馬映坤

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引 言

我國(guó)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，當(dāng)前已有多個(gè)城市運(yùn)營(yíng)超500 km的城軌線網(wǎng)。超大規(guī)模的線網(wǎng)使得指揮控制模式復(fù)雜度驟然加大，多地城軌受限于數(shù)年前較少的線網(wǎng)規(guī)模規(guī)劃，如今面臨既有指揮控制中心空間飽和、算力飽和、預(yù)留不足，難以承載近期、遠(yuǎn)期新建線路，亟待建設(shè)新的控制中心。

中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)于2022年8月發(fā)布了中國(guó)城市軌道交通綠色城軌發(fā)展行動(dòng)方案，方案提出推進(jìn)“云、數(shù)、網(wǎng)、安、智”等新一代信息技術(shù)與綠色低碳業(yè)務(wù)深度融合，以智慧賦能節(jié)能降碳關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)助力城軌交通綠色低碳、高質(zhì)量發(fā)展[1]。方案對(duì)建設(shè)規(guī)劃提出開(kāi)展雙碳和綠色城軌專(zhuān)項(xiàng)論證，突出節(jié)約和高效利用資源能源、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化共享和系統(tǒng)規(guī)劃清潔能源結(jié)構(gòu)[2]。顯然線網(wǎng)線路的弱電生產(chǎn)系統(tǒng)（如綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)以及安防系統(tǒng)等）將更多地承載于線網(wǎng)云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)等平臺(tái)之上，城市軌道交通行業(yè)向著更信息化、智慧化方向高質(zhì)量發(fā)展。在智能建設(shè)的同時(shí)，各地也在建設(shè)新的控制中心以期實(shí)現(xiàn)軟硬件匹配，從運(yùn)營(yíng)端、建設(shè)端2個(gè)方面實(shí)施節(jié)能增效推動(dòng)綠色城軌的實(shí)現(xiàn)。而云平臺(tái)的應(yīng)用將給土建基礎(chǔ)建造帶來(lái)多大的經(jīng)濟(jì)效益，也為行業(yè)所關(guān)注。

本文以調(diào)研所得某市既有運(yùn)行控制中心（Operation Control Center，OCC）建成后的指標(biāo)為依據(jù)，分析了控制中心弱電用房不同的整合方式以及整合效果，旨在為各地新建控制中心的弱電用房設(shè)置方案提供依據(jù)。

1 某市城軌建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 線網(wǎng)及控制中心建設(shè)概況

某市當(dāng)前已開(kāi)通12條線路，在建5條線路，并規(guī)劃了2030年5條普線及3條市域線。當(dāng)前采用全網(wǎng)指揮中心和應(yīng)急中心+區(qū)域控制中心的控制中心設(shè)置模式，已建成3處區(qū)域集中式控制中心，一座線路控制中心。

S控制中心集中負(fù)責(zé)1～4號(hào)線的運(yùn)營(yíng)指揮調(diào)度；線網(wǎng)清分中心、制票中心、線網(wǎng)指揮中心的災(zāi)備及復(fù)示系統(tǒng)（兼做應(yīng)急指揮中心）也設(shè)置于本控制中心。

Z控制中心集中負(fù)責(zé)5～8號(hào)線的運(yùn)營(yíng)指揮調(diào)度；同時(shí)，市線網(wǎng)指揮中心、含線網(wǎng)門(mén)禁授權(quán)中心也設(shè)置本控制中心大樓內(nèi)。

X控制中心分為2期建設(shè)，一期已建成，已接入10號(hào)線一期工程、17號(hào)線一期、18號(hào)線一期二期，未來(lái)18、19號(hào)線貫通運(yùn)營(yíng)，將合用大屏及調(diào)度臺(tái)；二期工程擬接入13、27、30號(hào)線，大廳及設(shè)備房已經(jīng)完成土建預(yù)留，機(jī)電系統(tǒng)及大屏尚未開(kāi)始建設(shè)，本控制中心還建設(shè)有線網(wǎng)清分MLC系統(tǒng)的主中心和制票中心。

9號(hào)線采用自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，線路控制中心設(shè)在WQ車(chē)輛段。

