雄安综合交通枢纽智能化系统建设方案研究

赵耀， 冯敬然， 卢静， 秦柳

（中国铁路设计集团有限公司电化电信院，天津300308）

城市综合交通枢纽是指整合了铁路、公路、城市轨道交通等交通方式为一体的协同枢纽体系，为城市对外和城市内部的大型居民区及主要客源点提供集散与中转服务，是城市对外联系的桥梁和纽带。根据绿色交通、智慧交通、平台交通的发展方向，城市综合交通枢纽是实现旅客智能出行、智能换乘的重要节点，是一个城市服务水平和文明的示范窗口，综合交通枢纽从旅客服务、安全生产、运营管理、绿色节能等方面开展智能化建设，对提升旅客出行体验具有重要意义[1-8]。对综合交通枢纽智能化的具体需求进行分析，结合雄安综合交通枢纽涉及国铁、市政交通及城市轨道三大类交通换乘的特点，提出智能化建设方案并应用在雄安综合交通枢纽设计中。

1 综合交通枢纽监控系统建设现状

各地综合交通枢纽监控系统的建设方案有所差异，但均涵盖机电设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）、通信及其他相关监控系统，并通过综合监控系统进行集成或互联。

1.1 机电设备监控系统

BAS 主要实现对综合交通枢纽内机电设备的集中监控，监控对象主要包含环境与冷冻水及冷却水系统、热源及热交换系统、采暖通风及空气调节系统、给水及排水系统、自动扶梯、电梯及自动人行道系统、照明系统等。通过自动调节各类机电设备系统的工作状态，保障综合交通枢纽正常运行，为旅客提供良好、舒适的乘车环境。

BAS多采用直接数字控制器（DDC）或可编程逻辑控制器（PLC）等专用控制系统，一般采用管理、控制、现场3层组网方案，实现分布式系统集中监视操作和分散采集控制。

1.2 火灾自动报警系统

综合交通枢纽是人员高度密集的公共场所，为了保护枢纽内乘客及工作人员的人身财产安全，在综合枢纽范围内设置FAS。FAS进行火灾探测及报警，在火灾工况下对枢纽内的各类灭火系统、防烟排烟、防火门、电梯、消防应急广播、应急照明及疏散指示等系统实现联动控制，从而减少火灾风险、降低火灾危害。

FAS采用符合国家要求的消防专用设备，设置火灾报警控制器和消防联动控制器，通过控制总线连接各类火灾探测器、报警按钮、监视控制模块，实现系统探测、报警、联动控制等功能。

1.3 通信系统

（1）视频监控系统主要实现对综合交通枢纽内客运服务、安全检查区域、楼扶梯、垂直电梯、办公区等场所的视频采集，为工作人员提供相关场合的实时图像，具备视频存储、回放、显示等功能。视频监控系统由前端采集、视频分转发、存储、系统管理、用户终端等设备组成，通常采用网络摄像机，单独构建视频监控网络组网。

（2）广播系统为旅客提供引导、资讯、应急疏散等公共广播服务。

（3）综合显示系统为旅客提供引导及资讯信息。

（4）查询系统向旅客提供引导、资讯、公告等信息的查询服务。

（5）时钟系统为旅客及工作人员提供统一的标准时间信息。

1.4 其他相关监控系统

综合交通枢纽中通常还设置电力远动、能源管理、智能照明等子系统，对枢纽用电进行多方面的管理和监控。

（1）电力远动系统主要对配电所、变电所各类电力设施进行遥控、遥测、遥信，由监控中心主机、综保模块、远程终端单元（RTU）等组成。

（2）能源管理实现对电能的全方位动态监测并记录，由系统主机、数据采集器、监控仪表等组成。

（3）智能照明系统对照明设施进行控制，由主机和照明配电箱内的照明控制模块组成。

1.5 综合监控系统

综合监控系统是综合交通枢纽的机电设备综合自动化系统，通过将综合交通枢纽各类监控系统进行集成或互联，使各系统的数据纳入一个综合信息处理平台，提供各系统之间的业务关联和触发联动。

2 综合交通枢纽智能化需求分析

目前综合交通枢纽相关监控系统实现了机电设备、消防、电力、视频的监控，并为旅客提供了基本服务，但各类系统相对独立设置。虽然设置了综合监控系统实现对各类系统的集成，但主要以各系统的数据采集和集中展示为主，与智能化的需求尚有一定差异，监控的广度和深度有待加强，各类系统相对独立，导致硬件资源重复建设、数据信息共享程度低。同时，还缺乏基于对各类监控数据分析基础上指导生产运营的统一协调管理平台。

针对上述问题，结合综合交通枢纽运营实际情况和需求，工程建设应在智能旅客服务、机电设备智能控制、智能运维、应急管理等四大方面全面提升智能化水平，充分利用信息化科技成果，综合实现旅客候乘更便捷、调度运输更智能、信息共享更通畅、生产作业更安全更高效、环境更加绿色节能等总体目标，最终实现绿色交通、智慧交通、平安交通。

