董曉春

(南京地鐵集團有限公司， 南京 210000)

南京地鐵網絡化運營集中式控制中心設計研究

董曉春

(南京地鐵集團有限公司， 南京 210000)

根據城市軌道交通網絡化建設的發(fā)展，線網運營控制中心集中式構架設計，結合控制中心協(xié)調指揮應急處理功能，實現城市軌道交通網絡化運營管理、協(xié)調、資源共享，提高對突發(fā)事件的處理能力，確保軌道交通多條線路的列車安全、可靠和高效運行，對其運營過程實施全面的集中監(jiān)控和管理。分析網絡化運營條件下集中式控制中心的建設模式、功能布局，提出所需的關鍵設計需求。結合南京地鐵靈山控制中心工程方案設計實例，探討城市軌道交通綜合控制中心的功能布局、設計思路，實現軌道交通控制中心統(tǒng)一調度指揮、信息共享以及協(xié)調應急處理的綜合模式。

城市軌道交通； 控制中心； 網絡化運營； 南京地鐵

近年來，軌道交通作為服務城市中心與周邊新城、組團間的客運交通系統(tǒng)，因其可滿足快速、大容量、公交化的交通出行需求，促進城市間組團式空間結構形成，加速城鎮(zhèn)化建設，而得以迅速發(fā)展。目前，我國正處在城市化高速發(fā)展的重要時期，軌道交通網絡化具有與時俱進的意義。

我國各城市的軌道交通建設，從無到有，從有到多，逐步形成軌道交通線網。初期線路均以本線運營為主，因此很難實現統(tǒng)一的調度指揮和信息共享，不但不能充分發(fā)揮線網的優(yōu)勢，實現優(yōu)勢互補，而且一旦遇有突發(fā)事件也難以進行統(tǒng)一的協(xié)調處理。在城市軌道交通線網的建設過程中，控制中心作為運營管理的中樞，著重關注網絡運營的整體性、有效性、安全性，以及各線路運營的協(xié)調性建設，并在重大事件發(fā)生時具備協(xié)調、指揮應急處理的能力。目前，國內主要城市在軌道交通線網規(guī)劃時已對線網運營控制中心進行前期規(guī)劃[1]。

1 南京市軌道交通發(fā)展概況

根據線網規(guī)劃實施時序，目前南京地鐵已經開通了1、2、3、10號線及S1、S8等線路，南京市軌道交通已全面進入網絡化時期。為合理、有效地利用資源，實現南京軌道交通網絡化運營管理、協(xié)調和資源共享，確保軌道交通列車安全、高效運行，對其運營過程實施全面的集中監(jiān)控和管理，采用先進的管理手段提高南京軌道交通整體的運輸效率以及對突發(fā)事件的處理能力。本文針對南京地鐵控制中心的線網規(guī)劃、建設模式、功能布局、方案設計進行研究，探討城市軌道交通網絡化控制中心的設計思路，提升軌道交通控制中心統(tǒng)一調度指揮、信息共享以及協(xié)調應急處理的綜合效率[2]。

2 南京市軌道交通線網規(guī)劃

根據《南京市城市總體規(guī)劃(2007—2030)》中軌道交通規(guī)劃篇，2030年南京市的軌道交通將由17條線路構成617 km的線網[3]。

依據《南京市城市軌道交通第二期建設規(guī)劃(2015—2020年)》(見圖1)，“十三五”期間已批復11條線路，規(guī)劃建設的線路有1號線北延，2號線西延，3號線三期，4號線二期，5、6、7、11號線，9號線一期、10號線二期和S8南延線，總長度196.4 km。預計2020年，南京市公共交通占機動化出行量比例將達到65%，軌道交通占公共交通出行量比例達到45%[4]。

圖1 南京市軌道交通建設規(guī)劃(2015—2020)Fig.1 Nanjing rail transit construction plans(2015—2020)

