城市轨道交通车站资源集约化管理策略*

刘海东 卢萌萌 苏 鹏 安俊峰 王建军

(1.中国海洋大学环境工程学院， 266100, 青岛； 2.济南轨道交通集团有限公司， 250014， 济南；3.山东劳动职业技术学院， 250022， 济南∥第一作者， 正高级工程师)

车站集约化是要实现资源集约，资源集约是集约化车站的基本和前提。车站的资源可以包含建筑、设备系统、运营人力、运营耗材、数据、能耗、算法、算力、网络、存储、知识等。资源集约化是需要集合资源的优势，达到节约建设成本、节约运维成本、降本增效等目的。集约化车站需要通过提高资源品质、增加资源内容、资源集中及资源组合等方式的调整来实现，诚然也离不开新技术的应用。

集约化应具备真实性、增益性和可复制性。真实性要源自集约且回归到集约，从总体看真实地实现集约效果；增益性要在实现集约的前提下，不降低车站品质，并可以带来安全、高效、便捷、节约和舒适等有益成果，如节约建筑面积的同时，可以实现降低工程造价、降低能源消耗、减少设备数量、减少运维人员等某些优势，而不是为了集约而集约；可复制性，要避免特殊场景的个例应用，在成熟、稳定的前提下可在行业推广复制。

城市轨道交通生产系统众多，生产类型多样，系统的RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)指标仍需提升，具备融合、集成、节约的潜力。目前云平台、人工智能、大数据技术研究热度高，物联网、BIM(建筑信息模型)、手持终端的应用广泛，从技术上为资源集约提供了可行性。

1 车站资源集约化管理策略

1.1 提高资源质量

1) 动力照明系统集约化：实现设备用房综合利用，如可将站台门控制室和照明配电室进行整合；也可按照GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》，将照明配电室和应急照明电源室进行整合，使其同时成为消防应急照明和疏散指示系统专用房。

2) 环境监控系统集约化：采取节能策略，降低空调能耗。应用技术手段，减少冷却塔、地铁空调的占地面积，降低冷却机房面积。对于车站空调系统，如采用传统冷源方案，需要设置冷却水泵、冷却塔、冷却水处理装置及相关阀门，占地面积大，能耗高；如采用优化方案，蒸发冷凝机组设置在室外地面上，取消了冷却水泵、冷却塔及相应阀门和管道，减少了设备大端用房，适当减少了小系统机房，减少占地面积约45～60 m2，同时降低了能耗。

1.2 增加资源含量

1) 模块化技术：采用一体化和模块化的设计理念预置设备，实现模块化装配。可提高施工速度、减少资源和施工人员、集成建设耗材、降低施工难度。比如：模块化装配式机房主要由机柜、各弱电机电系统组成，占地面积小、机柜数量少，可快速部署，并能实现高效节能的目的；模块化装配式站台门，可降低施工难度、缩短施工工期；模块化装配式车辆由司机室、侧墙、底座、中间端等模块组成，可实现集约增效的目的。

2) 物联网和智能运维技术：采用物联网技术提高设备感知能力。通过加装传感器采集多类型数据，借助深度学习、机器学习等算法，计算得到设备健康度，实现故障预警功能，并逐步实现远程运维，改善现有的修程修制，以减少维修工作量。

应用到物联网的设备系统较多，每一个系统若都独立建立平台，则投资会很大，建议设置物联网集约共享平台。以风机设备为例，可以对数据、算法模型、组件、微服务等进行集约共享，在平台应用层可实现风机设备的PHM(故障诊断与健康管理)，实现区块链共享应用及信息追溯等功能，在AI(人工智能)算法层实现多个算法的集成应用，在IoT(物联网)层综合使用摄像头、声音、电流等多种感知手段，加强互联响应能力，同时通过该平台还可将风机系统资源共享给其他设备系统。一方面要实现技术的融合集成，如区块链、人工智能、PHM的融合，实现设备故障诊断能力提升，降低运维压力；另一方面，实现多维度的融合节约，比如通过摄像头、电流传感器的数据分析实现风机电机故障预警、风机扇叶缺陷检测、风机连锁风阀状态异常监控等多个功能，通过该平台能联动门禁系统，当有人进入设备房间，才启动照明，实现节约用电。