（1）智能旅客服务。通过将智能化技术引入旅客服务相关系统，可以有效提升综合交通枢纽的旅客服务和管理能力。例如，通过人脸识别技术快速辨识人物身份，与旅客服务相关系统结合，可根据旅客出行需求和出行习惯，精确地为旅客推送定制化的信息；引入各类服务机器人，提供更加灵活、主动的旅客服务功能；对枢纽的人流量进行实时监控及预测，为枢纽客运服务人员的工作组织提供支撑。

（2）机电设备智能控制。智能机电系统应实现统一的综合监控及管理功能，将机电设备监控、火灾自动报警等系统与电力相关监控系统、旅客服务相关系统集成为一个整体，实现更加快速、灵活的统一联动控制。例如在发生火情时，根据火灾地点及情况，智能化地实现对火灾自动报警、机电设备监控、电力监控等系统的统一管理，完成空调通风、室内给排水、电扶梯、智能照明等系统进入火灾工作模式。

将传统综合交通枢纽的机电设备监控、能源管理、环境监控等系统功能结合起来，使枢纽具备对环境、机电设备运行的完善感知和控制能力，进一步实现智能化节能控制。例如，利用枢纽环境数据分析旅客舒适度，结合各类机电设备运行状态信息，构建各类设备运行模式、车站环境、旅客舒适度之间的关系模型，使枢纽能够在满足旅客舒适度需求的基础上，自行调整照明、通风、空调等各类机电设备，使之运行在最经济的状态，实现枢纽的绿色环保。

（3）智能运维。对综合交通枢纽内各类设备的运行状态数据进行采集，分析各类设备固有参数、运行数据及行业数据，对设备的异常状态进行实时感知，预测机电设备使用寿命，提供运维计划，实现全生命周期管理及“状态修”的维护标准，达到智能运维水平，确保综合交通枢纽的安全、有序运营。

（4）应急管理。将各类系统融合进统一的应急管理平台，负责应急联动处理突发性公共事件。应急情况时对枢纽内设备设施统一调度，并对接上级应急管理平台，在应对突发情况的应急指挥中可迅速查询相关信息并进行关联，通过智能化的数据分析、事件库、关联展示等方式为工作人员提供辅助决策支持，通过与外部系统的互联互通实现多专业、高层次、跨部门的统一指挥协同行动，调动各种应急救援力量，提升综合交通枢纽的应急处置能力。

3 雄安综合交通枢纽智能化建设方案

雄安综合交通枢纽实现了国铁、市政交通及城市轨道三大类交通的换乘，其中市政交通相关工程包含出租车场、社会车辆及网约车场、公交车场、大巴车场。雄安综合交通枢纽的目标是打造“站城一体化、零距离立体换乘”的重要综合交通枢纽，作为各种交通节点的汇集，是雄安新区交通的中枢神经，具有客流量大、服务要求高、管理范围广、业务种类多、内外部接口多等特点。

为适应上述智能化需求，工程建设应着眼于增强监控能力、构建统一系统平台、增强信息共享能力、搭建基于数据互通的协调管理平台等方面，从具备可实施性的角度出发，开展雄安综合交通枢纽的智能化设计。

3.1 智能化系统构成

雄安综合交通枢纽智能化相关系统主要由专用通信、综合监控、其他智能系统3类组成（见表1）。

（1）专用通信系统由局域网、电话、无线通信、视频监视、综合服务管理系统（交通运行监测综合协调平台、广播、智能综合显示、自助求助及查询、门禁及巡更、智能运维管理、站内导航）、时钟、综合布线、车辆管理（出租车管理、大巴车管理、公交车管理、社会车辆管理）、电源及接地等系统组成。

（2）综合监控系统集成机电设备监控、火灾自动报警、机电设备智能运维等系统，互联或集成电力远动、智能照明等其他机电系统，实现对这些系统的统一监控、管理及各系统间的联动控制。

（3）其他智能系统主要包括能源数据采集、消防安全监控、给排水集中控制、垃圾气力输送、结构智能化健康监测系统等。

有别于综合交通枢纽传统的机电系统，雄安综合交通枢纽设置了交通运行监测综合协调平台、站内导航系统，视频监视系统中实现了智能感知功能，综合监控类增加了机电设备智能运维系统，电力、给排水、结构等专业设置了对应专业的其他智能系统。

（1）交通运行监测综合协调平台。该平台支持雄安综合交通枢纽内各交通管理部门的统一协调、调度、指挥，实现最优化的交通运行疏导，为雄安综合交通枢纽安全高效的交通运行提供信息化、自动化手段，实现旅客换乘便捷、协调调度智能、信息共享通畅的目标。交通运行监测综合协调平台功能架构见图1。

