城市轨道交通网络智能化运营研究

目录摘要 1Abstract 2第一章前言 5第二章当前我国城市轨道交通发展的现状 61.1我国城市轨道交通发展的总体概况 61.2我国轨道交通的特点 71.3国内城市轨道交通发展趋势 8第三章城市轨道交通网络运营 103.1网络化运营的内涵 103.1.1列车的网络化运行 113.1.2车站的网络化运营 113.2打造网络智能化城市轨道交通的意义 113.3城市轨道交通网络运营安全影响因素 113.3.1技术设备 113.3.2网络的运输能力 123.3.3突发事件 123.4网络化建设的基本要求 12第四章城市轨道交通智能化运营管理平台建设 134.1应用的现状及特点 134.1.1各专业系统间缺乏智能化统筹协调 134.1.2各地发展情况差异较大 144.2智能化运营管理平台的设计与建设思路 144.2.1设计思路 144.2.2建设思路 15第五章城市轨道交通智能化发展 175.1城市轨道交通智能化发展现状分析 175.2发展目标 185.3城市轨道交通智能化的发展策略 195.3.1车票电子化信息查询服务 195.3.2车厢内公众移动通信、无线局域网系统 205.3.3智能运行管理系统 20总结 21参考文献 21致谢 23第一章前言城市化进程的加快带来了日益严峻的交通间题，城市轨道交通作为现代城市公共交通的一种，以其高效便捷、绿色低碳等优势，逐渐迎来了黄金发展时期。然而，轨道交通的作用不应仅仅停留在出行工具的单一功能上，智能化、信息化的创新理念应融入现代轨道交通的发展思路中去。2015年发布的《国务院关于积极推进“互联网+”行动指导意见》为轨道交通与互联网的融合发展提供了政策环境的支持。基于“互联网+”的城市轨道交通运作模式将有利于乘客便捷出行、资源合理配置、企业创新能力提升和运输市场的稳健运作。2012年以来的三年中，全球城轨交通年客运量超过10亿人次的城市，由11个增加到12个，新增的城市是深圳。这12个大都市中，北京位列榜首，年客运量33.87亿人次；上海名列第二，年客运量28.27亿人次；第三为首尔，年客运量25.59亿人次；之后是莫斯科、东京、广州、纽约、墨西哥城、香港、巴黎、伦敦、深圳。下表是2012-2014年全球主要城市城轨客运量表：第二章当前我国城市轨道交通发展的现状1.1我国城市轨道交通发展的总体概况上世纪五十年代我国城市轨道交通雏形初现，一直到九十年代经历了快速发展阶段。总体上讲，发展水平是稳步上升的。进入21世纪以来，中国城市化发展迅猛，居民出行需求增长快，随着国家的发展，国民也在变强，收入水平、以及个人素质也不断提高，因而居民对高质量的交通服务的要求开始提高，经济承受能力也在不断变强。目前为止，我国已有36个城市获批城市轨道交通建设规划，总里程达6500余公里。起步较早的北京、上海、广州和深圳等特大型城市，已基本形成轨道交通网络化系统，武汉、天津、成都、南京和重庆等城市也有了大的发展。不久的将来，城市轨道交通将成为人们不可或缺的出行方式。近年，我国城镇化水平日新月异。随着城市经济的不断发展，城市规模将不断扩大。城市轨道交通建设势在必行。到2020年，我国城市轨道交通投运线路长度将达到5737公里，新增长度达到704公里。预测到2020年全国城镇化水平将到达65%，具备建设城市轨道交通各方面条件的城市将逐渐增多，初步预计将达到55个。在项目实施上，我国现已积累了足够的经验，能够在短时间内、高效率地完成复杂、大型的基础设施工程项目。在轨道交通运营服务上，我国也具备相当的专业技术能力和经营模式，但随着乘客对于服务质量的要求不断提高这一现状，我们必须用发展的眼光，去处理和对待这一问题，以满足乘客需求为理念，以提供高质量服务为指导思想。我国在政策、人口与实施等方面的优势对城市轨道交通的成功发展起到重要的作用。但仅靠这些优势，不足以保证巨大的轨道交通投资会实现其目标，成为重要的交通网络。