3) BIM和GIS(地理信息系统)：采用BIM技术，可降低施工期间的管线碰撞，减少返工，节约耗材；在运营期间，再结合智能运维技术，可实现可视化和自动巡检。在BIM中整合GIS，可实现数据信息的复用，提高系统分析诊断能力。

1.3 资源集中

1) 云计算和大数据技术：采用云架构可提高计算、网络、存储、安全等资源的利用率，减少设备数量。通过云计算技术可实现智慧车站计算单元、智能运维、综合监控系统(ISCS)、门禁系统和PIS(乘客信息系统)等的资源整合，1个车站可节约各类服务器约4～7台。采用热插拔、模块化、灵活组合的模式，可减少设备机柜数量、减少车站面积、提高资源复用率、提升数据资源的互用性、提高数据共享处理能力。采用大数据技术，可将车辆运维数据、新型创新应用(如电扶梯故障诊断、拥挤度等客流信息展示、站台门间隙探测等)的数据汇总在智慧车站计算节点，然后进行采集存储、边缘计算、运营检测、业务分析、数据处理、数据分析挖掘、微服务开发等。在这个过程中，如果弱电系统采用一体化机柜，数据可从终端感知层汇总到一体化机柜，打破了原一一映射格局，这会减少机柜数量和机柜占地面积，实现资源集约和数据融合驱动的目的。

2) 手持终端智能化：一方面要考虑系统之间的设备共享，另一方面要考虑手持终端集成更多功能。运营人员通过手持终端可便捷获知运营状况、环境等信息。将各个系统尽可能地集成在一个手持终端，可提高多专业运维能力。考虑将无线对讲电话功能集成融合在手持终端，提高手持终端的集约化程度。

1.4 资源组合

1.4.1 区域车控室设置方案

多个区域采用共享车控室方案，将原来系统功能集约到区域车控室，可实现对管辖范围内车站的数据监视、应急联动、故障报警等。将原客运组织、行车组织、施工管理等功能集中在区域车控室，可实现智能运维，进而提升运维管理能力；可实现区域车控室人员一专多能，并提升统筹管控能力、增强中心级的监控能力。

1) 将FAS(火灾报警系统)移动到站长室，IBP(综合后备盘)部分采取电子IBP的形式并将其移动到站长室或区域车控室，将信号、综合监控、CCTV(视频监控)、无线电话等系统的业务转移到区域车控室，通过软件权限配置可实现区域车控室监控多个车站。

2) 将原多专业工作站软件功能转换到手机APP，通过APP处理操作各项业务，并实现客运组织、行车管理，以及乘客服维护管理的数据展示、信息接受、任务派发、闭环控制、设备预警、故障定位和应急抢修等功能。

3) 配置增强型智能运维系统，实现远程运维，降低运维人员劳动强度。如一键开关站功能，通过运维系统完成站内自巡检、自启动和自处理等。区域车控室设置方案需要大数据分析技术、人工智能技术、设备全自动化技术等的支撑，有望在将来成为现实。区域车控室设置方案，可以节约车控室面积40～80 m2，并且实现了调度人员和车站值班人员资源的有效利用，提高了区域管控能力和资源集约，降低了运维成本。

1.4.2 功能区域车站布置方案

按照功能区域优化车站布局，按照管理用房的集中整合理念，分设设备房和管理用房，遵照人、设备的分离分设原则，优化布局，能够节约部分管线，降低部分能耗，同时可节约用房面积，减少线缆敷设数量和管线槽的数量，降低气体灭火等系统的容量。将站长室、交接班室、站务室、票务室整合为站务综合室1，将维护工班、安检休息室整合为站务综合室2，可节约土建面积为45～60 m2。把设备房间和管理用房分不同的区域进行整合设置，所需要的能耗、电量、管线量等都会减少。分开设置还可减少部分动力照明和气体灭火管线施工安装费用、后期的运维费用。

2 车站资源集约化管理应用案例分析

2.1 基于“城轨云”的设计规划实例

以某典型地下车站弱电系统为例进行分析。按照弱电系统的原设计方案，其弱电设备系统有信号系统、通信系统、综合监控系统、火灾自动报警系统、环境与设备监控系统、自动售检票系统、安检系统、车辆智慧运维系统、安防系统、民用通信系统和公安通信系统等，设备及电源房间均独立设置。基于“城轨云”平台方案，可以将弱电系统的设备及电源集成在1个房间，车站用房面积可节约25～40 m2。由此可以证明，通过采用“城轨云”平台节约车站设备房间面积是可行的。在减少设备用房面积的同时，也会带来相关其他效益，如：提高资源利用率，提高运营系统部署效率，减少机柜数量，减少施工难度，降低设备的能耗功耗和发热量，进而节约地铁车站的冷负荷电费、减少运维难度、减少运维人员数量、降低运维频次。