（2）智能感知。视频监视系统可实现智能感知功能，设置智能视频分析监控平台，为相关业务提供视频、图像等数据的高效接入、稳定存储、有效管理及共享服务。智能感知系统利用综合交通枢纽内设置的高清摄像机，实现人脸识别、客流统计、异常行为等智能视频分析功能。

表1 雄安综合交通枢纽主要智能化系统概况

图1 交通运行监测综合协调平台功能架构

（3）站内导航。旅客在车站内可通过移动终端接入互联网访问车站导航服务。

（4）智能综合监控。综合监控系统的特点在于集成并互联了更多的智能化系统，与能源采集、给排水集中控制系统、垃圾气力输送、结构智能化健康监测等机电智能系统设置互联接口。系统针对电、水、气等分项能源的全时动态能源数据采集，结合能源管理系统软件分析及控制功能，对能源数据采集得到的水表、电表和能量表的流量数据进行智能化监测及分析，对动力子系统和照明子系统进行智能化监测、分析及控制，实现能耗数据动态监测、能耗功能分析、报表统计、措施建议及图形展示等功能，实现被控设备的运行参数控制，实现枢纽内各能耗系统全能源链的实时全面监测和管理。机电设备智能运维系统采集各类机电设备运行信息，对各类机电设备和软件系统的运行状态进行7×24 h 不间断监测、巡检，运用大数据技术，实现机电设备全生命周期管理，实现运维“状态修”的维护标准。

（5）其他智能系统。

①消防安全监控系统。该系统将电气火灾监控和消防设备电源监控集成为1 套消防安全监控系统，把2 套不同功能的系统集成为1 个平台，采集各子系统的运行数据和报警信息，并与火灾自动报警系统互联互通。

②给排水集中控制系统。该系统主要负责枢纽内各类给排水设备的自动运行控制、状态监测和运行管理，与综合监控系统互联互通。

③垃圾气力输送系统。该系统以空气为动力经管网运输，将废弃物从建筑物运输到中央收集站，实现垃圾完全密闭收集与运输，满足垃圾分类输送功能，系统与综合监控系统互联互通。

④结构智能化健康监测系统。该系统通过实时采集、反馈结构物服役状况的相关数据，判断损伤的位置与程度，及时有效地评估结构的安全性，预测结构的性能变化并对突发事件进行预警，全面把握结构建造与服役全过程的受力与损伤演化规律，系统与综合监控系统互联互通。

3.2 智能化系统技术实现方案

在雄安综合交通枢纽构建统一的虚拟化云平台，使枢纽内综合监控与智能运维管理、交通运行监测综合协调平台、智能综合显示、自助求助及查询、门禁及巡更、智能感知、视频监控、车场管理等各类系统共享计算资源池、存储资源池、网络及安全等设备，实现硬件设备的整合，为数据共享提供基础条件。其中火灾自动报警、机电设备监控、广播、电话等系统由于自身设备特性，暂不纳入云平台。枢纽综合云平台总体架构见图2。

图2 枢纽综合云平台总体架构

结合雄安地区数据采集与汇聚、数据共享的相关要求，雄安区域信息化规划对雄安枢纽云平台提出了块数据平台建设需求。块数据是通过分布式导入、分布式数据存储、分布式计算处理，将传统条数据进行解构、交叉与融合的数据处理技术，便于更充分挖掘出数据的价值、实现数据综合应用［9-10]。云平台预留建设块数据应用的条件，随着雄安新区块数据建设意见的逐步明朗，将在综合交通枢纽的虚拟化云平台中扩展块数据平台的应用资源、存储资源以及块数据构建与分析软件。

下一步，将紧密跟踪雄安区域信息化规划的发布，通过追踪信息化系统的业务需求，将交通运行监测综合协调平台、出租车管理、大巴车管理、公交车管理、社会车辆管理、OA 办公等系统数据利用块数据平台进行跨行业融合，进一步按区域信息化规划，开发具备行为辨识、交通规划验证与优化、用户画像、供需分析等能力的智能化融合应用。

4 结束语

分析综合交通枢纽机电设备监控、火灾自动报警、专用通信系统、其他相关监控系统的应用现状，结合综合交通枢纽在智能旅客服务、机电设备智能控制、智能运维、应急管理等方面的智能化建设需求，对雄安综合交通枢纽构建智能化系统，包括交通运行监测综合协调平台、智能感知、站内导航、机电设备智能运维系统及其他智能系统，并设置统一的枢纽虚拟化云平台。系统方案可实现各类智能化系统的互联互通，为开展综合交通枢纽的物联网、大数据、人工智能等应用提供基础条件，并预留了扩展块数据应用的条件，后续随着区域信息化整体规划以及系统建设、运维需求的发展，将逐步完善各类智能化应用。