智能化，城市軌道交通未來發(fā)展方向

本刊記者/曹銀平

智能化，城市軌道交通未來發(fā)展方向

本刊記者/曹銀平

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師 毛宇豐

毛宇豐（1960-），男，教授級(jí)高工，畢業(yè)于浙江大學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器工程系測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)化儀器專業(yè)?，F(xiàn)就職于廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，任副總工程師、院資深設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)地鐵弱電系統(tǒng)、控制中心工藝、車輛基地工藝、車站工藝、線網(wǎng)維修工藝、線網(wǎng)各線路之間各機(jī)電系統(tǒng)專業(yè)接口協(xié)調(diào)等技術(shù)工作。

智能化是近年來城市軌道交通發(fā)展的熱點(diǎn)，目前我國軌道交通的智能化建設(shè)已從探索階段進(jìn)入實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用階段，特別是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、無線通信等新興技術(shù)的發(fā)展，為城市軌道交通不斷走向智能化提供了技術(shù)支撐，相信城市軌道交通智能化建設(shè)將大有可為。本期記者專訪了廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師毛宇豐，請(qǐng)他談?wù)劤鞘熊壍澜煌ㄖ悄芑陌l(fā)展現(xiàn)狀以及未來趨勢(shì)。

發(fā)展中的城市軌道交通

城市軌道交通智能化是指通過提升自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化程度，從而進(jìn)一步提升自動(dòng)化和智能化的程度，提高自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、可靠性，提高全局及整體的自動(dòng)化水平，在提高服務(wù)能力和服務(wù)水平的同時(shí)，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員配置數(shù)量，降低人工成本。

毛宇豐立足城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展，向記者介紹說，支撐一條地鐵線路正常運(yùn)行的機(jī)電系統(tǒng)主要包括：車輛、通信、信號(hào)、供電、軌道、給排水和消防等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)缺一不可。目前地鐵底層的機(jī)電系統(tǒng)正不斷地向智能化發(fā)展，已出現(xiàn)了一些智能化的控制系統(tǒng)，如智能照明系統(tǒng)、智能疏散導(dǎo)向系統(tǒng)、智能低壓系統(tǒng)、智能馬達(dá)控制系統(tǒng)。隨著地鐵運(yùn)營服務(wù)水平和安全要求的不斷提高，地鐵逐步增加了一些新的系統(tǒng)，主要有：綜合監(jiān)控、自動(dòng)售檢票、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、乘客信息、傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、集中告警、民用通信、公安和消防通信、通風(fēng)和空調(diào)、扶梯和電梯、屏蔽門、防淹門、門禁等系統(tǒng)。近年來又在積極引入地鐵互聯(lián)網(wǎng)信息查詢系統(tǒng)、WIFI無線上網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了地鐵的自動(dòng)化、信息化和智能化的水平。

據(jù)毛宇豐介紹，通信系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控、廣播、專用通信、公務(wù)通信、乘客信息等信息系統(tǒng)已逐步納入整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，從而改變了以往自動(dòng)控制系統(tǒng)只面向?qū)嶓w對(duì)象的情況，并開始面向信息系統(tǒng)、甚至是向虛擬對(duì)象延伸，自動(dòng)化系統(tǒng)與信息化系統(tǒng)在功能上正在向融合的方向發(fā)展。這些智能化新系統(tǒng)在地鐵行業(yè)的廣泛應(yīng)用，將為城市軌道交通邁入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代奠定基礎(chǔ)。

毛宇豐告訴記者地鐵信息化與智能化面向的對(duì)象主要是以下兩個(gè)方面：

（1）上層系統(tǒng)是面向操作人員（包括控制中心調(diào)度、車站值班員、維修和管理人員），面向全局的信息化與智能化，也包括實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化和智能化的輔助決策、統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)估和報(bào)表等。上層的信息化未來也可同時(shí)面向市民和乘客，可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢地鐵的相關(guān)信息。目前地鐵信息化與智能化的具體表現(xiàn)形式主要有：綜合監(jiān)控系統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)和線網(wǎng)（應(yīng)急）指揮系統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)等。決策支持系統(tǒng)主要用于在事故或緊急事件情況下，為操作員提供指導(dǎo)和幫助。它通過預(yù)先輸入的處理規(guī)程和邏輯分析，自動(dòng)發(fā)出恰當(dāng)?shù)牟僮鹘ㄗh，協(xié)助操作員做出正確的決策。同時(shí)也可避免或減少操作員因心理緊張出現(xiàn)誤操作，可在一定程度上規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，避免對(duì)地鐵安全產(chǎn)生影響，是系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制功能的重要手段。

