重庆轨道交通一体化运营调度系统研究

Integrated Operation and Dispatching System in Chongqing Rail Transit

Abstract

Under the new situation of "multi-network integration" and multi-agent collaborative operation of urban rail transit, a multi-level operation and dispatching system in urban rail transit under the background of integrated operation should be built to realize efficient collaboration and connection among different transportation networks and lines. Taking the construction of integrated operation and dispatching system in Chongqing rail transit as an example, this paper analyzed the operation and dispatching needs and objectives of Chongqing rail transit based on summarizing the current operation and dispatching situation in Chongqing rail transit. Meanwhile, it constructed a scheme of integrated operation and dispatching command system in Chongqing rail transit from the aspects of overall architecture, functional orientation, coordination mechanism, and collaborative mode. Then a scheme to set up a multi-agent collaborative operation and dispatching center for Chongqing's long-term transportation planning was proposed. Additionally, based on big data platform and cloud computing technology, a technical scheme for the integrated operation and dispatching command platform in Chongqing rail transit was designed. This can achieve coordination of operation and dispatching command among different operating agents to lay a foundation for interconnection operation among multiple agents of multi-level rail transit lines.

Graphical abstract

关键词

轨道交通 / 多主体协同运营 / 一体化运营调度 / 协调机制 / 技术方案

Key words

Rail Transit / Multi-agent Collaborative Operation / Integrated Operation and Dispatching / Coordination Mechanism / Technical Scheme

0　引言

轨道交通运营调度指挥是确保不同线路、不同交通网络之间高效衔接与协同的核心环节之一。随着城市轨道交通多层级网络日趋完备，也对轨道交通运营调度提出更高要求^[1]，除了要求各线路能够互联互通、资源共享、方便旅客出行以外，还需要最大限度发挥各运营主体的优势，降低线网运营成本，提升整体运营效率，最终实现不同轨道交通层级的一体化运营^[2]。以东京都市圈^[3]、巴黎都市圈^[4]等为代表的国外大都市交通圈，经过近百年的发展，大多形成了成熟的轨道交通复合网络和运营调度体系，由统一的管理机构协调各运营主体，促进区域轨道交通的一体化协同运输^[5]。而我国目前多数城市轨道交通线网运营调度指挥系统按照线网调度指挥中心、线路调度指挥中心和站场，即“网、线、点”三级架构设计^[6]。

在轨道交通“多网融合”与多主体协同运营的新形势下，我国轨道交通线网调度指挥系统需要对整个线网层面进行掌控和管理，在职能上需要由传统的“点、线”监控向“点、线、网”的全线网调度指挥监控转变，从而打破多主体调度指挥系统彼此孤立的局面^[7]。着眼未来轨道交通一体化运营的趋势，以重庆轨道交通运营调度指挥为研究对象，在总结重庆轨道交通运营调度现状的基础上，分析重庆轨道交通调度需求与目标，设计重庆轨道交通一体化调度指挥方案，为实现重庆轨道交通线网一体化运营提供决策支撑。

1　重庆轨道交通运营调度指挥现状

1.1　多主体运营现状

重庆轨道交通网络化运营日益成熟，目前已进入多主体运营时期。根据重庆多层级轨道交通的大线网运营要求，国家干线铁路、市域铁路和城市轨道交通线路(快线和普线)通过不同运营主体不同制式实现“三铁融合”。多主体协同运营模式如图1所示。国家干线铁路由中国国家铁路集团有限公司负责运营管理；已开通的9条城轨普线均由重庆市轨道交通(集团)有限公司(以下简称“重庆轨道集团”)负责运营管理；通过PPP模式引入的广州地铁集团有限公司和南京地铁集团有限公司，分别运营地铁4号线二期和18号线一期^[8]；市域铁路、城轨快线的投资、建设和运营管理由重庆市铁路(集团)有限公司(以下简称“重庆铁路集团”)负责。

1.2　运营调度指挥现状

重庆轨道交通运营调度指挥主要是按线进行调度管理工作。目前已建成基于各线路的运营调度指挥中心，用于管理整个城市轨道交通线网。运营调度指挥中心为三级管理模式，一级为线网管理层，主要由各线线路控制中心合建为一个区域运营调度指挥中心，负责多个线路控制中心的管理与协调；二级为线路管理层，具体负责各线路的具体调度指挥工作等；三级为车站及现场管理层，主要负责执行上级下达的指令。重庆轨道交通线网的运营管理通过这3个层次实现。其中，在线路管理层中各运营机构负责的若干线路可以看作轨道交通线网的子线网。重庆轨道交通运营调度指挥模式如图2所示。