也不能保证轨道与其他交通方式能妥善的衔接、协调、和高效的运作。因此，我国城市不仅要能成功地建设高效的轨道交通工程项目，而且还要努力使轨道交通真正起到满足出行需求、改变城市面貌的作用、引导城市发展、缓解道路拥堵、节能减排，可持续发展的一个重要支柱。图12012-2018年我国城市轨道交通运营线路长度统计及增长情况1.2我国轨道交通的特点1、政府主导型；2、城市轨道交通正逐步形成网络化；3、城市轨道交通的类型多元化；4、车辆设计制造技术不断进步；5、积极开展城轨交通规范和标准制定工作。1.3国内城市轨道交通发展趋势（l）发挥轨道交通高速､快捷的特点，以大客运量的快速轨道交通为主体，再配合地面的常规公交，建立大､中､小3种客运量均衡的城市综合交通体系，以解决城市发展中的交通问题｡为适应不同客流的需求，城市中的快速轨道交通将突破原有的概念，朝多元化的方向发展｡（2）通过轨道交通的建设，进行沿线土地资源的联合开发利用，这不仅可以降低工程造价，而且也发挥了轨道交通最大的综合效益｡（3）探索和研究列车的小型化与轻量化，这不仅是轨道交通建设的发展趋势，而且可降低工程造价｡（4）科学技术的不断发展，促进了轨道交通系统中自动化程度的提高，包括列车的自动运行､自动控制等系统｡这些高科技的应用，也将使轨道交通系统的运行更趋安全､准点｡

第三章城市轨道交通网络运营3.1网络化运营的内涵当城市轨道交通规模发展到由若干条线路相互交错衔接，形成网状系统时的运营组织时，便称为轨道交通的网络化运营。根据其所提供的服务水平，可分为浅层次的网络化运营和深层次的网络化运营两种。当前我国各城市轨道交通的网络化运营均属于深层次，深层次的网络化运营不仅能实现运营列车在各条线路之间互联互通运行，还能实现车辆、信号等系统设备全线网的互联互通；不仅能够行驶站站停的普通列车，还可行驶大站快车；为了减少乘客下车换乘次数及换乘站的换乘压力，还可开行“快速”和“直达”的跨线列车。故深层次的网络化运营也可称为互联互通的网络化运营。它主要包含列车的网络化运行和车站的网络化运营两部分（见图3-1）。图3-1网络化运营的构成3.1.1列车的网络化运行通过开行不同交路和旅行速度的运营列车来满足“不同区段、不同时段、不同客流量”和“不同方向、不同旅行速度”的客运需求。如：采用跨线运行模式，乘客可以便捷直达目的地；采用快慢车运行模式，乘客可以快速直达目的地。3.1.2车站的网络化运营通过车站的站内客运设施和站外接驳设施，实现客流的换乘和集散，并与其他交通方式实现无缝衔接。站内客运设施主要指客运设施设备的通行能力和服务标准、客运设施的通行能力与列车运能的匹配以及车站的运营组织和管理。站外接驳设施主要包含客流与其他交通方式衔接设施的标准及其建设维护和管理。3.2打造网络智能化城市轨道交通的意义一是满足多样化服务需求，建设温馨城市轨道交通。针对夜间晚归乘客，目前有6条线路实现了周末和节假日延时运营服务过零点。针对残障乘客，有盲童领路天使团队，提供爱心通道+爱心接力的特殊服务。针对交通枢纽站外地乘客多、换乘乘客多的特点，组建了小煜流星轮服务团队，用两轮平衡车为代步工具，在9万平米的城市轨道交通站厅内为乘客提供高铁和飞机时刻问询、导乘等特色服务。这些特色化、差异化的服务举措，让市民乘客在出行中感受到城市的温度。二是提供多功能的互联网服务，给乘客更好的乘车体验。WIFI接入服务，实现了无线信号在城市轨道交通站台、站厅和车厢的全覆盖，是目前国内外同行中第一家。Metro大都会APP平台，与阿里、腾讯等知名互联网企业合作，推出便捷高效的扫码进出站服务，为乘客提供导乘、导读、导游、导购、导吃等服务。3.3城市轨道交通网络运营安全影响因素3.3.1技术设备技术设备的日常管理和维护直接影响着系统的运营安全和可靠性。只有各项技术设备协同可靠工作，才能保证列车安全高效地完成运输任务。城市轨道交通车站一般不设置配线，列车在车站正线上办理客运作业，如果一列车出现故障，将直接影响到后续列车的正常运营。