3 控制中心物理建設模式分析

從國內外發(fā)展情況來看，軌道交通控制中心從物理位置規(guī)劃布局角度，主要分為分散式、集中式和區(qū)域集中式等3種建設模式[5]。

3.1 分散式

分散式即在每一條線路設置獨立的控制中心，每條線路的控制中心設在本線路某個車站周邊，系統(tǒng)及功能各自獨立。一方面負責該線的行車組織工作，同時也必須向網絡控制中心傳送信息，接受網絡控制中心的監(jiān)督，接收網絡控制中心發(fā)來的各種臨時指令。該方式的優(yōu)點是遇突發(fā)事件時影響小，線路間不會受到干擾，網絡控制中心也可正常工作；缺點是土建投資較多。

3.2 集中式

集中式即先獨立建立各線路的控制中心，在線網形成后，通過改建或新建方式，將相關各線的控制中心合并在一起，形成服務于多線路日常運營管理的控制指揮中心，同時處理各線的調度指揮和日常管理。該方式的優(yōu)點是集中辦公，便于領導集中管理。缺點是一旦遇有突發(fā)事件將會導致全市的軌道交通運行受到影響，涉及面廣；同時各線管理還是要靠本線控制中心進行管理，多線集中相互干擾較大。

3.3 區(qū)域集中式

按照線路相對集中、多線換乘等條件設置區(qū)域控制中心，服務于多線的日常運營管理，各線運營指揮中央控制室(OCC)獨立管理；網絡控制中心可與一個區(qū)域控制中心合建，網絡控制中心負責多個控制中心的管理與協(xié)調。該方式集中了分散式和集中式的優(yōu)點，有利于實現物理空間、人員與物力、管理體制與信息管理等方面的資源共享，賦予其網絡級的運營指揮協(xié)調與應急指揮的功能。

4 南京軌道交通控制中心的建設

南京地鐵根據當今計算機網絡、通信、信息技術的發(fā)展，結合南京軌道交通線網建設規(guī)劃和線路建設時序，以區(qū)域集中的方式分區(qū)域規(guī)劃了4個控制中心，分別為珠江路控制中心、南京南站控制中心、靈山控制中心和浦江控制中心，位于南京城區(qū)的4個方向。其中靈山控制中心結合4號線一期工程的建設選址于南京城東仙林片區(qū)靈山組團，緊鄰地鐵4號線靈山站，分別對4、7、8、13、14、S5、S6、預留等8條線路實現統(tǒng)一調度指揮、協(xié)調和信息共享，對地鐵運行的全過程進行集中監(jiān)控和管理，并充分發(fā)揮線網的優(yōu)勢，實現優(yōu)勢互補、網絡互聯(lián)互通、資源共享。建立網絡化系統(tǒng)，形成線網綜合控制中心的集中指揮管理構架，支持內部的信息化管理和外部的信息共享。發(fā)生緊急情況時，應急指揮中心(TCC)負責協(xié)調其他各控制中心及各運營主體，具有綜合監(jiān)視、多軌道線路多交通系統(tǒng)應急指揮、信息共享等職能。在非正常情況下，尤其是出現影響2條及以上線路的緊急災害情況時，具有應急預案處理能力，其應急資源管理、突發(fā)事件處理評估功能可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和可用性的要求[6]。

4.1 地鐵控制中心功能要求

《地鐵設計規(guī)范》中對控制中心的定義為：調度人員通過使用通信、信號、綜合監(jiān)控(電力監(jiān)控、環(huán)境與設備監(jiān)控、火災自動報警)、自動售檢票等中央級系統(tǒng)操作終端設備，對地鐵全線(多段或全線網)列車、車站、區(qū)間、車輛基地及其他設備的運行情況進行集中的監(jiān)視、控制、協(xié)調、指揮、調度和管理的場所[7]。

根據靈山控制中心的定位，結合南京現有的地鐵運營管理模式，為了充分發(fā)揮管理機構的能源調配作用及資源共享，減少管理層次，簡化操作程序，以高效、合理為目的開展了設計和建設，南京地鐵靈山控制中心具有如下功能：