2　重庆轨道交通一体化运营调度指挥需求与目标分析

2.1　需求分析

目前重庆轨道交通运营调度指挥面临诸多亟需协同的问题：运营主体多，如何实现不同运营主体之间的协调；城际、地铁属于不同的交通制式，均有各自的调度指挥机构，如何实现不同调度指挥机构间的协同；城际、地铁等不同交通制式的线路连接方式各异，如何实现不同交通制式调度系统之间的互联互通及信息共享^[9-10]。

在“一张网、一张票”协同运营背景下，市域(郊)铁路、城轨快线及城轨普线各层级轨道网络内部及不同层级线网之间存在跨线运营、互联互通的需求，因而3个运营调度指挥体系间存在一体化需求。调度指挥体系间一体化需求如图3所示。此外，市域(郊)铁路及城轨快线后续可能存在与国铁干线的协同运输需求，市域(郊)铁路及城轨快线调度指挥中心与国铁干线调度指挥中心之间也存在一体化需求。

在一体化运营需求背景下，不同层级线路调度指挥体系运行计划统一调整、运行时间和行车间隔匹配、应急指挥联动等，也需要通过重庆轨道集团、重庆铁路集团及PPP运营公司等多元运营主体调度指挥体系间的信息交互和协同配合来实现。

2.2　目标分析

根据重庆轨道交通规划，重庆轨道交通线网控制中心分为普线控制中心和快线控制中心，分别属于不同的运营主体进行调度指挥管理。为匹配多样化的运输需求，需要建设重庆轨道交通线网一体化运营调度指挥中心^[11]。线网一体化运营调度指挥中心的主要目标在于制定高效协同的运输计划，在正常情况下，协调各运营主体间涉及的互联互通线路，特别是贯通运营线路的运营组织方案，及时汇总发布线网实时运营信息，对线网中随时出现的问题做出迅速处理，提高城市轨道交通线网运营整体的有效性、安全性和可靠性，实现线网设施的资源共享和科学管理，促进不同运营主体之间更为有效、合理、协调地工作；在紧急情况下，有效调动各运营主体的资源，迅速处置，实现对线网、换乘节点、共线区段及列车等进行统一应急指挥，同时也需要确保城市轨道交通应急处置与城市应急指挥之间的协调。

3　重庆轨道交通一体化运营调度系统设计

3.1　总体架构

根据《重庆市主城区轨道交通线网控制性详细规划》^[12]，一体化调度模式区域控制中心的设置方案建议仍然沿用既有的区域化调度模式，首先按线路不同的运营主体及线路层级分别设置区域控制中心，运营主体所辖线路较多时，存在一个区域控制中心满足不了所有线路的接入需求，可以再按地域划分，建设多个区域控制中心。通过新建或升级改造既有调度指挥中心的方式，构建重庆多层级轨道交通线网一体化运营调度指挥中心，线网一体化运营调度指挥中心作为各线路的协调与应急指挥中枢，负责协调各区域控制中心，实现与区域控制中心系统的互联互通，为乘客提供更优质可靠的服务。一体化运营调度指挥系统架构如图4所示。

3.2　功能定位

线网一体化运营调度指挥中心主要负责解决涉及多个运营主体时的运营管理和协调问题，主要包含多主体运营协调、统一应急指挥和对外联络3大基本功能。

（1）多主体运营协调。正常情况下，对线路“只监不控”，主要实现对列车运行、电力供应、区间和车站设备等运行状态的监督管理，实现各运营主体间的信息共享、指令下达和辅助决策。确保各运营主体间的协同，协助各运营主体间制定行车和客运组织方案，特别要协调好涉及互联互通线路的运营组织。

（2）统一应急指挥。非正常情况下，尤其是发生影响不同运营主体的突发事件时，由线网一体化运营调度指挥中心根据预案，实现统一应急指挥、调动各运营主体应急联动。

（3）对外联络。线网一体化运营调度指挥中心可以作为城市轨道交通系统对外窗口，代表城市轨道交通系统与其他单位或部门，如气象、公安、消防、公交等进行联络协调。

线网一体化运营调度指挥中心除必备的基本功能外，为了更好地整合各运营主体的资源，提高协同水平，可以根据各运营主体实际，适当将其他分散设置的票务管理、维护保障、运营优化等网络层面上涉及多运营主体的业务纳入整个功能体系。

3.3　协调机制

线网一体化运营调度指挥中心以协调各主体运营活动为主要任务，以实现共享线网资源、协调运营冲突、统一应急指挥、合理进行利益分配以及责任划分等为目的，为乘客提供优质的出行服务，将直接或间接地参与到轨道交通运营生产的计划、组织、实施、协调、监督、控制和保障等多个环节。合理的一体化调度协调机制是确保线网一体化运营调度指挥中心正常运转的重要保障。