（2）底層系統(tǒng)是面向機(jī)電設(shè)備監(jiān)控對(duì)象（或環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象），是面向單一系統(tǒng)或單體設(shè)備局部的信息化與智能化。比如：智能照明系統(tǒng)、智能疏散導(dǎo)向系統(tǒng)、智能低壓和智能馬達(dá)控制系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能探頭、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的智能化攝像頭、廣播系統(tǒng)針對(duì)背景環(huán)境條件進(jìn)行廣播等。以智能馬達(dá)控制系統(tǒng)為例，采用智能控制模塊以后，增加了對(duì)馬達(dá)的檢測(cè)信息和智能化分析，對(duì)馬達(dá)的狀態(tài)進(jìn)行全面的診斷和分析，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警，這不僅有利于實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修，由以往計(jì)劃維修向狀態(tài)維修的方向發(fā)展，還針對(duì)今后人力資源和成本不斷增加的情況，有利于減少人員降低人工成本。

另外他補(bǔ)充道，目前城市軌道交通基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采集的信息已經(jīng)基本足夠確保城市軌道交通運(yùn)營的安全，只是如何更好的運(yùn)用這些采集的信息，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化程度，還需進(jìn)一步努力，為減員增效創(chuàng)造條件。

軌道交通走向智能化之挑戰(zhàn)

聊到我國城市軌道交通智能化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，毛宇豐直言，近些年，我國城市軌道交通行業(yè)發(fā)展非?？?，但是設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工和運(yùn)營等方面有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才非常短缺，宏觀的指導(dǎo)和規(guī)范跟不上發(fā)展情況。城市軌道交通的規(guī)劃、建設(shè)和設(shè)計(jì)與國家的宏觀發(fā)展（人口發(fā)展、城市化發(fā)展和老齡化發(fā)展）戰(zhàn)略還需要進(jìn)一步對(duì)接，在列車運(yùn)力、車站規(guī)模、樓扶梯數(shù)量等方面做好充分預(yù)留，避免線路開通不久就出現(xiàn)飽和的情況。另外一些系統(tǒng)和設(shè)備普遍“大馬拉小車”，不僅能耗驚人，還花費(fèi)大量的錢財(cái)大規(guī)模的應(yīng)用一些不解決問題的“能源管理系統(tǒng)”，被一些域外編制的規(guī)范牽著鼻子走。

他坦言我國整體軌道交通行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與國外還存在一定差距，并詳細(xì)介紹了目前我國軌道交通智能化建設(shè)方面存在的一些普遍性問題：

首先是業(yè)主管理水平存在較大的差距。運(yùn)營方不能提出完整的系統(tǒng)要求和功能需求給建設(shè)方，建設(shè)方往往不懂運(yùn)營，很多建設(shè)管理人員沒有學(xué)過自動(dòng)化系統(tǒng)或沒有從事自動(dòng)化系統(tǒng)的工程經(jīng)驗(yàn)，只能粗放管理。如一些系統(tǒng)按照豪華配置，但只實(shí)現(xiàn)簡單功能。自動(dòng)化系統(tǒng)屬于計(jì)量系統(tǒng)，目前全國的城市體軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)在投入運(yùn)營時(shí)幾乎都沒有做過計(jì)量標(biāo)定就驗(yàn)交了，這是相當(dāng)危險(xiǎn)的事情。

其次是設(shè)計(jì)單位水平存在較大的差距。設(shè)計(jì)單位的人員對(duì)運(yùn)營也不了解，很多設(shè)計(jì)人員沒有學(xué)過自動(dòng)化系統(tǒng)或沒有從事自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從其它專業(yè)轉(zhuǎn)做自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，無法深入到自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，對(duì)一些監(jiān)控對(duì)象的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)提不出清晰的要求，導(dǎo)致通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)視和控制功能都可以實(shí)現(xiàn)，但調(diào)節(jié)功能幾乎無法實(shí)現(xiàn)。究其原因，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配置普遍“大馬拉小車”，脫離實(shí)際應(yīng)用，如系統(tǒng)調(diào)試時(shí)先做靜態(tài)平衡，將富余的能力（靠變頻器降頻和關(guān)閉閥門開度）“先平衡掉”，對(duì)平衡不了還富余的部分，擔(dān)心變頻低燒風(fēng)機(jī)不允許再調(diào)節(jié)，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡和調(diào)節(jié)，實(shí)際運(yùn)行能耗驚人。另外，運(yùn)行的方式和策略不合理，沒有與當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候條件相關(guān)聯(lián)，實(shí)際運(yùn)營導(dǎo)致自己創(chuàng)造熱源，自己再處理熱源，不僅運(yùn)營能耗非常高，還會(huì)加快軌道交通隧道內(nèi)部環(huán)境的破壞及降低設(shè)備的使用壽命。