1) 對全網列車運行、電力供應、車站設備運行、防災報警、環(huán)境監(jiān)控、票務管理以及乘客服務等運營全過程實行調度指揮和監(jiān)控；

2) 領導和組織相關線路下屬單位完成車站日常運營各項工作；

3) 作為全網的通信樞紐和信息交換中心；

4) 在緊急情況下成為組織搶修救災的指揮中心；

5) 具備遠期線路信息接入的預留條件。

4.2 控制中心功能布局

依據功能定位，靈山控制中心包含線路控制中心、應急指揮中心等基本功能。同時結合集團公司管理及下屬運營公司管理指揮辦公的需要，控制中心亦可包含公司總部辦公、運營公司指揮及生活配套用房等。

控制中心生產用房按基本功能劃分為運營操作區(qū)、系統(tǒng)設備區(qū)、運營管理區(qū)、維修區(qū)、輔助設備區(qū)等，其核心功能區(qū)域是運營操作區(qū)。

運營操作區(qū)設置運營指揮中央控制室 (OCC)、應急指揮中心(TCC)、參觀演示室、運行圖編輯室以及調度人員的工作休息配套用房。中央控制調度大廳是運營操作區(qū)的核心，為了得到最佳的可視效果，面積得到最有效的利用，中央控制調度大廳采用調度模擬屏集中布局、調度臺成扇形分布的方案[8]。

中央控制室的調度區(qū)域劃分通常存在按線劃分調度區(qū)和按調度性質劃分調度區(qū)兩種模式，見圖2、3。按線劃分調度區(qū)域為同一條線的行調、環(huán)調和電調集中布置在一起，以線為單位順次排列，是目前國內多數控制中心采用的布置模式，區(qū)域劃分明確，便于同一線路不同調度之間交流，控制中心中不同線路按不同建設規(guī)劃分期實施，便于大屏幕和調度臺的擴展，分期實施干擾較少。根據南京軌道交通線網規(guī)劃和建設規(guī)劃，4號線已通車，7號、S5、S6在近期實施。目前，以上線路作為單線進行管理，待遠期建成其余4條線路后，8條線路一并共享控制中心，實現全軌道交通線網功能?？紤]到各線路實施年限間隔較長，南京地鐵靈山控制中心采用按線并分近遠期劃分調度區(qū)域的布局模式[9]。

圖2 按線劃分調度區(qū)示意Fig.2 Schematic diagram of dispatching area

圖3 按調度性質劃分調度區(qū)示意Fig.3 Schematic diagram of dispatching area according to the characteristics of scheduling

5 南京靈山控制中心設計方案

結合以上分析，靈山控制中心按照規(guī)劃建設一次性實施的原則開展設計，建設規(guī)模滿足8條軌道交通線路的運營指揮以及相關設備管理配套用房的規(guī)模。

中央控制室運營操作區(qū)采用按線路劃分調度區(qū)域的模式，整體具備預留遠期線路發(fā)展條件，同時按近遠期規(guī)劃線路布局，近期容納4條線路調度區(qū)的能力，遠期4線調度區(qū)作為臨時會議區(qū)域使用。如圖4、5所示[10]。

鑒于本控制中心采用分線分專業(yè)的布局模式，除區(qū)域線路用房(ZLC)和中央清分(ACC)為集中布置模式外，通信、信號、PIS、綜合監(jiān)控等專業(yè)的設備及配套管理用房均考慮分線路布置，采用模塊化設計，塔樓每個標準層布置2條線路設備用房和配套工區(qū)，如圖6所示[11]。

圖4 8條線路的遠期平面示意Fig.4 Long-term plan of eight lines

圖5 4條線路近期平面示意Fig.5 Short-term plane of four lines

圖6 設備用房平面分線布置Fig.6 Layout of Equipment rooms

6 結語

結合南京地鐵靈山控制中心主要探討網絡化運營的控制中心在構架設計中的關鍵性問題。未來城市軌道網絡交通發(fā)展迅速，控制中心扮演軌道交通線網的中央協(xié)調角色，應根據線網規(guī)劃提前規(guī)劃全網絡化控制中心，充分考慮建設形式與規(guī)模，使其具有多軌道線路交通系統(tǒng)運營協(xié)調、應急指揮、信息共享、綜合監(jiān)視等職能，進行統(tǒng)一的應急指揮處理。隨著控制中心在我國城市軌道交通中的廣泛實施，上述的建設模式分析對建設軌道交通綜合控制中心和多條線路應急指揮設計具有積極的鑒借意義。

[1] 蔡佳妮.基于網絡化運營的城市軌道交通控制中心設置研究[J].城市軌道交通研究，2014，17(2)：14-18.