线网一体化运营调度协调机制的核心在于协同方式的选择，协同方式主要有协商模式和集中模式^[13]。综合考虑重庆轨道交通各运营主体线路制式差异、线路规模、运营经验、设施水平、企业性质等因素，在多主体网络化运营初近期，兼顾各运营主体意愿和线网的整体效益，有条件的主体间宜选择集中模式，如果暂时推进困难可以选择协商模式，即允许2种模式共存。在多主体网络化运营进入成熟阶段后，通过逐步优化、创新管理体制和技术，打破企业间体制和技术上的壁垒，最终实现运输主体间协商模式向集中模式的过渡。

3.4　协同模式

（1）线网运营。线网一体化运营调度指挥中心作为运营主体间协调管理的最高部门，在线网运营管理层面上对车务管理、调度指挥等方面都应具有协调权限和实时联动的功能。线网车务管理主要对接各线车务管理，包括衔接线路与站点的客运组织、车辆段运作管理、站务管理、乘务管理、操作车站设备和车站设备二级以下维修维护等工作。一体化运营调度指挥中心服务于多个线路控制中心的管理协调，主要负责衔接线路的运营管理，线网供电、环控及维修管理，以及线网衔接信息收发工作。

（2）客运服务。各运营主体在保留各自一定的导向标识系统特点的基础上，应统一、协调衔接线路和衔接换乘站点的导向设计与设置。按“谁先开通，谁主导”的原则，尊重乘客已形成的视觉习惯，以先开通车站部分所属运营主体导向标识标准设置。同时，各运营主体线路间应建立客流联控机制，在遇到大客流时各站能够同步共享信息，有效联动限流。此外，各运营单位应建立安保组织联动机制，并成立安保组织协调工作组，统一安保应急响应标准，及时沟通配合，确保全网安保响应措施有效匹配。

（3）应急管理。应急情况下，各运营主体间应遵循及时、准确、协调、安全等信息互通原则，及时向对方报送应急信息，最大程度减少突发事件对乘客造成的影响^[14]；此外，发生突发事件时，衔接换乘车站需要将信息通报给本线路控制中心及另外一条线路车站，控制中心收到信息后，及时通知另外一条线路的控制中心；事件影响达到报送上级单位条件时，由事发线路运营管理单位的控制中心或线网指挥中心对口报送。各运营单位应执行统一的信息发布规范，根据相关方知情权限进行发布。

4　重庆轨道交通一体化运营调度指挥中心设置方案与技术方案

4.1　设置方案

在城市轨道交通网络化运营进入成熟期后，运营主体和运营线路变化相对稳定，可以考虑整合各运营主体的一体化运营调度指挥中心，建设涵盖多个主体的一体化运营调度指挥中心。在此基础上，根据网络化运营的实际需要进行统筹设计和建设，进一步拓展一体化运营调度指挥中心的基本职能。结合重庆远期的运营主体数量、线网规模、线路互通需求、运营经验、管理体制等发展变化规律，设置基于多主体的一体化运营调度指挥中心，可以有效实现重庆轨道交通全网范围内各类资源整合和统一的协调管理，能更好地适应未来轨道交通线网的发展，最大程度发挥一体化运营效益。基于多主体的一体化运营调度指挥中心设置方案如图5所示。

4.2　技术方案

线网一体化运营调度指挥平台采用基于云平台、大数据和信息共享平台的新IT架构，提出涵盖线网集中运营、统一生产、应急决策的一体化调度指挥中心方案。要实现一体化运营调度指挥，在设备层面还应满足以下协同标准：统一或兼容的系统架构；统一或兼容的软硬件平台和接口标准；规范统一的设计原则与用户界面等。对重庆轨道交通普线、快线的信息化架构和信息安全进行“网络化建设”，实现线网运营生产、信息管理、乘客服务3个不同领域的功能需求^[15]。一体化运营调度指挥平台技术方案如图6所示。

5　结束语

以重庆轨道交通多主体运营与一体化发展为背景，分析重庆轨道交通一体化运营调度需求，构建重庆轨道交通一体化运营调度指挥系统总体架构及协调机制，以实现正常情况下不同运营主体之间运输计划的衔接协调，以及应急情况下不同运营主体之间运输方案的应变处置。结合重庆轨道交通远期发展规划，提出重庆线网一体化运营调度指挥中心方案，设计重庆线网一体化运营调度指挥平台技术方案，最大限度发挥各运营主体的优势，降低线网运营成本，提升线网整体运营效率。

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基金资助

国家铁路局市场监测评价中心技术服务项目(2019S110007)

广州地铁设计研究院股份有限公司科研项目(R113621H01081)