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廣州地鐵設計研究院有限公司副總工程師 毛宇豐

毛宇豐（1960-），男，教授級高工，畢業于浙江大學科學實驗儀器工程系測試技術與自動化儀器專業。現就職于廣州地鐵設計研究院有限公司，任副總工程師、院資深設計師，負責地鐵弱電系統、控制中心工藝、車輛基地工藝、車站工藝、線網維修工藝、線網各線路之間各機電系統專業接口協調等技術工作。

智能化是近年來城市軌道交通發展的熱點，目前我國軌道交通的智能化建設已從探索階段進入實際開發和應用階段，特別是大數據、云計算、無線通信等新興技術的發展，為城市軌道交通不斷走向智能化提供了技術支撐，相信城市軌道交通智能化建設將大有可為。本期記者專訪了廣州地鐵設計研究院有限公司副總工程師毛宇豐，請他談談城市軌道交通智能化的發展現狀以及未來趨勢。

發展中的城市軌道交通

城市軌道交通智能化是指通過提升自動化系統的信息化程度，從而進一步提升自動化和智能化的程度，提高自動化系統的安全性、可靠性，提高全局及整體的自動化水平，在提高服務能力和服務水平的同時，降低工作人員的勞動強度，減少人員配置數量，降低人工成本。

毛宇豐立足城市軌道交通系統發展，向記者介紹說，支撐一條地鐵線路正常運行的機電系統主要包括：車輛、通信、信號、供電、軌道、給排水和消防等系統，這些系統缺一不可。目前地鐵底層的機電系統正不斷地向智能化發展，已出現了一些智能化的控制系統，如智能照明系統、智能疏散導向系統、智能低壓系統、智能馬達控制系統。隨著地鐵運營服務水平和安全要求的不斷提高，地鐵逐步增加了一些新的系統，主要有：綜合監控、自動售檢票、環境與設備監控、乘客信息、傳輸網絡、無線通信、計算機網絡、集中告警、民用通信、公安和消防通信、通風和空調、扶梯和電梯、屏蔽門、防淹門、門禁等系統。近年來又在積極引入地鐵互聯網信息查詢系統、WIFI無線上網系統，進一步提高了地鐵的自動化、信息化和智能化的水平。

據毛宇豐介紹，通信系統中的視頻監控、廣播、專用通信、公務通信、乘客信息等信息系統已逐步納入整個自動化系統的監控范圍，從而改變了以往自動控制系統只面向實體對象的情況，并開始面向信息系統、甚至是向虛擬對象延伸，自動化系統與信息化系統在功能上正在向融合的方向發展。這些智能化新系統在地鐵行業的廣泛應用，將為城市軌道交通邁入物聯網時代奠定基礎。

毛宇豐告訴記者地鐵信息化與智能化面向的對象主要是以下兩個方面：

（1）上層系統是面向操作人員（包括控制中心調度、車站值班員、維修和管理人員），面向全局的信息化與智能化，也包括實現自動化、信息化和智能化的輔助決策、統計、分析、評估和報表等。上層的信息化未來也可同時面向市民和乘客，可以通過網絡查詢地鐵的相關信息。目前地鐵信息化與智能化的具體表現形式主要有：綜合監控系統的決策支持系統和線網（應急）指揮系統的決策支持系統等。決策支持系統主要用于在事故或緊急事件情況下，為操作員提供指導和幫助。它通過預先輸入的處理規程和邏輯分析，自動發出恰當的操作建議，協助操作員做出正確的決策。同時也可避免或減少操作員因心理緊張出現誤操作，可在一定程度上規避風險，避免對地鐵安全產生影響，是系統保護機制的重要組成部分，也是實現系統聯動控制功能的重要手段。

