城市轨道交通建设弱电系统一体化探究
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摘要：城市轨道交通运营的设备系统中，弱电系统主要包括通信信号系统、综合监控系统、自动售检票系统等。探讨当前及未来城市轨道交通弱电系统一体化设计必要性及可行性。弱电系统一体化设计将实现弱电各子系统间信息的互联互通互换共享，提高设计效率，降低建设成本。
城市轨道交通的运营需要由一套完整的设备系统支撑。在建设模式中，这一整套设备系统由供电、轨道、车辆、机电、弱电等分系统组成。其中，弱电系统又由诸多子系统构成，包括信号系统、通信系统（含广播系统、视频监控系统、电话系统、有线传输系统、无线传输系统、通信电源系统、民用政务通信系统等）、自动售检票系统、旅客向导系统、综合监控系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、门禁系统和办公自动化系统，系统众多，接口复杂、运营维护工作量大。上海地铁10号线、北京地铁燕房线全自动驾驶模式的开通，开启了城市轨道交通自动化运营的新阶段，即城轨自动化2.0。与此同时，大量新课题应运而生。如何运用5G、云平台、智慧车站、智慧城轨、智慧运维、信息安全等新技术，结合不同线路实际特点与需求，开展弱电系统设计，已成为城市轨道交通设计的新挑战。既要努力创新设计方案，采用先进的前沿技术提高轨道交通运营效率，又要确保设计方案安全可靠，保障轨道交通运营运转稳定，是城市轨道交通建设设计者必须实现的设计目标。本文就当前及未来城市轨道交通弱电系统设计理念与思路做一探讨。
1弱电系统一体化设计思路及可行性
从功能上看，城市轨道交通弱电系统可以说就是城市轨道交通的信息化系统。为适应“云、大数据、智慧”等新技术接入城市轨道交通的新要求，城市轨道交通弱电系统设计等需要创新设计思路，调整管理方式，加大融合互通，形成弱电系统一体化设计。弱电系统一体化需要打破弱电系统各个子系统间的信息孤岛，实现各子系统间信息互联互通互换共享。这不仅是当前和未来轨道交通发展的现实需要，也具备现实可操作性。可以预测，从技术进步的发展趋势来看，云平台可为弱电系统一体化提供资源支撑，5G和大容量有线通信传输技术的应用将为弱电系统提供高速的网络通道，各个子系统信息软件实现互联互通或者整合至同一个软件平台上，从技术层面已具备可行性。实践中，北京地铁6号线在一体化的弱电设计团队支撑下，顺利实现了全国首次综合监控系统与信号系统中列车自动监控系统的融合；北京轨道交通大兴机场线在一体化的弱电设计团队支撑下，顺利实现了全国首次160km/h及复杂无线环境下基于LTE的列车全自动驾驶。这些实践为弱电系统一体化设计提供了有益的探索。面对新的技术需求，弱电一体化的设计团队对全系统的系统架构方案顶层、中间层、基础层等各个环节统筹考虑，对新的功能需求方案系统整合，最大化发挥各系统的基础优势，同时充分考虑系统方案的可行性。通过比较优劣，认真取舍，最终达到既保证方案的先进性，又保证方案的可行性。以综合监控与信号系统列车自动监控系统融合为例，综合监控设计人员、信号设计人员对各系统的安全性、可靠性进行了认真分析，最终形成以行车指挥为核心的综合监控系统，相关数据表明，该系统的可靠性、安全性均高于原系统设计方案。
2弱电系统一体化设计高效性
弱电系统采用一体化设计，原来各自为政的设计团队得到了整合，原来大量不同设计团队之间的接口变成了一个设计团队内部的设计方案；一体化设计后，不同系统设计需求得到了整合，用房、用电形成统一的需求，节省了弱电系统用房用电的外部需求。弱电系统一体化，在设计阶段，可减少接口方案的讨论；在建设阶段，可减少外部条件如房间、电源、环境的重复需求；在运营阶段，可畅通信息传输的通道，提升信息综合利用的便捷度。从而较大提高设计效率，节省建设成本，降低运营维护成本。与传统系统设计相比，弱电系统一体化设计的效率显著提升。
3弱电系统一体化设计专业性
实现弱电系统一体化，必须做到弱电系统设计的一体化。这对设计者的组织进行重构整合提出要求。为了实现设计思路统一，技术方案最优化，信息接口互通，信号系统、通信系统、自动售检票系统、旅客向导系统、综合监控系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、门禁系统、办公自动化系统等各个子系统的设计团队有必要进行整合，实现互连互通互补，这对设计者的专业化提出更高要求。横向看，各个子系统的设计者要在对新技术应用有了相当的掌握之后，才可就本领域如何使用新技术与其他子系统互联互通提出初步设计思路。同时，在同一软件平台上，各个子系统间的接口设计也需要重新安排，这就要求设计者对弱电系统的所有功能模块和技术方案有全局性的把握。纵向看，从底层的信息采集、边缘计算到中间的高速有线传输网、高速无线传输网，再到顶层的云平台、大数据新一代信息化技术应用，对每位设计人员也提出新的挑战。同时，设计者既要仔细关注新技术运营后对提高运营效率的帮助，也要论证新技术应用场景中对日常运营产生的新情况新问题；不但要了解新技术在本专业的应用，也要了解新技术应用对周边子系统带来的新变化。这些都需要设计团队重新组织分工，不断加强学习，及时开展研究论证，共同提升设计者的专业化水平。
4总结
为适应城市轨道建设自动化升级的需要，适应新一轮技术进步的发展趋势，降低城市轨道交通的运营成本和设计成本，城市轨道交通弱电系统一体化设计创新探索势在必行。
作者:张鹏雄 李正涛 单位:北京全路通信信号研究设计院集团有限公司
