城市轨道交通智慧车站设施设备集约化布置方案研究

方迎利

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

1 引言

智慧车站是《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》指出的我国城市轨道交通高质量建设、智慧化发展重要方向之一，具备场景化、智能化、人性化等特点。智慧车站建设分为新建及既有车站改造2种情况，需要根据智慧车站的功能要求，细化其设施设备布局方案，以适应智慧服务、智慧管理需求。为提供更加全面、智能的专家式一体化应用功能，智慧车站设施设备布置应满足多功能、集约化设置要求，以提高运营、客服和线路设备维保效率，进而提升线路运营的安全性和高效性。

目前，国内许多城市轨道交通纷纷开展智慧车站建设实践。上海地铁推出智慧车站服务，乘客可通过Metro大都会APP，实时查看各条线路的平均满载率、列车车厢拥挤度等信息。深圳地铁以14号线的建设项目为基础，建立了基于建筑信息模型+地理信息系统（BIM+GIS）的城市轨道交通项目云平台系统。广州地铁在21号线的天河站已有智慧化建设成果。但以上实践多为针对运营管理中的痛点在既有车站进行的附加功能构建，对于如何在新建线路及车站中结合智慧车站功能要求进行车站设施设备集约化布置的研究较少。

为此，本文从智慧车站设施设备组成及功能需求出发，通过分析其集约化布置的必要性，采用设备集中、管理集中的模块化布局理念，从云平台及车站设施设备2方面提出相关布置方案，以期为促进城市轨道交通智慧车站的发展和实现提供参考和借鉴。

2 智慧车站设施设备组成及功能需求

2.1 设施设备组成

智慧车站是建设智慧城市轨道交通的重要环节，体现状态感知、数据管控、自动诊断、业务闭环和持续进化等特点，由信息感知层、执行层、应用层3部分组成。

（1）信息感知层。该层包括通信、信号、空调、照明、消防、通风、供电、门禁、环境传感、影像采集等具体设备，是保证智慧车站正常运转的基础设备，可为上层应用提供数据支撑。

（2）执行层。该层包括火灾报警系统（FAS）、自动售检票系统（AFC）、乘客信息系统（PIS）、站台门系统（PSD）、视频监视系统（CCTV），以及培训、资产管理、办公自动化、施工管理、生产管理等系统，为智慧车站的运行提供基础环境及安全保障。

（3）应用层。该层为智慧车站运控系统，通过实施程序化、网络化、可视化、标准化的智慧车站运控程序，并实现统一的终端业务展示，保障车站运行安全。

而实现智慧车站建设布局的关键点在于构建智慧车站运控系统，即采用系统化方法将各分散的自动化系统联结为一个有机的整体，形成统一的数据采集、处理、共享、分析、挖掘平台，实现城市轨道交通各专业系统之间的数据采集、信息互通、资源共享、高效联动，促进各系统的协调配合，增强其应对各种突发事件的应变能力，提高其为乘客服务的水平。智慧车站运控系统可通过以下2种方式实现。

（1）独立新建。即在综合监控、通信、AFC、自动扶梯、安检等各系统原有功能的基础上，新增若干业务功能，并建设统一的智慧车站运控系统用于展现、监控、管理相关业务功能。新建系统的软、硬件是独立于综合监控系统（ISCS）存在的。此方案需根据车站级、线路级智慧车站运控系统的不同需求设置相应的机房，并优化车站的建设布局。

（2）拓展原有ISCS功能。即利用原有ISCS资源，提升其硬件在数据计算和存储方面的能力，将其升级为集数据采集、处理、共享、分析、挖掘功能于一身的一体化平台，为运营生产、资源管理、乘客服务管理等提供基础设施、软件应用、载体、数据、信息安全、存储等各方面的服务。此方案无需独立部署新的硬件资源，新增功能所需空间少，仅需对原有ISCS占用空间进行优化。

2.2 功能需求

智慧车站主要有以下3种功能需求。

（1）智慧乘客服务。即提供高质量、人性化、精准化的服务，包括无感出行、智能扫地机器人、车厢拥挤度显示、车厢温度显示、智慧app、车站电子导向屏、车站内各位置的综合信息屏、站台轨行区广告信息屏、站台门综合信息屏、智慧厕所、站内指示投影、出入口动态投影等功能需求。

（2）运营生产支持。即提供精细化、高效化的智能应用，以支持运营生产，包括智慧安检、客流分析预测、人员管理、环境在线检测、人脸识别进入设备区、人脸识别过边门、视频分析联动、智能开关站、能耗管理、应急管理、车控室一体化、智慧培训等功能需求。