因此，整个轨道交通系统的设备维护和管理是十分关键的。3.3.2网络的运输能力城市轨道交通系统的网络运输能力体现了运输效率。提高网络的运输能力，可以最大程度地满足乘客出行要求，安全高效地完成输送任务。特别是在客流高峰时段的运行延误，将导致更大的能力损失，严重影响城市轨道交通系统的运营稳定性和可靠性。因此，提高网络的运输能力减少列车的运行延误对提高系统运行的可靠性是很重要的。3.3.3突发事件突发事件的发生，将会造成重大的人身伤亡、财产损失以及运营中断，产生轨道交通运营的安全问题。所以必须建立健全的社会应急体系，加强应急管理工作。突发事件发生前的预防是突发事件管理的重点，预防是突发事件管理中最简便、成本最低的方法。各监测部门应健全监测、预测工作，及时收集各种信息，并对这些信息进行分析、辨别，有效觉察潜伏的危机。3.4网络化建设的基本要求1）网络建设标准化网络建设标准化可以提高建设速度、控制建设质量、减低建设风险、方便运营维护、控制建设投资。2）系统配置人性化系统配置人性化旨在改善网络系统环境，赋予网络文化内涵，提升网络服务质量，降低运营劳动强度。3）网络功能最优化网络功能最优化是网络建设的基本目标和要求，网络功能要保证系统运转安全、保持系统平衡、维持系统稳态、提高运转效率。4）资源利用集约化资源利用集约化可以有效利用城市土地资源，综合利用网络设施资源，集约利用管理维护资源，保证网络运营的可经营性。5）综合维修专业化综合维修专业化、社会化可以集约利用维修资源，实现综合维修社会化，提高维修维护质量，降低运营维修成本。6）网络成本合理化网络成本合理化重点着眼降低网络的全寿命周期成本，形成网络运营的良性循环发展。7）网络管理信息化网络管理信息化能够保障网络信息交互传递及时准确，提高网络运营管理效率，确保网络运转安全高效。8）网络效率最大化网络效率最大化主要是实现网络的最大运能，通过实现网络互联互通、高效管理以及合理运营，充分发挥网络效益。第四章城市轨道交通智能化运营管理平台建设4.1应用的现状及特点多年来，城轨交通运营ATO（列车自动驾驶系统）、AFC（自动售检票系统）等多种信息技术系统的成功应用，使得乘客的高效与安全出行得到了保证，减少了行车管理人员和一线服务的劳动强度，推动了行业的快速发展，但距离发达国家的智能化运营管理水平还有较大差距。4.1.1各专业系统间缺乏智能化统筹协调目前，全国各地的轨道交通运营管理企业普遍应用了一些有效的信息系统，如列车自动驾驶系统（ATO）、自动售检票系统（AECJ），综合监控系统（I}CJS）、综合安防系统（SAS）.乘客信息系统（PIS）等。虽然这些系统内部也有一些集成与互联，但是却缺少这些系统横向连接的综合信息平台。现有各专业系统只能分散独立的工作，而不能进行智能化的管理。在应急处置时，主要依靠的还是人为积累的经验和现场的人为判断，因此在处理的及时性、准确性方面存在较大缺陷。4.1.2各地发展情况差异较大部分城市部分线路已率先实现了列车的无人驾驶，并正在研究、设计适应线网特点集中管理、统一指挥的综合性智能化运营管理系统。其他部分二、三线城市的轨道交通建设及运营则还处于起步阶段。受其所处地域的经济、地理、人文等因素影响，其对轨道交通运营管理智能化平台建设重要性的认知还不够。或者虽然认识到重要性，但受建设运营成本的限制，短期内无法开展智能化运营管理系统的设计和应用研究，而只能简单地复制和模仿一线城市已有的成熟经验，凸显地区发展不均衡的特点。4.2智能化运营管理平台的设计与建设思路智能化运营管理平台是基于现代电子信息技术的轨道交通运输服务系统。其核心技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工程；以信息收集、处理、发布、交换、分析、利用为主要特点，为乘客、企业和政府提供多样化的信息服务。