城市軌道交通建設(shè)弱電系統(tǒng)一體化探究

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摘要：城市軌道交通運營的設(shè)備系統(tǒng)中，弱電系統(tǒng)主要包括通信信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)等。探討當(dāng)前及未來城市軌道交通弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計必要性及可行性。弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計將實現(xiàn)弱電各子系統(tǒng)間信息的互聯(lián)互通互換共享，提高設(shè)計效率，降低建設(shè)成本。

關(guān)鍵詞：城市軌道；弱電系統(tǒng)；一體化設(shè)計

城市軌道交通的運營需要由一套完整的設(shè)備系統(tǒng)支撐。在建設(shè)模式中，這一整套設(shè)備系統(tǒng)由供電、軌道、車輛、機(jī)電、弱電等分系統(tǒng)組成。其中，弱電系統(tǒng)又由諸多子系統(tǒng)構(gòu)成，包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（含廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、有線傳輸系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、民用政務(wù)通信系統(tǒng)等）、自動售檢票系統(tǒng)、旅客向?qū)到y(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)眾多，接口復(fù)雜、運營維護(hù)工作量大。上海地鐵10號線、北京地鐵燕房線全自動駕駛模式的開通，開啟了城市軌道交通自動化運營的新階段，即城軌自動化2.0。與此同時，大量新課題應(yīng)運而生。如何運用5G、云平臺、智慧車站、智慧城軌、智慧運維、信息安全等新技術(shù)，結(jié)合不同線路實際特點與需求，開展弱電系統(tǒng)設(shè)計，已成為城市軌道交通設(shè)計的新挑戰(zhàn)。既要努力創(chuàng)新設(shè)計方案，采用先進(jìn)的前沿技術(shù)提高軌道交通運營效率，又要確保設(shè)計方案安全可靠，保障軌道交通運營運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，是城市軌道交通建設(shè)設(shè)計者必須實現(xiàn)的設(shè)計目標(biāo)。本文就當(dāng)前及未來城市軌道交通弱電系統(tǒng)設(shè)計理念與思路做一探討。

1弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計思路及可行性

從功能上看，城市軌道交通弱電系統(tǒng)可以說就是城市軌道交通的信息化系統(tǒng)。為適應(yīng)“云、大數(shù)據(jù)、智慧”等新技術(shù)接入城市軌道交通的新要求，城市軌道交通弱電系統(tǒng)設(shè)計等需要創(chuàng)新設(shè)計思路，調(diào)整管理方式，加大融合互通，形成弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計。弱電系統(tǒng)一體化需要打破弱電系統(tǒng)各個子系統(tǒng)間的信息孤島，實現(xiàn)各子系統(tǒng)間信息互聯(lián)互通互換共享。這不僅是當(dāng)前和未來軌道交通發(fā)展的現(xiàn)實需要，也具備現(xiàn)實可操作性?？梢灶A(yù)測，從技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢來看，云平臺可為弱電系統(tǒng)一體化提供資源支撐，5G和大容量有線通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用將為弱電系統(tǒng)提供高速的網(wǎng)絡(luò)通道，各個子系統(tǒng)信息軟件實現(xiàn)互聯(lián)互通或者整合至同一個軟件平臺上，從技術(shù)層面已具備可行性。實踐中，北京地鐵6號線在一體化的弱電設(shè)計團(tuán)隊支撐下，順利實現(xiàn)了全國首次綜合監(jiān)控系統(tǒng)與信號系統(tǒng)中列車自動監(jiān)控系統(tǒng)的融合；北京軌道交通大興機(jī)場線在一體化的弱電設(shè)計團(tuán)隊支撐下，順利實現(xiàn)了全國首次160km/h及復(fù)雜無線環(huán)境下基于LTE的列車全自動駕駛。這些實踐為弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計提供了有益的探索。面對新的技術(shù)需求，弱電一體化的設(shè)計團(tuán)隊對全系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方案頂層、中間層、基礎(chǔ)層等各個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，對新的功能需求方案系統(tǒng)整合，最大化發(fā)揮各系統(tǒng)的基礎(chǔ)優(yōu)勢，同時充分考慮系統(tǒng)方案的可行性。通過比較優(yōu)劣，認(rèn)真取舍，最終達(dá)到既保證方案的先進(jìn)性，又保證方案的可行性。以綜合監(jiān)控與信號系統(tǒng)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)融合為例，綜合監(jiān)控設(shè)計人員、信號設(shè)計人員對各系統(tǒng)的安全性、可靠性進(jìn)行了認(rèn)真分析，最終形成以行車指揮為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)的可靠性、安全性均高于原系統(tǒng)設(shè)計方案。

2弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計高效性

弱電系統(tǒng)采用一體化設(shè)計，原來各自為政的設(shè)計團(tuán)隊得到了整合，原來大量不同設(shè)計團(tuán)隊之間的接口變成了一個設(shè)計團(tuán)隊內(nèi)部的設(shè)計方案；一體化設(shè)計后，不同系統(tǒng)設(shè)計需求得到了整合，用房、用電形成統(tǒng)一的需求，節(jié)省了弱電系統(tǒng)用房用電的外部需求。弱電系統(tǒng)一體化，在設(shè)計階段，可減少接口方案的討論；在建設(shè)階段，可減少外部條件如房間、電源、環(huán)境的重復(fù)需求；在運營階段，可暢通信息傳輸?shù)耐ǖ?，提升信息綜合利用的便捷度。從而較大提高設(shè)計效率，節(jié)省建設(shè)成本，降低運營維護(hù)成本。與傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計相比，弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計的效率顯著提升。

3弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計專業(yè)性

實現(xiàn)弱電系統(tǒng)一體化，必須做到弱電系統(tǒng)設(shè)計的一體化。這對設(shè)計者的組織進(jìn)行重構(gòu)整合提出要求。為了實現(xiàn)設(shè)計思路統(tǒng)一，技術(shù)方案最優(yōu)化，信息接口互通，信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、旅客向?qū)到y(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)的設(shè)計團(tuán)隊有必要進(jìn)行整合，實現(xiàn)互連互通互補(bǔ)，這對設(shè)計者的專業(yè)化提出更高要求。橫向看，各個子系統(tǒng)的設(shè)計者要在對新技術(shù)應(yīng)用有了相當(dāng)?shù)恼莆罩?，才可就本領(lǐng)域如何使用新技術(shù)與其他子系統(tǒng)互聯(lián)互通提出初步設(shè)計思路。同時，在同一軟件平臺上，各個子系統(tǒng)間的接口設(shè)計也需要重新安排，這就要求設(shè)計者對弱電系統(tǒng)的所有功能模塊和技術(shù)方案有全局性的把握。縱向看，從底層的信息采集、邊緣計算到中間的高速有線傳輸網(wǎng)、高速無線傳輸網(wǎng)，再到頂層的云平臺、大數(shù)據(jù)新一代信息化技術(shù)應(yīng)用，對每位設(shè)計人員也提出新的挑戰(zhàn)。同時，設(shè)計者既要仔細(xì)關(guān)注新技術(shù)運營后對提高運營效率的幫助，也要論證新技術(shù)應(yīng)用場景中對日常運營產(chǎn)生的新情況新問題；不但要了解新技術(shù)在本專業(yè)的應(yīng)用，也要了解新技術(shù)應(yīng)用對周邊子系統(tǒng)帶來的新變化。這些都需要設(shè)計團(tuán)隊重新組織分工，不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，及時開展研究論證，共同提升設(shè)計者的專業(yè)化水平。

4總結(jié)

為適應(yīng)城市軌道建設(shè)自動化升級的需要，適應(yīng)新一輪技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢，降低城市軌道交通的運營成本和設(shè)計成本，城市軌道交通弱電系統(tǒng)一體化設(shè)計創(chuàng)新探索勢在必行。

作者:張鵬雄 李正濤 單位:北京全路通信信號研究設(shè)計院集團(tuán)有限公司