1.2 OCC設(shè)備用房及管理用房設(shè)置現(xiàn)狀

控制中心各線路按運(yùn)營(yíng)及生產(chǎn)需求分別設(shè)置設(shè)備類(lèi)用房（各系統(tǒng)設(shè)備室、電源室）、管理類(lèi)用房（綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)管室、通信網(wǎng)管室、信號(hào)網(wǎng)管室、通信值班室、信號(hào)值班室、打印室、ATS/DCS工區(qū)儀器儀表及工具室、培訓(xùn)演示室、ATS/DCS工區(qū)備品庫(kù)、信號(hào)工區(qū)辦公室等）以及輔助用房等（空調(diào)、氣滅、各類(lèi)電房、更衣室等）。各OCC設(shè)備及管理用房按總面積、單線分項(xiàng)面積指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如圖1所示。

2 OCC弱電用房存在問(wèn)題分析

2.1 設(shè)備間利用率不足，功能相近房間未整合

綜合監(jiān)控、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（Automatic Fare Collection，AFC）、專(zhuān)用通信等專(zhuān)業(yè)設(shè)備用房多，空余空間大，多數(shù)功能相近房間未做整合。S控制中心設(shè)備間雖然做了部分整合但也同樣存在此類(lèi)問(wèn)題。如圖2所示，AFC設(shè)備室因未整合，所用面積54 m2，但其中只含3個(gè)機(jī)柜，實(shí)際使用面積約14 m2。

如圖3所示，通信、綜合監(jiān)控、門(mén)禁合用的設(shè)備室179 m2，實(shí)際利用面積不足120 m2。弱電設(shè)備室柜前距離分別為3 m、2.4 m、1.8 m，遠(yuǎn)大于規(guī)范要求及倒切維護(hù)需要。

2.2 不同中心弱電設(shè)備管理用房面積不統(tǒng)一

各控制中心管理用房分線路分系統(tǒng)分專(zhuān)業(yè)設(shè)置網(wǎng)管室、儀器儀表室、值班室、打印室等房間；備品備件室、工區(qū)辦公室、值班室為多線共用。但各中心設(shè)置合用原則及面積并不統(tǒng)一。圖4所示Z控制中心的信號(hào)網(wǎng)管室，面積35 m2，實(shí)際僅放置2臺(tái)工作站，使用3 m2。通信網(wǎng)管室，面積36 m2，布置較為緊湊。

2.3 中心級(jí)系統(tǒng)設(shè)備用房存在進(jìn)一步整合的空間

既有及在建17條線設(shè)備用房總面積為11 343 m2，管理與輔助用房總面積為14 821 m2。目前既有區(qū)域控制中心設(shè)備用房、管理用房和輔助用房基本均按線路設(shè)置，未做充分整合。

3 整合建議

控制中心大樓除調(diào)度大廳外，還包括中央設(shè)備機(jī)房、維保用房及生產(chǎn)辦公用房3大類(lèi)。其中設(shè)備機(jī)房包括線網(wǎng)指揮中心設(shè)備機(jī)房及各線路通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、門(mén)禁及安防等系統(tǒng)中央級(jí)設(shè)備用房。

3.1 設(shè)備用房設(shè)置方案

設(shè)備用房設(shè)置方案如表1所示。

表1 機(jī)房整合方案描述

3.2 各種整合方式優(yōu)缺點(diǎn)

各種整合方式優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

表2 機(jī)房整合方案優(yōu)缺點(diǎn)

3.3 建議優(yōu)化方案

既有控制中心為每4條線1座控制中心，為方便既有線路遷移至新的控制中心并結(jié)合第4輪第5輪建設(shè)時(shí)序，建議以每4條線為1個(gè)整體模塊建設(shè)，每個(gè)整體模塊中按照信號(hào)用房、其余弱電專(zhuān)業(yè)綜合用房為小模塊進(jìn)行整合。

4 不同建設(shè)模式與對(duì)比分析

4.1 傳統(tǒng)機(jī)房與數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)別

傳統(tǒng)機(jī)房與數(shù)據(jù)機(jī)房的區(qū)別見(jiàn)表3。

表3 傳統(tǒng)機(jī)房與模塊化數(shù)據(jù)中心機(jī)房對(duì)比

模塊化機(jī)房集成了供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機(jī)柜通道系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)以及智能管理系統(tǒng)，包含機(jī)柜、配電和監(jiān)控等功能單元，模塊全部組件可大幅降低建設(shè)成本。

