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(yè)于浙江大學(xué)科學(xué)實(shí)驗儀器工程系測試技術(shù)與自動(dòng)化儀器專(zhuān)業(yè)?，F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(chē)輛基地工藝、車(chē)站工藝、線(xiàn)網(wǎng)維修工藝、線(xiàn)網(wǎng)各線(xiàn)路之間各機電系統專(zhuān)業(yè)接口協(xié)調等技術(shù)工作。

智能化是近年來(lái)城市軌道交通發(fā)展的熱點(diǎn)，目前我國軌道交通的智能化建設已從探索階段進(jìn)入實(shí)際開(kāi)發(fā)和應用階段，特別是大數據、云計算、無(wú)線(xiàn)通信等新興技術(shù)的發(fā)展，為城市軌道交通不斷走向智能化提供了技術(shù)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(zhuān)訪(fǎng)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?wù)劤鞘熊壍澜煌ㄖ悄芑陌l(fā)展現狀以及未來(lái)趨勢。

發(fā)展中的城市軌道交通

城市軌道交通智能化是指通過(guò)提升自動(dòng)化系統的信息化程度，從而進(jìn)一步提升自動(dòng)化和智能化的程度，提高自動(dòng)化系統的安全性、可靠性，提高全局及整體的自動(dòng)化水平，在提高服務(wù)能力和服務(wù)水平的同時(shí)，降低工作人員的勞動(dòng)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(fā)展，向記者介紹說(shuō)，支撐一條地鐵線(xiàn)路正常運行的機電系統主要包括：車(chē)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(fā)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(zhù)地鐵運營(yíng)服務(wù)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(dòng)售檢票、環(huán)境與設備監控、乘客信息、傳輸網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)通信、計算機網(wǎng)絡(luò )、集中告警、民用通信、公安和消防通信、通風(fēng)和空調、扶梯和電梯、屏蔽門(mén)、防淹門(mén)、門(mén)禁等系統。近年來(lái)又在積極引入地鐵互聯(lián)網(wǎng)信息查詢(xún)系統、WIFI無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)系統，進(jìn)一步提高了地鐵的自動(dòng)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(zhuān)用通信、公務(wù)通信、乘客信息等信息系統已逐步納入整個(gè)自動(dòng)化系統的監控范圍，從而改變了以往自動(dòng)控制系統只面向實(shí)體對象的情況，并開(kāi)始面向信息系統、甚至是向虛擬對象延伸，自動(dòng)化系統與信息化系統在功能上正在向融合的方向發(fā)展。這些智能化新系統在地鐵行業(yè)的廣泛應用，將為城市軌道交通邁入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(gè)方面：

（1）上層系統是面向操作人員（包括控制中心調度、車(chē)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(shí)現自動(dòng)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(lái)也可同時(shí)面向市民和乘客，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )查詢(xún)地鐵的相關(guān)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(xiàn)網(wǎng)（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(guò)預先輸入的處理規程和邏輯分析，自動(dòng)發(fā)出恰當的操作建議，協(xié)助操作員做出正確的決策。同時(shí)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(fēng)險，避免對地鐵安全產(chǎn)生影響，是系統保護機制的重要組成部分，也是實(shí)現系統聯(lián)動(dòng)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(huán)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(dòng)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(huán)境條件進(jìn)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(tài)進(jìn)行全面的診斷和分析，對設備的狀態(tài)可以實(shí)現預警和報警，這不僅有利于實(shí)現預防性維修，由以往計劃維修向狀態(tài)維修的方向發(fā)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(dòng)化系統采集的信息已經(jīng)基本足夠確保城市軌道交通運營(yíng)的安全，只是如何更好的運用這些采集的信息，進(jìn)一步提高系統的自動(dòng)化和智能化程度，還需進(jìn)一步努力，為減員增效創(chuàng )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(fā)展面臨的挑戰，毛宇豐直言，近些年，我國城市軌道交通行業(yè)發(fā)展非?？?，但是設計、建設、施工和運營(yíng)等方面有經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)人才非常短缺，宏觀(guān)的指導和規范跟不上發(fā)展情況。城市軌道交通的規劃、建設和設計與國家的宏觀(guān)發(fā)展（人口發(fā)展、城市化發(fā)展和老齡化發(fā)展）戰略還需要進(jìn)一步對接，在列車(chē)運力、車(chē)站規模、樓扶梯數量等方面做好充分預留，避免線(xiàn)路開(kāi)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(chē)”，不僅能耗驚人，還花費大量的錢(qián)財大規模的應用一些不解決問(wèn)題的“能源管理系統”，被一些域外編制的規范牽著(zhù)鼻子走。

他坦言我國整體軌道交通行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)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(wèn)題：