基于“城轨云”平台可同步研究多维度集约技术方案，减少车站基础设施投资，提高资源复用能力，具有显著的经济效益和技术优势。

2.2 云交自动化系统案例

在原方案下，综合监控系统、信号系统等都有单独的自动化系统平台。采用云技术方案，可以整合资源，实现各专业资源共享、信息互联互通；建立于统一的分层分布式网络、同一个系统体系之上，各个专业可以实现资源统筹调配、信息快速传递，进而实现各专业快速联动控制。

作为集成多专业数字化信息的云共享平台，超越了各独立系统运营和监控的局限性，通过将各个系统的信息进行统一采集、集中处理、分解、协议转换、分析，可提供最简便、直接又详尽的信息，辅助决策人员及时响应、快速决策。

以昆明轨道交通4号线为例。该线的综合运行管理平台系统，可称为云交自动化系统或者多专业综合的自动化系统，是融合所有以“终端-数据-采集-应用-挖掘”为模式子系统的综合系统平台，通过终端、数据、采集、挖掘达到协同、组织、管理、服务、运营等目的。该平台系统的核心设备为车站级智能控制一体机，是具有服务器、交换机、协议转换、编辑、软交换等功能的综合性设备，代替了原来的BAS(环境与设备监控)系统、群控系统、MCC(智能环控柜)系统等自带的PLC(可编程逻辑控制器)设备、交换机设备等。将各终端的处理单元横向虚拟化，组成基础设备云池，分布式上传数据；上层系统依靠统一的软件，实现集约搭建；数据采用大数据平台的多个智能组件进行处理。因此该平台系统具备系统高集成、节约土建面积、提高设备系统效益的特点。

多专业综合的自动化系统下，大数据平台汇总了各个终端设备的数据，能够实现快速整合；使用车站的综合一体柜，取消了多系统的多面柜子。更进一步，ISCS、AFC(自动售检票)系统、ACS(门禁系统)、PIS、PA(广播)系统和云计算节点都需电源，可考虑将所有电源室房间进行整合，这样可节约约30 m2建筑面积；结合云交自动化系统技术，可将弱电设备房间整合为综合弱电设备房间。同时，打破各专业限制，从资源整合角度出发，做好感知层数据的采集、汇总及整理；做好平台层的通用化与模块化方案；做好应用层的模块化、微服务化、容器化、可视化方案，使得系统之间的交互更加敏捷，数据可以复用，进而提高运营系统的处置效率、增强应急处理能力、便捷智慧运维实施，为降低运维成本打好基础。

2.3 济南地铁物联网和智慧运维集成系统探索案例

济南地铁基于AI、PHM、区块链等先进技术，以及结合IoT理念的机电设备智慧运维系统，构建了风机、水泵、空调等多设备的集成共享平台(见图1)。该平台集成了多传感器物联信息，如采集风机设备的振动数据、电流数据、风阀状态图像数据；集成了故障预警、寿命预测、健康评估等AI算法模型。济南地铁通过探索，旨在实现设备的全息感知、故障预警、在线监测等功能，进而实现远程运维、降低运维压力、减少运维成本。

3 结语

1) 做好顶层设计方案。从全过程和全生命周期角度考虑车站资源集约化管理策略，综合权衡各项指标的可行性。车站集约化的表征应包含减少车站面积、减少设备系统数量、集成节约设备系统、减少建设成本、减少运维人员等。

2) 系统设备供应商应加强新技术的研究，提高业务系统感知层、网络层、应用层的智能化程度，共同推进集约化车站建设。

3) 筹划运维生产模式革新。随着智能运维、云方案、弱电系统及机电系统的深度集成等相关技术的发展和应用，运营规则、维修规则和修程修制等都会相应发生变化，需要搭配相应的系统方案、维保方案和运维方案，并适当调整运营人员的组织模式，需要提前协调沟通，谋划规章制度建设。