4.2 傳統(tǒng)機(jī)房弱電整合建設(shè)模式

對(duì)于新建控制中心設(shè)備維保用房，可大致將相應(yīng)機(jī)房分為通信、綜合監(jiān)控設(shè)備用房、信號(hào)設(shè)備用房、線網(wǎng)指揮中心綜合設(shè)備用房、大屏設(shè)備用房以及維保工區(qū)。

將通信、綜合監(jiān)控設(shè)備用房整合為弱電綜合設(shè)備室、弱電綜合電源室、弱電綜合網(wǎng)絡(luò)管理室3類(lèi)，信號(hào)設(shè)備用房單獨(dú)設(shè)置設(shè)備室、電源室、網(wǎng)絡(luò)管理室。以每4條線為1個(gè)單元進(jìn)行整合。整合后房間布置如圖5所示。

4.3 利用云平臺(tái)模塊化機(jī)房弱電整合建設(shè)模式

按建設(shè)線網(wǎng)生產(chǎn)云平臺(tái)考慮，將既有以及擬建全部40條線路設(shè)于新建控制中心，對(duì)線網(wǎng)指揮中心及線路中央通信、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)中央級(jí)及線網(wǎng)級(jí)硬件資源進(jìn)行整合，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化微模塊數(shù)據(jù)中心機(jī)房，其弱電綜合設(shè)備室整合后機(jī)房構(gòu)成：線網(wǎng)云平臺(tái)機(jī)房及云平臺(tái)電源室、非入云弱電綜合設(shè)備室及電源室、信號(hào)設(shè)備室及電源室。目前市場(chǎng)常見(jiàn)微模塊化機(jī)房單個(gè)模組可布置標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜16面，占地面積約26.35 m2，外延1m檢修空間，占地面積約40 m2。

根據(jù)測(cè)算結(jié)果，數(shù)據(jù)中心機(jī)房可按2期分建，共需48標(biāo)準(zhǔn)模塊。一期數(shù)據(jù)中心機(jī)房按24標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)：其中線網(wǎng)級(jí)應(yīng)用2標(biāo)準(zhǔn)模塊+8條新線路用16標(biāo)準(zhǔn)模塊+其余為1～4號(hào)線大修備用6標(biāo)準(zhǔn)模塊）。二期數(shù)據(jù)中心機(jī)房按24標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)：其11條新線路用22標(biāo)準(zhǔn)模塊+其余為其他線大修備用2標(biāo)準(zhǔn)模塊）。圖6所示為一期數(shù)據(jù)中心機(jī)房布置圖。

另估算每期云平臺(tái)電源室不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）容量為2 000 kVA，需面積約260 m2。

由于弱電系統(tǒng)各專(zhuān)業(yè)存在不能入云的機(jī)柜設(shè)備，因此還需設(shè)置非入云弱電綜合設(shè)備室及電源室。合設(shè)4條線路城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)（Integrated Supervisory Control System，ISCS）、門(mén)禁系統(tǒng)（Access Control System，ACS）、AFC、通信設(shè)備室為一個(gè)弱電設(shè)備室與一個(gè)電源室；信號(hào)專(zhuān)業(yè)按4線合設(shè)信號(hào)設(shè)備室與電源室按照既有線機(jī)柜大小，整合后，4線規(guī)模約為170 m2。UPS室按4線整合，整合后，4線規(guī)模約為60 m2。其中UPS需要約250 kVA。布置方式如圖7所示。

4.4 維保工區(qū)規(guī)模估算

維保工班規(guī)模：按照每2條線路1個(gè)信號(hào)工班、1個(gè)綜合監(jiān)控工班、2個(gè)通信工班的標(biāo)準(zhǔn)配置維修工班；線網(wǎng)指揮中心配置1個(gè)信號(hào)維修工班、1個(gè)綜合監(jiān)控維修工班、1個(gè)通信維修工班。參照運(yùn)營(yíng)公司各控制中心用房實(shí)際情況，按照40條線路和線網(wǎng)指揮中心共計(jì)83個(gè)工班的規(guī)模。