（2）底層系統是面向機電設備監控對象（或環境監測對象），是面向單一系統或單體設備局部的信息化與智能化。比如：智能照明系統、智能疏散導向系統、智能低壓和智能馬達控制系統、火災自動報警系統的智能探頭、閉路電視監控系統的智能化攝像頭、廣播系統針對背景環境條件進行廣播等。以智能馬達控制系統為例，采用智能控制模塊以后，增加了對馬達的檢測信息和智能化分析，對馬達的狀態進行全面的診斷和分析，對設備的狀態可以實現預警和報警，這不僅有利于實現預防性維修，由以往計劃維修向狀態維修的方向發展，還針對今后人力資源和成本不斷增加的情況，有利于減少人員降低人工成本。

另外他補充道，目前城市軌道交通基礎自動化系統采集的信息已經基本足夠確保城市軌道交通運營的安全，只是如何更好的運用這些采集的信息，進一步提高系統的自動化和智能化程度，還需進一步努力，為減員增效創造條件。

軌道交通走向智能化之挑戰

聊到我國城市軌道交通智能化發展面臨的挑戰，毛宇豐直言，近些年，我國城市軌道交通行業發展非常快，但是設計、建設、施工和運營等方面有經驗的專業人才非常短缺，宏觀的指導和規范跟不上發展情況。城市軌道交通的規劃、建設和設計與國家的宏觀發展（人口發展、城市化發展和老齡化發展）戰略還需要進一步對接，在列車運力、車站規模、樓扶梯數量等方面做好充分預留，避免線路開通不久就出現飽和的情況。另外一些系統和設備普遍“大馬拉小車”，不僅能耗驚人，還花費大量的錢財大規模的應用一些不解決問題的“能源管理系統”，被一些域外編制的規范牽著鼻子走。

他坦言我國整體軌道交通行業的自動化技術發展與國外還存在一定差距，并詳細介紹了目前我國軌道交通智能化建設方面存在的一些普遍性問題：

首先是業主管理水平存在較大的差距。運營方不能提出完整的系統要求和功能需求給建設方，建設方往往不懂運營，很多建設管理人員沒有學過自動化系統或沒有從事自動化系統的工程經驗，只能粗放管理。如一些系統按照豪華配置，但只實現簡單功能。自動化系統屬于計量系統，目前全國的城市體軌道交通自動化系統在投入運營時幾乎都沒有做過計量標定就驗交了，這是相當危險的事情。

其次是設計單位水平存在較大的差距。設計單位的人員對運營也不了解，很多設計人員沒有學過自動化系統或沒有從事自動化系統的工程設計經驗，從其它專業轉做自動化系統的設計，無法深入到自動化系統的設計細節，對一些監控對象的工藝系統設計提不出清晰的要求，導致通風空調系統監視和控制功能都可以實現，但調節功能幾乎無法實現。究其原因，通風空調系統設備配置普遍“大馬拉小車”，脫離實際應用，如系統調試時先做靜態平衡，將富余的能力（靠變頻器降頻和關閉閥門開度）“先平衡掉”，對平衡不了還富余的部分，擔心變頻低燒風機不允許再調節，導致自動化系統無法進行動態平衡和調節，實際運行能耗驚人。另外，運行的方式和策略不合理，沒有與當地的實際氣候條件相關聯，實際運營導致自己創造熱源，自己再處理熱源，不僅運營能耗非常高，還會加快軌道交通隧道內部環境的破壞及降低設備的使用壽命。

第三，自動化系統設計、工藝設計與建設、施工、運營相互脫節。設計怎樣設計，建設就怎樣管理，運營也不敢調整和改變，與國內的冶金、電力和化工等行業的自動化水平存在較大的差距，迫切需要其它先進行業輸入人才和經驗。另外還存在自動化系統非常先進，自動化的程度不斷提高，但人員配置沒有減下來，缺乏為政府減輕財政負擔降低成本的動力。因此，需要建立一套評價體系，行業內部需要評比，以便激發各方改進的動力。

