浅析高铁车站智能化的设计研究

张舰宇

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司）

1 引言

随着我国高铁建设的飞速发展，高铁车站从数量到体量都有着巨大的增幅。对车站的管理、控制提出了更高的要求。因此高铁车站的智能化设计、应用也越来越广泛。本文将从高铁车站的智能化系统架构、功能及实现三方面进行阐述，为今后高铁车站的智能化设计提供参考。

2 高铁车站智能化的架构

高铁站房智能化系统采用国铁集团、路局、车站的三级架构形式，三级之间通过通信专业提供的数据通信网通道进行数据传输。如图1所示，客站旅客服务与生产管控平台相关的服务器、操作终端和运维终端全部部署在安全生产网内，客票网与安全生产网通过安全手段连通，实现数据共享。互联网和外部专网通过网络安全平台与安全生产网进行数据交互。车站局域网由二级物理架构组成。核心汇聚层配置2台三层交换机，采用负荷分担的方式工作，交换机间采用GE电口直连。核心层设置在信息机房，站房内各信息设备间根据需求分别设置二层接入交换机。车站手持终端通过移动运营商提供的无线网络（4G/5G）接入客站旅客服务与生产管控平台[1]。

图1 高铁车站智能化架构图

传统的车站设备控制，各自控制系统数量较多，且主要依赖于各子系统的控制，与BA系统之间仅预留了通讯接口，确保系统的运行状况，但是设备的控制均要在相应子系统主机进行监控，对机房的布置、人员的操作、数据的传输都造成了不便。旅客服务与生产管控平台集成了旅客服务应用、客运管理应用、应急指挥应用。客运设备管理应用通过与BAS（Building Automation System）系统平台互联实现机电设备数据的采集，BAS系统独立管控各机电系统。通过BAS系统实现机电设备数据的采集，客运设备管理系统设置数据接口服务器，与BAS系统互联，实现设备数据的输入与汇总，同时向系统平台上报关键监控指标和报警信息。

3 高铁车站智能化的功能

通过共享调度、客票、动车组、综合视频监控、建筑设备监控等运营数据，深度整合客运站段生产服务相关的业务逻辑，从而实现高铁车站的智能化控制的设计理念[2]。

3.1 旅客服务

按照车站功能布局与列车实时运行情况，自动生成广播、引导和检票计划，统一接入广播设备、导向设备、时钟、摄像头等前端设备，实现对站内广播、综合显示、时钟、视频监控、求助、查询和检票等业务的集中管理、统一调控，同时与客运管理业务协同联动，提高现场作业人员与前端设备的联动性。

3.2 客运管理

围绕客运乘降组织，客运、行包及高铁快运作业等业务，提供人员自动排班、任务分发、到岗监控、作业卡控、执行反馈和客运工作量统计等功能。提升客站作业管控能力，保证服务质量和安全生产。

3.3 设备管理

对客站客运服务，以及电梯、空调、照明等机电设备进行全生命周期管理和能效管理，实现车站设备设施的资产管理、状态监控、运维管理、能效管控和辅助决策评价等功能。通过对车站运营环境状态感知，结合列车运行实际，提供能效管理辅助决策支持，有效降低车站运营成本，提升旅客候乘环境，提高客站运营管理能力。

3.4 应急指挥

通过对客站应急预案的电子化管理、流程化分解和定制化编排，实现客站应急指挥一键启动、任务分发、过程监控和总结报告闭环处理。对接地方应急处置相关信息系统，实现信息共享、路地联动，提升客站应急处置能力。预留与国铁集团、铁路路局两级应急通信平台互联条件，满足两级应急通信平台对图像调用、辅助决策的需要。

高铁车站智能化系统为平台提供基础数据管理、传输，自动获取路内外相关系统数据，为运维工作人员提供用户单点登录、权限管理、信息集成、插件管理、流程管理、消息通知等功能。为乘客服务提供语音识别、语义分析、图形图像算法优化升级、智能问答等人工智能服务功能。为整个铁路线网提供对站段各生产要素和作业状态的全面监控与集成展示。

4 高铁车站智能化的实施方案

根据前文的高铁车站智能化系统架构及功能，本章节将着重介绍系统的实施方案。如图2所示，从车站各类数据的传输到设备的管理，高铁车站智能化系统全面支撑起高铁系统安全、平稳的运行。