（3）智慧设备维保。即提供实时、全面、可靠的设备维护数据及维修方案，包含数字化运维、检车线线上调度管理等功能需求。

3 智慧车站设施设备集约化布置的必要性

随着城市轨道交通的建设规模越来越大，其基础设施分散、网络资源浪费、系统缺乏强有力安全保障、运维管理复杂的缺点也日益凸显。为解决以上问题，智慧车站关键系统——智慧车站运控系统应采用云计算、虚拟存储等技术统一构建计算、存储、网络资源。为此，应建设城市轨道交通信息管理云平台，整合多个专业的信息，满足虚拟化、弹性计算、高等级安全性等要求。云平台的物理硬件采用二级（即线网级和车站级）建设方式，其中车站通过虚拟化技术，构建各自系统的虚拟机及数据中心。其弱电设备多、关联性强、集成度高，对机房条件、供电、接地等均有要求，必须集约化布置以满足上述要求。为使相关通信线缆及接口能够可靠地发挥作用，还需要对设备的布置和安装进行系统性、集约化的统筹安排。

此外，对车站机房内的ISCS、公安通信、AFC、专用通信等专业设备进行部分或全部整合，实施模块化的集中设置，可以化零为整，有效节约空间、减少建设投资。

4 设施设备集约化布置方案

4.1 云平台相关设施设备

由于智慧车站运控系统采用云计算、虚拟存储等技术统一构建计算、存储、网络资源，因此应考虑在运营控制中心（OCC）集中建设线网级信息管理云平台，由其数据中心承载和分配线网中所有相关系统的数据资源。目前，国内呼和浩特、武汉、深圳等城市已开始相关实践。例如，呼和浩特市城市轨道交通建设管理有限责任公司按照中国城市轨道交通协会推荐的“13531架构”建设一朵云；深圳市地铁集团有限公司建设工控云和管理云，统一进行数据信息管理。

除在OCC集中建设线网级云平台外，还应在车站（场段）部署边缘计算节点，以实现资源共享并保障车站（场段）的独立自主运营，同时在云平台数据中心设置车站（场段）级资源池，作为车站（场段）级节点的备用。

在硬件设备部署方面，传统OCC设置存在以下问题：各线路硬件资源分散，设备和机房的利用率偏低；能耗过高；系统维护复杂、运维人员偏多；各系统数据相对独立，难以实现资源共享。为解决上述问题，在建设云平台时，应注意各系统数据的融合，统一布置机房，以提高设备利用率、减小机房面积、降低能耗和维护难度。根据测算，若单线建设数据中心需设置服务器70台，若3条线共建数据中心需设置超200台服务器，但如果采用云化部署则仅需设置云主机约50台，节省硬件资源超过70%，在减小机房空间的同时，也降低了能耗及软硬件维护、资产管理等成本。因此，线网级资源应基于云平台部署。在每个车站级云节点可部署4面机柜，设置于其弱电设备机房内；在每个场段级云节点可部署6～7面机柜，设置于其弱电设备机房内。

对于不间断电源（UPS）室的设置，云平台主中心按照蓄电池后备时间120 min、容量双机冗余2×250 kVA设置；备用中心按照蓄电池后备时间120 min、容量双机冗余2×200 kVA设置。因此，云平台主备中心UPS室应按照250 m2布置。

4.2 车站设施设备

车站是城市轨道交通运营管理体系中的最基本单元，智慧车站设施设备布置及建筑布局可按照以下方案进行优化。

（1）将原客服中心改造升级为智能客服中心。将票亭、票房售票机、乘客自助终端、智能咨询终端、人脸注册终端等设施进行集成设计，并可接入人工语音客服坐席，使智能客服中心具备票务办理、信息查询、乘客服务、人脸注册等功能。为此，需升级既有车站服务器，使其满足远程音视频交互、录音录像、地图导航等多种功能需求。

（2）车控室布置在运营工区，安装综合后备盘（IBP）、列车自动监控（ATS）终端、ISCS终端、消防主机、电气火灾监控主机、应急照明疏散主机和消防电源监视主机等设备，以实现行车组织和消防监控，并设置值班站长和行车值班员。

（3）将原有的警务室、工作室、站长室、站务工作室等功能用房整合为综合办公室，以集中办公区域、节约资源并便于管理。

5 结语

本文在分析智慧车站设施设备组成及功能需求的基础上，提出集约化布置方案：在云平台设施设备方面，主要考虑硬件设备及UPS的空间优化部署；在车站设施设备方面，强调资源及设备的集约化整合。相关布置方案在满足智慧车站应集成人工智能、大数据、边缘计算等先进技术的需求的同时，对车站空间、人群客流、设备数据等统筹考虑，可有效提升城市轨道交通车站的自动化和智能化水平，改善乘客出行体验，提高车站人员工作效率。