CAI Jiani. Research on the setting of urban rail transit control center based on network operation [J]. Urban mass transit, 2014，17(2)：14-18.

[2] 李曉紅. 城市軌道交通技術規(guī)范實施指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：19.

LI Xiaohong. Guide for the implementation of technical specifications for urban rail transit[M].Beijing:China Architecture & Building Press, 2009：19.

[3] 南京市規(guī)劃局. 南京市城市總體規(guī)劃(2007—2030)[G].南京，2007：41.

[4] 南京地鐵集團有限公司. 南京市城市軌道交通第二期建設規(guī)劃(2015—2020)[G].南京，2015：232-233.

[5] 曾小旭.劉慶磊.地鐵網絡化運營集中式控制中心架構方案研究[J].城市軌道交通研究 ，2016，19(4)：25-28.

ZENG Xiaoxu, LIU Qinglei.Research on centralized control center architecture of metro network operation[J]. Urban mass transit,2016,19(4)：25-28.

[6] 徐鑫.天津地鐵應急指揮中心功能需求探討[J].城市地理，2016(4)：107.

XU Xin. Discussion on functional requirements of emergency command center in Tianjin Metro[J].Urban geography, 2016(4)：107.

[7] 地鐵設計規(guī)范：GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014：8-9.

Code for design of metro:GB 50157—2013[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2014：8-9.

[8] 袁志宏.北京地鐵指揮控制中心優(yōu)化方案研究[J].都市快軌交通，2005，18(5)：43-46.

YUAN Zhihong.Research on optimization scheme of Beijing Metro command center[J].Urban rapid rail transit, 2005, 18(5): 43-46.

[9] 王謙.深圳地鐵一期工程行車控制中心設計的幾點思考[J].工程建設與設計，2006(3)：52-54.

WANG Qian.Thoughts on the design of traffic control center of Shenzhen Metro phase One Project[J].Engineering construction and design, 2006(3): 52-54.

[10] 梁廣深.地鐵運營控制中心設計探討[J].城市軌道交通研究 ，2011(11)：23-27.

LIANG Guangshen. Discussion on Design of metro operation control center[J].Urban mass transit, 2011(11): 23-27.

[11] 南京地鐵建設有限責任公司. 南京地鐵四號線一期工程控制中心設備安裝工程招標文件[G].南京，2014：331.

(編輯：曹雪明)

Design of Centralized Control Center for Nanjing Metro Network Operation

DONG Xiaochun

(Nanjing Metro Group Co., Ltd., Nanjing 210000)

The centralized architecture design, which includes the emergency command system, for the operation control center of the urban rail network is required to meet the demands arising from the expansion of urban rail networks on operation management, coordinated operation of urban rail transit networks and sharing of resources. The design aims to improve the ability to deal with emergencies and ensure the safety, reliability and efficiency of train operation for multiple rail transit lines, focusing on the comprehensive monitoring and management of the operation process. The key design requirements on construction mode and function layout of the centralized control center for rail network operation are proposed. The project of Lingshan control center for Nanjing Metro is studied to illustrate the ideas behind the design of the comprehensive control center in terms of the functions of the center.Keywords: urban rail transit; control center; network operation; Nanjing Metro

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.003

2016-06-30

2017-03-30

董曉春，女，本科，工程師，從事軌道交通建筑設計及軌道交通資源開發(fā)規(guī)劃設計的研究，dxc1190@163.com

重大項目: 南京市城市軌道交通4號線一期工程，江蘇省發(fā)展改革委，蘇發(fā)改設施發(fā)〔2013〕482號

U231

A

1672-6073(2017)03-0013-04