第三，自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與建設(shè)、施工、運(yùn)營相互脫節(jié)。設(shè)計(jì)怎樣設(shè)計(jì)，建設(shè)就怎樣管理，運(yùn)營也不敢調(diào)整和改變，與國內(nèi)的冶金、電力和化工等行業(yè)的自動(dòng)化水平存在較大的差距，迫切需要其它先進(jìn)行業(yè)輸入人才和經(jīng)驗(yàn)。另外還存在自動(dòng)化系統(tǒng)非常先進(jìn)，自動(dòng)化的程度不斷提高，但人員配置沒有減下來，缺乏為政府減輕財(cái)政負(fù)擔(dān)降低成本的動(dòng)力。因此，需要建立一套評(píng)價(jià)體系，行業(yè)內(nèi)部需要評(píng)比，以便激發(fā)各方改進(jìn)的動(dòng)力。

展望軌道交通未來發(fā)展

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)作為軌道交通面向乘客的首要窗口，其未來發(fā)展將對(duì)軌道交通智能化實(shí)踐產(chǎn)生重要影響，毛宇豐從小處著眼，向記者詳細(xì)介紹了其未來的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)支付媒介從以往僅限于IC卡，將開始向增加手機(jī)移動(dòng)支付、二維碼、微信及支付寶等多種支付方式方向發(fā)展，為乘客提供更多的便利。另外，因支付方式對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高，這就要求自動(dòng)售檢票系統(tǒng)必須向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)的方向發(fā)展，這也符合線網(wǎng)指揮中心對(duì)自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的要求。地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）線網(wǎng)清分中心系統(tǒng)已經(jīng)開始向云計(jì)算方向發(fā)展，目前正處于招投標(biāo)及工程實(shí)施階段，預(yù)計(jì)很快就會(huì)投入使用。

由于地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）在客流來源、車站換乘量、大客流預(yù)測(cè)及車站外大客流估算和精確性方面存在一定的局限性，需要借助其它的信息手段解決，因此個(gè)別城市開始研究基于移動(dòng)通信的地鐵客流信息采集技術(shù)，利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信息來分析推算動(dòng)態(tài)客流實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)地鐵客流量的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，其將會(huì)作為一種新興的客流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段，成為各種交通信息關(guān)聯(lián)的橋梁。 這方面國內(nèi)已經(jīng)有部分城市地鐵在多方合作研究，配合地鐵的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）引導(dǎo)地鐵車輛、公交車輛調(diào)配、換乘，優(yōu)化運(yùn)行，減少交通擁堵、調(diào)配運(yùn)力，減少等待的時(shí)間等。

為了進(jìn)一步改善自動(dòng)售檢票系統(tǒng)車站終端設(shè)備閘機(jī)的性能，閘機(jī)扇門將由剪式扇門逐步的向新式拍打門的方向發(fā)展。配新式拍打門的閘機(jī)具有安全可靠、人性化、占用空間少、響應(yīng)速度快、順向開啟有利于提高通過能力、機(jī)構(gòu)簡單、維修方便、能耗低、投資和維修成本低等優(yōu)勢(shì)，這將成為今后閘機(jī)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

毛宇豐還從新興技術(shù)領(lǐng)域闡述了城市軌道交通未來的智能化發(fā)展，他舉例說，基于移動(dòng)通信的交通客流信息采集技術(shù)，可以利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信令信息來分析推算動(dòng)態(tài)客流實(shí)時(shí)情況、交通實(shí)時(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)地鐵和地面交通人流量的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。目前已在美國、歐洲等國家得到論證和推廣，國內(nèi)深圳也在實(shí)際運(yùn)用，其作為一種新興的動(dòng)態(tài)交通客流探測(cè)和預(yù)測(cè)手段，充分利用了現(xiàn)有的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，將推動(dòng)整個(gè)交通智能化的發(fā)展。未來還將通過各種交通信息化和智能化的發(fā)展，推動(dòng)各種交通的有序銜接，從而推動(dòng)整個(gè)交通的高效運(yùn)作和發(fā)展。