图2 高铁车站智能化架构图

4.1 系统设计

4.1.1 硬件部署

高铁车站智能化硬件配置，主要以控制、执行、基础数据的采集为主，通过末端设备的工作数据及位于车站不同区域的传感器采集相关数据信息，为车站实现智能化运行提供最坚实的基础[3]。

铁路局硬件配置主要起到上传下达的作用。首先，部署路局与管辖范围内所有车站的通讯接口。其次，建立数据服务器，初步对数据进行处理分析，对各车站的运行进行纠正。最后预留国铁集团的数据接口，保证系统数据交互无障碍。

国铁集团硬件配置主要是保证系统超期的服务能力，对各类车站运行数据进行分析，并合理的规划资源，调配资源。

4.1.2 软件部署

高铁车站软件部署主要是各子系统应用软件、BAS接入软件等，维持车站正常、合理、有序的工作。

铁路局软件配置包括数据的访问、控制及数据筛选清洗等功能。

国铁集团集中部署各类分析、调控软件，数据集中存储，将车站大数据经运算分析后，反馈至各高铁车站，提供最优的运行模式。

4.1.3 网络配置要求

除个别体量较小的车站，为保障智能化系统正常运行，均应配置网络峰值带宽不小于100Mb/s的专用网络[4]。

4.2 高铁车站智能化系统

照明子系统通过照度传感器以及照明回路采集能耗、照度数据，并对车站照明环境进行实时监测，通过分析与照明控制模块联动，使车站光照达到舒适性条件，实现照明智能监控。主要采集信息分为远程控制（按回路全开、½开、定时自动开关、群组开关），运行状态，故障状态。报警状态的信息，包括各类、各时段报警数量；照明回路电力和能源消耗的统计信息。

送排风子系统主要由现场控制器及风机设备组成，能够对送排风机、电动风阀的工作状态进行监测，通过控制风机的运行方式、台数来进行室内外空气的交换，实现对风机高效、低耗的最优控制，达到对送排风系统的集中管理。主要采集信息包括：各个送排风机的运行状态、故障报警及手动或自动状态、送排风机累积运行时间、送排风机出现故障时的报警信息。各类送排风设备通过自带输入输出模块进行数据采集。

车站的给排水监控系统主要针对集水井、污水坑、电梯基坑的积水情况以及水泵的启停控制进行监控。排水监控系统能够对集水井、污水坑、电梯基坑等部位的水位、水泵的工作状态进行监测，通过控制水泵的运行方式、台数和相应阀门的动作及时排放污水和积水，实现对水泵高效、低耗的最优控制，达到对排水系统的集中管理。采集的信息主要有：补水泵、潜水泵、软水装置的运行状态和故障信息、水坑液位信息、水泵累积运行时间、设备运行电力和能源消耗的统计信息。

电梯子系统通过与不同厂家进行电梯信息代码标准和通讯协议对接，实现了对车站电梯的集中监控。该系统能够对车站内垂直电梯、电动扶梯的工作状态进行监测，通过采集实时运行参数、获取现场画面等方式达到保障电梯安全运行、高效维保的目的。

消防子系统整合全站分散的消防监控，供管理人员查看车站的实时画面和数据，监测车站的警情状态、消防设备运行状态、辅助车站消防日常安全管理。消防日常管理包括消防日常值守、消防日常巡检、消防设备日常保养和专项保养、消防隐患录入和整改及车站信息模型。统计车站消防信息、分析消防数据、评估车站总体消防安全。辅助火情应急处置，实时化火情信息、精准处置对象、可视化应急指挥。消息即时推送，管理人员全面掌握车站消防安全状况。

变配电系统智能化设计既可以监控设备的安全运行，也可以优化系统运行模式，将若干个子系统整合，统一收集数据分析并上传，从宏观角度监测变配电系统各设备的工作数据，保证其安全运行，绿色节能，详见图3。

5 结语

高铁车站智能化需要以电气专业为主导，各专业共同配合实现。这就要求电气设计人员时刻掌握行业动态以及铁总《铁路旅客服务与生产管控平台配置暂行技术条件》的具体要求，保证我国高铁安全、可靠、平稳、绿色运行。