不做整合的維保用房規(guī)模估算：通信、綜合監(jiān)控維修工班辦公室-每個(gè)工班25 m2，信號(hào)維修工班辦公室-每個(gè)工班40 m2，工班材料備品間兼維修室-每個(gè)工班25 m2，更衣室-每個(gè)工班20 m2，打印室-每層樓20 m2，全部用房面積23 265 m2。維保工區(qū)6 325 m2。

4線合設(shè)整合維保工區(qū)規(guī)模估算：每4線通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控共用1個(gè)維保工區(qū)模塊，每個(gè)模塊凈面積120 m2共10個(gè)模塊，合計(jì)1 200 m2。

4.5 3種不同模式用房面積對(duì)比

對(duì)于不做整合，新建40條線控制中心沿用既有OCC布置的方式，可選取單線路面積指標(biāo)最小的X二期OCC用房指標(biāo)估算；對(duì)于4線一整合，傳統(tǒng)方式整合后以及按照設(shè)置云平臺(tái)模塊化機(jī)房整合后的方式，全部40條線規(guī)模所需用房面積如表4所示，遠(yuǎn)期設(shè)備管理用房規(guī)模如圖8所示，傳統(tǒng)/模塊化機(jī)房按4線整合模塊對(duì)比如圖9所示。

表4 3種不同模式用房面積對(duì)比 單位：m2

4.6 三種不同模式經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

通過(guò)表4可見(jiàn)，模塊化機(jī)房建設(shè)方案最優(yōu)，較未整合建設(shè)方案，可節(jié)約面積12 245 m2，按當(dāng)前OCC概算指標(biāo)0.644 6 萬(wàn)元/m2可節(jié)約土建造價(jià)約7 300萬(wàn)元，相比傳統(tǒng)機(jī)房多線整合后建設(shè)模式可節(jié)約2 960 m2，節(jié)約近1 700萬(wàn)元。

5 結(jié) 論

結(jié)合當(dāng)前雙碳要求及城軌協(xié)會(huì)要求，建議推行云平臺(tái)作為線網(wǎng)控制中心的基礎(chǔ)。云平臺(tái)在減少單線設(shè)備投入，整合數(shù)據(jù)節(jié)能降耗方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上建議采用數(shù)據(jù)中心模塊化機(jī)房設(shè)置方案，按4條線為一機(jī)房模塊進(jìn)行整合。（1）4線合用的信號(hào)設(shè)備室、信號(hào)電源室、網(wǎng)絡(luò)管理室；（2）4線合用非入云的弱電綜合設(shè)備室、弱電電源室、網(wǎng)絡(luò)管理室；（3）按4線合設(shè)涵蓋全專(zhuān)業(yè)的維保工區(qū)用房；（4）按初近期規(guī)模分別配置云平臺(tái)機(jī)房及電源室、網(wǎng)絡(luò)管理室。

上述方案在減少土建投資要求、減少土建規(guī)模，降低土建能耗、提高節(jié)能減排上面優(yōu)勢(shì)巨大，符合國(guó)家對(duì)新時(shí)期低碳節(jié)能的要求，符合城軌協(xié)會(huì)對(duì)綠色軌道建設(shè)的要求。線網(wǎng)指揮中心控制中心是城市軌道交通線網(wǎng)系統(tǒng)的中樞部分，是保證城市軌道交通系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的重中之重，也是整個(gè)城市交通不可或缺的重要一環(huán)?；谠萍夹g(shù)建設(shè)城軌線網(wǎng)生產(chǎn)平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心，整合相同IT架構(gòu)的設(shè)備系統(tǒng)，大量減少車(chē)站級(jí)服務(wù)器的數(shù)量，減少運(yùn)營(yíng)后期維護(hù)工作量，同時(shí)將寶貴的地下建筑空間節(jié)約下來(lái)，轉(zhuǎn)移到成本較低的地面空間，線路工程通過(guò)云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用，有效減小土建規(guī)模，其對(duì)土建工程的利好使其更具應(yīng)用價(jià)值和發(fā)揮環(huán)境保護(hù)效益。