他談道，要實(shí)現(xiàn)各種交通有序銜接和匹配，需要建立大交通觀念，建立城市各種信息的互聯(lián)互通和信息共享，智慧城市、智慧交通和智慧地鐵相互依托和銜接，公共交通應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)以智慧地鐵為主導(dǎo)，智慧接駁各種交通，進(jìn)而建立大交通體系。軌道交通各種監(jiān)控和信息化系統(tǒng)的信息將作為智慧城市和智慧交通的重要組成部分，與各方實(shí)現(xiàn)共享。

據(jù)毛宇豐介紹，世界各國先進(jìn)城市軌道交通在向列車無人駕駛和車站無人值守或少人化值守的方向發(fā)展，另外也有國家城市軌道交通在逐步向全天候24小時(shí)運(yùn)營方向發(fā)展。這些運(yùn)行模式都對(duì)城市軌道交通的自動(dòng)化、信息化和智能化建設(shè)提出了更高的要求?！盁o人駕駛系統(tǒng)國外有大量的應(yīng)用和多年的使用經(jīng)驗(yàn)，目前國內(nèi)北京、上海、廣州都有相關(guān)項(xiàng)目案例投入使用，說明這項(xiàng)技術(shù)是成熟和可行的，今后會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大和推廣應(yīng)用的范圍，相信這將對(duì)城市軌道交通的運(yùn)營管理模式、思想觀念產(chǎn)生非常大的影響?！泵钬S表示。

此外，毛宇豐認(rèn)為未來城市軌道交通的發(fā)展還將基于提高乘客服務(wù)水平、提高安全防護(hù)水平及提高運(yùn)營管理效率等各方面需求的考慮，新的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)（如乘客無線上網(wǎng)、乘客求助及報(bào)警、感溫光纖、電器火災(zāi)和剩余電流、智能導(dǎo)向、智能安防和安檢系統(tǒng)、運(yùn)營輔助維修等系統(tǒng)等）將會(huì)越來越多地引入城市軌道交通，城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)將進(jìn)一步擴(kuò)大集成和互聯(lián)的范圍，整合相關(guān)系統(tǒng)的信息，以便滿足城市軌道交通智能化發(fā)展的高要求。

工業(yè)和信息化部印發(fā)貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》行動(dòng)計(jì)劃（2015-2018年）

為貫徹落實(shí)黨的十八屆五中全會(huì)精神，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)融合發(fā)展，拓展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)空間，提高發(fā)展質(zhì)量和效益，根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，工業(yè)和信息化部研究制定了《工業(yè)和信息化部關(guān)于貫徹落實(shí)<國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見>的行動(dòng)計(jì)劃（2015~2018年）》，希望各部門單位結(jié)合實(shí)際制定配套政策措施，積極探索新方法、新路徑，營造良好環(huán)境，抓好貫徹落實(shí)。

行動(dòng)計(jì)劃的總體目標(biāo)為到2018年，互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合進(jìn)一步深化，制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平顯著提高。兩化融合管理體系成為引領(lǐng)企業(yè)管理組織變革、培育新型能力的重要途徑；新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合步伐進(jìn)一步加快，工業(yè)產(chǎn)品和成套裝備智能化水平顯著提升；跨界融合的新模式、新業(yè)態(tài)成為經(jīng)濟(jì)增長的新動(dòng)力，培育一批互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合示范企業(yè)；信息物理系統(tǒng)（CPS）初步成為支撐智能制造發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，形成一批可推廣的行業(yè)系統(tǒng)解決方案；小微企業(yè)信息化水平明顯提高，互聯(lián)網(wǎng)成為大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的重要支撐平臺(tái)；基本建成寬帶、融合、泛在、安全的下一代國家信息基礎(chǔ)設(shè)施；初步形成自主可控的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。

行動(dòng)計(jì)劃詳細(xì)闡述了兩化融合管理體系和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)推廣行動(dòng)、智能制造培育推廣行動(dòng)、新型生產(chǎn)模式培育行動(dòng)、系統(tǒng)解決方案能力提升行動(dòng)、小微企業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新培育行動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)行動(dòng)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)支撐能力提升行動(dòng)七大行動(dòng)規(guī)劃。并明確了強(qiáng)化組織保障、改革體制機(jī)制、創(chuàng)新財(cái)稅支持、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、加強(qiáng)國際合作五大保障措施。