展望軌道交通未來發展

自動售檢票系統作為軌道交通面向乘客的首要窗口，其未來發展將對軌道交通智能化實踐產生重要影響，毛宇豐從小處著眼，向記者詳細介紹了其未來的技術發展與應用。

自動售檢票系統支付媒介從以往僅限于IC卡，將開始向增加手機移動支付、二維碼、微信及支付寶等多種支付方式方向發展，為乘客提供更多的便利。另外，因支付方式對系統的實時性要求很高，這就要求自動售檢票系統必須向實時系統的方向發展，這也符合線網指揮中心對自動售檢票系統的要求。地鐵自動售檢票系統（AFC）線網清分中心系統已經開始向云計算方向發展，目前正處于招投標及工程實施階段，預計很快就會投入使用。

由于地鐵自動售檢票系統（AFC）在客流來源、車站換乘量、大客流預測及車站外大客流估算和精確性方面存在一定的局限性，需要借助其它的信息手段解決，因此個別城市開始研究基于移動通信的地鐵客流信息采集技術，利用手機網絡中的信息來分析推算動態客流實時情況，實現地鐵客流量的監測和預測，其將會作為一種新興的客流動態監測手段，成為各種交通信息關聯的橋梁。 這方面國內已經有部分城市地鐵在多方合作研究，配合地鐵的自動售檢票系統（AFC）引導地鐵車輛、公交車輛調配、換乘，優化運行，減少交通擁堵、調配運力，減少等待的時間等。

為了進一步改善自動售檢票系統車站終端設備閘機的性能，閘機扇門將由剪式扇門逐步的向新式拍打門的方向發展。配新式拍打門的閘機具有安全可靠、人性化、占用空間少、響應速度快、順向開啟有利于提高通過能力、機構簡單、維修方便、能耗低、投資和維修成本低等優勢，這將成為今后閘機發展的重點方向。

毛宇豐還從新興技術領域闡述了城市軌道交通未來的智能化發展，他舉例說，基于移動通信的交通客流信息采集技術，可以利用手機網絡中的信令信息來分析推算動態客流實時情況、交通實時狀況，實現地鐵和地面交通人流量的監測和預測。目前已在美國、歐洲等國家得到論證和推廣，國內深圳也在實際運用，其作為一種新興的動態交通客流探測和預測手段，充分利用了現有的手機網絡資源，將推動整個交通智能化的發展。未來還將通過各種交通信息化和智能化的發展，推動各種交通的有序銜接，從而推動整個交通的高效運作和發展。

他談道，要實現各種交通有序銜接和匹配，需要建立大交通觀念，建立城市各種信息的互聯互通和信息共享，智慧城市、智慧交通和智慧地鐵相互依托和銜接，公共交通應逐步實現以智慧地鐵為主導，智慧接駁各種交通，進而建立大交通體系。軌道交通各種監控和信息化系統的信息將作為智慧城市和智慧交通的重要組成部分，與各方實現共享。

據毛宇豐介紹，世界各國先進城市軌道交通在向列車無人駕駛和車站無人值守或少人化值守的方向發展，另外也有國家城市軌道交通在逐步向全天候24小時運營方向發展。這些運行模式都對城市軌道交通的自動化、信息化和智能化建設提出了更高的要求。“無人駕駛系統國外有大量的應用和多年的使用經驗，目前國內北京、上海、廣州都有相關項目案例投入使用，說明這項技術是成熟和可行的，今后會進一步擴大和推廣應用的范圍，相信這將對城市軌道交通的運營管理模式、思想觀念產生非常大的影響。”毛宇豐表示。

此外，毛宇豐認為未來城市軌道交通的發展還將基于提高乘客服務水平、提高安全防護水平及提高運營管理效率等各方面需求的考慮，新的自動化監控系統和信息化系統（如乘客無線上網、乘客求助及報警、感溫光纖、電器火災和剩余電流、智能導向、智能安防和安檢系統、運營輔助維修等系統等）將會越來越多地引入城市軌道交通，城市軌道交通綜合監控系統將進一步擴大集成和互聯的范圍，整合相關系統的信息，以便滿足城市軌道交通智能化發展的高要求。

摘自《自動化博覽》2016年1月刊