为使智能平台达到功能最优化和经济高效化，一般应事先广泛征集各专业专家意见，在科学进行顶层设计的基础上，推动智能平台的分阶段建设与应用。4.2.1设计思路图4-1智能化运营管理平台基本架构智能平台的基本架构应大致包含以下五个层面，如图4-1。第一层是空间规划层，通过数字化建模技术，对线路走向、站点位置、站点布局、设备设施位置等空间信息进行详细、准确的描述和建模。第二层是现场管理层，即在数字建模的基础上，对各专业设备设施进行现场权限设置和日常管理。如与乘客出行密切相关的自动售检票设备、信息发布显示设备、列车广播设备；与行车安全密切相关的信号系统设备、火灾报警系统设备、电力设备等，均应设置现场终端管理权限；并可通过系统随时观察、检测和采集设备状态，接受调度中心发出的操作指令。第三层是信息集成分析与处理层，要求平台具有标准、统一的接口管理体系，从而达到对各类子信息系统的紧密集成，通过智能管理平台来打破现有的纵向、不同系统间的信息隔离，实现横向信息共享和交流，为上层的指挥及决策奠定分析基础。第四层是业务融合层，通过加强和其他行业的数据共享和融合，积极拓展企业信息数据的外部价值，提升企业整体效应和轨道交通运营行业总体水平。第五层是智能化运营管理层，通过可视化的人机界面，最终展现对轨道交通运营管理信息和业务的融合，加快信息流动，实现信息共享、业务自动、管理智能的目标。4.2.2建设思路在具体的智能平台建设过程中，因各地运营管理水平差异较大，所以建设进度和方式也存在较大的不同。但总体上，由于目前多数城市的实际运营管理都具有按线运行、线网内相关线路综合协调管理的共性。因此，在智能平台的建设中应普遍考虑线路、区域及线网三个建设层次。具体来讲，线路层负责单线的日常运营管理，区域层则对同属临近区域，具有衔接换乘关系的几条线路具有一定的协调管理权限。线网层则一般统管该地轨道交通线网内所有运营线路的综合调度管理。目前在我国，具有区域层模式的城市如广州，由线路层直接接入线网层的城市如北京、上海。北京、上海等地均设置了全市统一的轨道交通运营管理中心。虽在系统构成规模、功能上有所不同，但基本上遵循了各线路信息上传至线网/区域管理中心的思路。其中综合调度中心对线路层的机电等系统一般只监不控，所以存在对线路间运行调整实时性较差的缺点。因此，建设更高水平监控一体化、应急联动化、调整智能化、价值最优化的管理平台是未来大势所趋。平台建设时，应以线路网络化运营为整体进行开发。通过配置不同的数据库、部署不同的应用功能，首先实现支持单一线路运营管理的基本功能。然后，在不改变系统整体结构的前提下，通过配置改变、系统和数据迁移，平滑过渡到线路网络化运营的高级模式。这种思路的优点是初期开发周期较短、成本较低且较为适合目前各地运营管理的实际需求。

第五章城市轨道交通智能化发展5.1城市轨道交通智能化发展现状分析近年来，随着经济建设目标的顺利实现和科学技术的飞速发展，城市轨道交通的建设已经争相被纳人政府工作的重点工作之中。要进一步提高轨道交通的发展水平，则要围绕乘客便捷出行，迎合快速发展的信息时代。轨道交通智能化是近年来的发展热点，我国轨道交通智能化发展已经从理论探索逐步过渡到实践应用的阶段。除了传统的车辆系统、供电系统、信号系统等，目前又加人了综合监控、自动告检票、无线通信等新系统，提高了地铁的运营服务水平和安全水平。随着互联网时代的发展，基于“互联网+”的轨道交通智能化是地铁系统立体化发展的基本方向。图5-1综合管理平台架构图目前，正在建设形成一个高效决策的城市轨道交通数据大脑和互联互通、信息共享的神经系统，初步取得了一些成效。一是城市轨道交通数据大脑。目前正在构建1+5的大数据平台，1是城市轨道交通云，5是基础设施、网络运营、企业管理、公共服务、网络安全等5个数据中心。下一步，将在大数据基础之上构建人工智能（AI），逐步实现大客流管控、车站服务、行车指挥、设施设备等方面智能化管理。二是综合运用现代传感技术和失效模式自动判别等，实现设备互联和在线监测。