知、數據管控、自動診斷、業務閉環和持續進化等特點，由信息感知層、執行層、應用層3部分組成。

（1）信息感知層。該層包括通信、信號、空調、照明、消防、通風、供電、門禁、環境傳感、影像采集等具體設備，是保證智慧車站正常運轉的基礎設備，可為上層應用提供數據支撐。

（2）執行層。該層包括火災報警系統（FAS）、自動售檢票系統（AFC）、乘客信息系統（PIS）、站臺門系統（PSD）、視頻監視系統（CCTV），以及培訓、資產管理、辦公自動化、施工管理、生產管理等系統，為智慧車站的運行提供基礎環境及安全保障。

（3）應用層。該層為智慧車站運控系統，通過實施程序化、網絡化、可視化、標準化的智慧車站運控程序，并實現統一的終端業務展示，保障車站運行安全。

而實現智慧車站建設布局的關鍵點在于構建智慧車站運控系統，即采用系統化方法將各分散的自動化系統聯結為一個有機的整體，形成統一的數據采集、處理、共享、分析、挖掘平臺，實現城市軌道交通各專業系統之間的數據采集、信息互通、資源共享、高效聯動，促進各系統的協調配合，增強其應對各種突發事件的應變能力，提高其為乘客服務的水平。智慧車站運控系統可通過以下2種方式實現。

（1）獨立新建。即在綜合監控、通信、AFC、自動扶梯、安檢等各系統原有功能的基礎上，新增若干業務功能，并建設統一的智慧車站運控系統用于展現、監控、管理相關業務功能。新建系統的軟、硬件是獨立于綜合監控系統（ISCS）存在的。此方案需根據車站級、線路級智慧車站運控系統的不同需求設置相應的機房，并優化車站的建設布局。

（2）拓展原有ISCS功能。即利用原有ISCS資源，提升其硬件在數據計算和存儲方面的能力，將其升級為集數據采集、處理、共享、分析、挖掘功能于一身的一體化平臺，為運營生產、資源管理、乘客服務管理等提供基礎設施、軟件應用、載體、數據、信息安全、存儲等各方面的服務。此方案無需獨立部署新的硬件資源，新增功能所需空間少，僅需對原有ISCS占用空間進行優化。

2.2 功能需求

智慧車站主要有以下3種功能需求。

（1）智慧乘客服務。即提供高質量、人性化、精準化的服務，包括無感出行、智能掃地機器人、車廂擁擠度顯示、車廂溫度顯示、智慧app、車站電子導向屏、車站內各位置的綜合信息屏、站臺軌行區廣告信息屏、站臺門綜合信息屏、智慧廁所、站內指示投影、出入口動態投影等功能需求。

（2）運營生產支持。即提供精細化、高效化的智能應用，以支持運營生產，包括智慧安檢、客流分析預測、人員管理、環境在線檢測、人臉識別進入設備區、人臉識別過邊門、視頻分析聯動、智能開關站、能耗管理、應急管理、車控室一體化、智慧培訓等功能需求。

（3）智慧設備維保。即提供實時、全面、可靠的設備維護數據及維修方案，包含數字化運維、檢車線線上調度管理等功能需求。

3 智慧車站設施設備集約化布置的必要性

隨著城市軌道交通的建設規模越來越大，其基礎設施分散、網絡資源浪費、系統缺乏強有力安全保障、運維管理復雜的缺點也日益凸顯。為解決以上問題，智慧車站關鍵系統——智慧車站運控系統應采用云計算、虛擬存儲等技術統一構建計算、存儲、網絡資源。為此，應建設城市軌道交通信息管理云平臺，整合多個專業的信息，滿足虛擬化、彈性計算、高等級安全性等要求。云平臺的物理硬件采用二級（即線網級和車站級）建設方式，其中車站通過虛擬化技術，構建各自系統的虛擬機及數據中心。其弱電設備多、關聯性強、集成度高，對機房條件、供電、接地等均有要求，必須集約化布置以滿足上述要求。為使相關通信線纜及接口能夠可靠地發揮作用，還需要對設備的布置和安裝進行系統性、集約化的統籌安排。