首先是業(yè)主管理水平存在較大的差距。運營(yíng)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(yíng)，很多建設管理人員沒(méi)有學(xué)過(guò)自動(dòng)化系統或沒(méi)有從事自動(dòng)化系統的工程經(jīng)驗，只能粗放管理。如一些系統按照豪華配置，但只實(shí)現簡(jiǎn)單功能。自動(dòng)化系統屬于計量系統，目前全國的城市體軌道交通自動(dòng)化系統在投入運營(yíng)時(shí)幾乎都沒(méi)有做過(guò)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(yíng)也不了解，很多設計人員沒(méi)有學(xué)過(guò)自動(dòng)化系統或沒(méi)有從事自動(dòng)化系統的工程設計經(jīng)驗，從其它專(zhuān)業(yè)轉做自動(dòng)化系統的設計，無(wú)法深入到自動(dòng)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(fēng)空調系統監視和控制功能都可以實(shí)現，但調節功能幾乎無(wú)法實(shí)現。究其原因，通風(fēng)空調系統設備配置普遍“大馬拉小車(chē)”，脫離實(shí)際應用，如系統調試時(shí)先做靜態(tài)平衡，將富余的能力（靠變頻器降頻和關(guān)閉閥門(mén)開(kāi)度）“先平衡掉”，對平衡不了還富余的部分，擔心變頻低燒風(fēng)機不允許再調節，導致自動(dòng)化系統無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡和調節，實(shí)際運行能耗驚人。另外，運行的方式和策略不合理，沒(méi)有與當地的實(shí)際氣候條件相關(guān)聯(lián)，實(shí)際運營(yíng)導致自己創(chuàng )造熱源，自己再處理熱源，不僅運營(yíng)能耗非常高，還會(huì )加快軌道交通隧道內部環(huán)境的破壞及降低設備的使用壽命。

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

展望軌道交通未來(lái)發(fā)展

自動(dòng)售檢票系統作為軌道交通面向乘客的首要窗口，其未來(lái)發(fā)展將對軌道交通智能化實(shí)踐產(chǎn)生重要影響，毛宇豐從小處著(zhù)眼，向記者詳細介紹了其未來(lái)的技術(shù)發(fā)展與應用。

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

由于地鐵自動(dòng)售檢票系統（AFC）在客流來(lái)源、車(chē)站換乘量、大客流預測及車(chē)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(gè)別城市開(kāi)始研究基于移動(dòng)通信的地鐵客流信息采集技術(shù)，利用手機網(wǎng)絡(luò )中的信息來(lái)分析推算動(dòng)態(tài)客流實(shí)時(shí)情況，實(shí)現地鐵客流量的監測和預測，其將會(huì )作為一種新興的客流動(dòng)態(tài)監測手段，成為各種交通信息關(guān)聯(lián)的橋梁。 這方面國內已經(jīng)有部分城市地鐵在多方合作研究，配合地鐵的自動(dòng)售檢票系統（AFC）引導地鐵車(chē)輛、公交車(chē)輛調配、換乘，優(yōu)化運行，減少交通擁堵、調配運力，減少等待的時(shí)間等。

為了進(jìn)一步改善自動(dòng)售檢票系統車(chē)站終端設備閘機的性能，閘機扇門(mén)將由剪式扇門(mén)逐步的向新式拍打門(mén)的方向發(fā)展。配新式拍打門(mén)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(kāi)啟有利于提高通過(guò)能力、機構簡(jiǎn)單、維修方便、能耗低、投資和維修成本低等優(yōu)勢，這將成為今后閘機發(fā)展的重點(diǎn)方向。

毛宇豐還從新興技術(shù)領(lǐng)域闡述了城市軌道交通未來(lái)的智能化發(fā)展，他舉例說(shuō)，基于移動(dòng)通信的交通客流信息采集技術(shù)，可以利用手機網(wǎng)絡(luò )中的信令信息來(lái)分析推算動(dòng)態(tài)客流實(shí)時(shí)情況、交通實(shí)時(shí)狀況，實(shí)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(shí)際運用，其作為一種新興的動(dòng)態(tài)交通客流探測和預測手段，充分利用了現有的手機網(wǎng)絡(luò )資源，將推動(dòng)整個(gè)交通智能化的發(fā)展。未來(lái)還將通過(guò)各種交通信息化和智能化的發(fā)展，推動(dòng)各種交通的有序銜接，從而推動(dòng)整個(gè)交通的高效運作和發(fā)展。

他談道，要實(shí)現各種交通有序銜接和匹配，需要建立大交通觀(guān)念，建立城市各種信息的互聯(lián)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(shí)現以智慧地鐵為主導，智慧接駁各種交通，進(jìn)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(shí)現共享。

據毛宇豐介紹，世界各國先進(jìn)城市軌道交通在向列車(chē)無(wú)人駕駛和車(chē)站無(wú)人值守或少人化值守的方向發(fā)展，另外也有國家城市軌道交通在逐步向全天候24小時(shí)運營(yíng)方向發(fā)展。這些運行模式都對城市軌道交通的自動(dòng)化、信息化和智能化建設提出了更高的要求?！盁o(wú)人駕駛系統國外有大量的應用和多年的使用經(jīng)驗，目前國內北京、上海、廣州都有相關(guān)項目案例投入使用，說(shuō)明這項技術(shù)是成熟和可行的，今后會(huì )進(jìn)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(yíng)管理模式、思想觀(guān)念產(chǎn)生非常大的影響?！泵钬S表示。

此外，毛宇豐認為未來(lái)城市軌道交通的發(fā)展還將基于提高乘客服務(wù)水平、提高安全防護水平及提高運營(yíng)管理效率等各方面需求的考慮，新的自動(dòng)化監控系統和信息化系統（如乘客無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)、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(yíng)輔助維修等系統等）將會(huì )越來(lái)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(jìn)一步擴大集成和互聯(lián)的范圍，整合相關(guān)系統的信息，以便滿(mǎn)足城市軌道交通智能化發(fā)展的高要求。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年1月刊