通过对车辆、信号系统、供电系统、隧道、桥梁等实施在线检测监控，构建智能化检测能力，为提升设施设备的安全可靠性提供保障。5.2发展目标目前，基于“互联网+”的城市轨道交通智能化发展目标主要是拓宽互联网在轨道行业的应用渠道。利用互联网、大数据、云计算等信息技术手段，充分发挥互联网企业和运输企业的积极性，加以政府的正确引导，优化地铁运营组织方式，提供多元化产品，更好地满足乘客的多元化需求。公众可以利用自己拥有的移动终端和地铁公司提供的互联网手段享受到互联网时代带来的便利出行体验。5.3城市轨道交通智能化的发展策略图5-2综合管理平台设备连接图5.3.1车票电子化信息查询服务目前，全国铁路客运系统已经实现了网络告票系统的建设，道路客运也实现联网售票系统的建设，推动了实名制长途客车等电子客票的使用。就城市公共交通而言，目前各大城市均不同程度地推出了公交查询等手机应用软件，充分满足了公众对移动终端信息查询量大、依赖性高的要求。作为城市功能公共交通运行的一种，轨道交通应充分完善信息服务平台，实现实时、多样化的信息发布、查询及反馈功能。乘客可以通过手机等移动终端平台，实时查询列车班次信息，网络购票，完成导航、票务、支付的“一站式”服务。除此以外，"P+R'’的停车场位置、车位数查询，地铁周边购物消费、休闲娱乐项目查询等衍生服务也一并集成到轨道交通的车票电子化信息查询系统中，充分实现各类交通信息的开放共享，打破信息的不对称。地铁运营企业也可通过平台发布各类信息，例如班次临时调整、地铁活动项目等，分析乘客需求，合理配置资源，加强与其他交通方式的对接，全面提高交通管理能力。5.3.2车厢内公众移动通信、无线局域网系统传统地铁的吸引力主要体现在其便捷、高效上，而在出行方式选择众多的今天，轨道交通要继续保持并加大客流吸引力，则需要在不断提高乘客乘车舒适性上下功夫。目前来说，公共交通是普通上班族的首选出行方式，尤其是在北上广等大型城市，不管是通勤，还是节假日出行，乘客都将在地铁等公共交通上花费掉大量时间，而手机往往就成为乘客打发漫长无聊时光的必备工具。目前，地铁车厢内已经具备了移动通信的功能，满足了乘客的通信要求。除此以外，为地铁乘客提供无线局域网的高速宽带互联网接人服务，能进一步提高轨道交通系统的智能化、信息化。同时，地铁无线WiFi的应用还应考虑到高峰时期的稳定性要求，逐步打造公众满意的车厢网络环境。这样也可吸引大量乘客，避免客源流失造成的能源浪费。5.3.3智能运行管理系统车票电子化查询服务和车厢内公众移动通信、无线局域网系统都是从乘客角度出发提供的发展策略，就运营企业而言，智能的运行管理系统是智能化发展的重要途径。完善交通管理控制系统是基础，改变传统的信号系统，采用ATC的列车控制模式，全面提升调度指挥和运营管理的智能化水平；全面加强列车的自动化编组，稳步推进轨道交通的自动驾驶，实现列车的场内自动作业等是智能运行管理的重要阶段。发展到轨道交通的成熟阶段，则需要增强交通规划、投资、建设等领域的信息化支撑能力，完善轨道交通决策支持系统，利用大数据时代的优势，充分利用云计算的途径，采集和挖掘乘客出行的特征和规律，加强对轨道交通规划建设、布局更新、政策制定的决策支撑，拉动轨道行业的经济增长。总结关于互联网思维与城市轨道交通发展的结合研究，目前的成果尚不明显，因此需要政府、轨道交通运营企业、互联网企业的多方通力合作，共同开发出适合轨道交通发展的互联网产品。本文通过经验总结和实践探究提出的轨道交通智能化发展策略尚且单一浅显，车票电子化信息查询服务、车厢内无线局域网、智能运营管理系统的研究尚停留在理论研究和设想阶段，系统的架构和实际的运用还需依靠多方力量的支持，从而进一步提高城市轨道交通的服务水平，建成高水平、智能化、人性化的轨道交通新系统。

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