此外，對車站機房內的ISCS、公安通信、AFC、專用通信等專業設備進行部分或全部整合，實施模塊化的集中設置，可以化零為整，有效節約空間、減少建設投資。

4 設施設備集約化布置方案

4.1 云平臺相關設施設備

由于智慧車站運控系統采用云計算、虛擬存儲等技術統一構建計算、存儲、網絡資源，因此應考慮在運營控制中心（OCC）集中建設線網級信息管理云平臺，由其數據中心承載和分配線網中所有相關系統的數據資源。目前，國內呼和浩特、武漢、深圳等城市已開始相關實踐。例如，呼和浩特市城市軌道交通建設管理有限責任公司按照中國城市軌道交通協會推薦的“13531架構”建設一朵云；深圳市地鐵集團有限公司建設工控云和管理云，統一進行數據信息管理。

除在OCC集中建設線網級云平臺外，還應在車站（場段）部署邊緣計算節點，以實現資源共享并保障車站（場段）的獨立自主運營，同時在云平臺數據中心設置車站（場段）級資源池，作為車站（場段）級節點的備用。

在硬件設備部署方面，傳統OCC設置存在以下問題：各線路硬件資源分散，設備和機房的利用率偏低；能耗過高；系統維護復雜、運維人員偏多；各系統數據相對獨立，難以實現資源共享。為解決上述問題，在建設云平臺時，應注意各系統數據的融合，統一布置機房，以提高設備利用率、減小機房面積、降低能耗和維護難度。根據測算，若單線建設數據中心需設置服務器70臺，若3條線共建數據中心需設置超200臺服務器，但如果采用云化部署則僅需設置云主機約50臺，節省硬件資源超過70%，在減小機房空間的同時，也降低了能耗及軟硬件維護、資產管理等成本。因此，線網級資源應基于云平臺部署。在每個車站級云節點可部署4面機柜，設置于其弱電設備機房內；在每個場段級云節點可部署6～7面機柜，設置于其弱電設備機房內。

對于不間斷電源（UPS）室的設置，云平臺主中心按照蓄電池后備時間120 min、容量雙機冗余2×250 kVA設置；備用中心按照蓄電池后備時間120 min、容量雙機冗余2×200 kVA設置。因此，云平臺主備中心UPS室應按照250 m2布置。

4.2 車站設施設備

車站是城市軌道交通運營管理體系中的最基本單元，智慧車站設施設備布置及建筑布局可按照以下方案進行優化。

（1）將原客服中心改造升級為智能客服中心。將票亭、票房售票機、乘客自助終端、智能咨詢終端、人臉注冊終端等設施進行集成設計，并可接入人工語音客服坐席，使智能客服中心具備票務辦理、信息查詢、乘客服務、人臉注冊等功能。為此，需升級既有車站服務器，使其滿足遠程音視頻交互、錄音錄像、地圖導航等多種功能需求。

（2）車控室布置在運營工區，安裝綜合后備盤（IBP）、列車自動監控（ATS）終端、ISCS終端、消防主機、電氣火災監控主機、應急照明疏散主機和消防電源監視主機等設備，以實現行車組織和消防監控，并設置值班站長和行車值班員。

（3）將原有的警務室、工作室、站長室、站務工作室等功能用房整合為綜合辦公室，以集中辦公區域、節約資源并便于管理。

5 結語

本文在分析智慧車站設施設備組成及功能需求的基礎上，提出集約化布置方案：在云平臺設施設備方面，主要考慮硬件設備及UPS的空間優化部署；在車站設施設備方面，強調資源及設備的集約化整合。相關布置方案在滿足智慧車站應集成人工智能、大數據、邊緣計算等先進技術的需求的同時，對車站空間、人群客流、設備數據等統籌考慮，可有效提升城市軌道交通車站的自動化和智能化水平，改善乘客出行體驗，提高車站人員工作效率。