城市軌道交通建設弱電系統(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。探討當前及未來城市軌道交通弱電系統(tǒng)一體化設計必要性及可行性。弱電系統(tǒng)一體化設計將實現(xiàn)弱電各子系統(tǒng)間信息的互聯(lián)互通互換共享，提高設計效率，降低建設成本。
城市軌道交通的運營需要由一套完整的設備系統(tǒng)支撐。在建設模式中，這一整套設備系統(tǒng)由供電、軌道、車輛、機電、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)、民用政務通信系統(tǒng)等）、自動售檢票系統(tǒng)、旅客向導系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)眾多，接口復雜、運營維護工作量大。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，結合不同線路實際特點與需求，開展弱電系統(tǒng)設計，已成為城市軌道交通設計的新挑戰(zhàn)。既要努力創(chuàng)新設計方案，采用先進的前沿技術提高軌道交通運營效率，又要確保設計方案安全可靠，保障軌道交通運營運轉穩(wěn)定，是城市軌道交通建設設計者必須實現(xiàn)的設計目標。本文就當前及未來城市軌道交通弱電系統(tǒng)設計理念與思路做一探討。
1弱電系統(tǒng)一體化設計思路及可行性
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“云、大數(shù)據(jù)、智慧”等新技術接入城市軌道交通的新要求，城市軌道交通弱電系統(tǒng)設計等需要創(chuàng)新設計思路，調整管理方式，加大融合互通，形成弱電系統(tǒng)一體化設計。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測，從技術進步的發(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的應用將為弱電系統(tǒng)提供高速的網(wǎng)絡通道，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計團隊支撐下，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場線在一體化的弱電設計團隊支撐下，順利實現(xiàn)了全國首次160km/h及復雜無線環(huán)境下基于LTE的列車全自動駕駛。這些實踐為弱電系統(tǒng)一體化設計提供了有益的探索。面對新的技術需求，弱電一體化的設計團隊對全系統(tǒng)的系統(tǒng)架構方案頂層、中間層、基礎層等各個環(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，認真取舍，最終達到既保證方案的先進性，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)控設計人員、信號設計人員對各系統(tǒng)的安全性、可靠性進行了認真分析，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)設計方案。
2弱電系統(tǒng)一體化設計高效性
弱電系統(tǒng)采用一體化設計，原來各自為政的設計團隊得到了整合，原來大量不同設計團隊之間的接口變成了一個設計團隊內部的設計方案；一體化設計后，不同系統(tǒng)設計需求得到了整合，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，在設計階段，可減少接口方案的討論；在建設階段，可減少外部條件如房間、電源、環(huán)境的重復需求；在運營階段，可暢通信息傳輸?shù)耐ǖ溃嵘畔⒕C合利用的便捷度。從而較大提高設計效率，節(jié)省建設成本，降低運營維護成本。與傳統(tǒng)系統(tǒng)設計相比，弱電系統(tǒng)一體化設計的效率顯著提升。
3弱電系統(tǒng)一體化設計專業(yè)性
實現(xiàn)弱電系統(tǒng)一體化，必須做到弱電系統(tǒng)設計的一體化。這對設計者的組織進行重構整合提出要求。為了實現(xiàn)設計思路統(tǒng)一，技術方案最優(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)、旅客向導系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)的設計團隊有必要進行整合，實現(xiàn)互連互通互補，這對設計者的專業(yè)化提出更高要求。橫向看，各個子系統(tǒng)的設計者要在對新技術應用有了相當?shù)恼莆罩?，才可就本領域如何使用新技術與其他子系統(tǒng)互聯(lián)互通提出初步設計思路。同時，在同一軟件平臺上，各個子系統(tǒng)間的接口設計也需要重新安排，這就要求設計者對弱電系統(tǒng)的所有功能模塊和技術方案有全局性的把握?？v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)新一代信息化技術應用，對每位設計人員也提出新的挑戰(zhàn)。同時，設計者既要仔細關注新技術運營后對提高運營效率的幫助，也要論證新技術應用場景中對日常運營產(chǎn)生的新情況新問題；不但要了解新技術在本專業(yè)的應用，也要了解新技術應用對周邊子系統(tǒng)帶來的新變化。這些都需要設計團隊重新組織分工，不斷加強學習，及時開展研究論證，共同提升設計者的專業(yè)化水平。
4總結
為適應城市軌道建設自動化升級的需要，適應新一輪技術進步的發(fā)展趨勢，降低城市軌道交通的運營成本和設計成本，城市軌道交通弱電系統(tǒng)一體化設計創(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計院集團有限公司
