城市综合交通枢纽智慧化设计研究——以深圳市西丽综合交通枢纽为例.pdf

智慧城轨DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.02.004城市综合交通枢纽智慧化设计研究一以深圳市西丽综合交通枢纽为例刘宏源（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉43 0 0 6 3）摘要：目前，新一代站城融合的城市综合交通枢纽正朝着智慧化方向发展。然而，针对智慧交通枢纽的顶层设计尚未明确，各地智慧交通枢纽、站城融合的实现路径及建设方案也各不相同，尚处于探索阶段。为解决上述问题，文章结合站城一体化设计理念，依托深圳市西丽综合交通枢纽，在阐述枢纽运营管理模式及组织架构的基础上，深入分析枢纽运营管理目前存在的诸如信息化水平低、旅客出行体验差、商业开发乏力等痛点，明确枢纽在生产运营、旅客服务、商业开发方面的智慧化需求，并据此提出智慧枢纽平台设计方案，包括平台定位、平台总体架构，以及IaaS、DaaS、Pa a S、Sa a S各层和云平台、云管平台、网络安全防护系统等的具体设计，以期为类似城市综合交通枢纽的智慧化建设提供参考和借鉴。关键词：城市综合交通枢纽；智慧化；设计；深圳市中图分类号：U283.41引言城市综合交通枢纽是整合铁路、公路、航空等多种交通运输方式的协同枢纽体系，是综合交通网络的关键节点，以及各种运输方式高效衔接和一体化组织的主要载体，在提高综合交通运输网络效率、优化运输结构、提升多式联运发展水平、加快交通运输转型发展中具有第一作者：刘宏源，男，工程师引用格式：刘宏源.城市综合交通枢纽智慧化设计研究一一以深圳市西丽综合交通枢纽为例 J.现代城市轨道交通，2 0 2 4(0 2)：19-2 6.LIU Hongyuan.Research on the intelligent design of urban comprehensive transportation hubs-Taking the Shenzhen Xili comprehensivetransportation hub as a case studyJj.Modern Urban Transit,2024(02):19-26.现代城市轨道交通2/2 0 2 4MODERNURBANTRANST19重要作用。目前，传统的综合交通枢纽存在重建设、轻运营、旅客出行体验差、出行效率低、管理碎片化、商业开发乏力、“信息孤岛”现象普遍等痛点 2 。为解决上述问题，应顺应新时代综合交通枢纽智慧化的发展趋势，使云计算、大数据、人工智能（AI）等新兴信息技术与交通枢纽业务融合，针对不同场景的需求提供与之相适应的智慧化应用，以全面提升综合交通枢纽的运行效率、安全管理能力，以及运营服务、旅客出行服务水平。本文将以深圳市西丽综合交通枢纽（以下简称“西丽枢纽”）为例，在阐述枢纽运营管理模式及组织架构的基础上，对枢纽运营管理存在的痛点及智慧化需求进行分析，并据此提出智慧枢纽平台设计方案，包括平台定位、总体架构及具体设计，以期为类似城市综合交通枢纽的智慧化建设提供参考和借鉴。2西丽枢纽概况西丽枢纽作为深圳铁路枢纽总图规划（2 0 16 一2030)中“三主四辅”铁路枢纽布局的主枢纽之一，是集国铁、城际铁路、城市轨道交通、公交、大巴、出租车、网约车等多种交通方式为一体的综合交通枢纽，是深圳市最重要的对外交通门户和交通转换节点。其位于深圳市西丽高铁新城的核心区，将引入赣深客专、深茂、深汕、深珠（南）4条高铁线路，深惠、深莞2 条智慧城轨城市综合交通枢纽智慧化设计研究城际铁路和地铁13 号、15号、2 7 号、2 9 号线4条城市轨道交通线路。为增强枢纽交通功能，西丽枢纽将配套建设公交场站、出租车场、社会车辆停车场等基础设施。此外，为打通南北向交通联系、连接科苑北路和同发路，西丽枢纽还将同步实施科苑路隧道工程及下穿铁路站场的配套工程。3西丽枢纽运营管理模式及组织架构3.1运营管理模式综合交通枢纽根据其特点和功能通常采用分散式管理、一元化管理、一体化管理3 种运营管理模式16 。（1）分散式管理模式。分散式管理模式是指枢纽内国铁、城市轨道交通、公交、大巴等交通方式各自有其独立的物理区域，其相互间的物理界面清晰，各运营主体各自负责自己区域内的管理。该模式广泛应用于国内既有铁路客站枢纽，弊端在于各运营主体协调难度大，突发应急场景下的联动处置效率低。（2）一元化管理模式。一元化管理模式是指将整个交通枢纽视为一个整体，内部各区域、各交通方式均由一个运营主体进行统一管理。该模式弱化了不同交通方式的专业化管理，对枢纽运营主体的要求高，国内目前鲜有应用案例。（3）一体化管理模式。一体化管理模式是指在对枢纽内主要交通方式(如国铁、城际铁路、城市轨道交通)进行专业化管理的基础上，将枢纽其他公共区域（如公共集散空间、出人口、出租车场、社会车辆停车场等)纳入统一管理范围18 。其具有以下优点：有利于保证枢纽的整体服务品质，提升城市整体形象；有利于统筹利用枢纽地下空间，达到经济效益的最大化；有利于统筹调配人力资源，以降低成本；有利于应急协调和事故处理。由于综合交通枢纽在投资主体不同的情况下，各部分的产权及收益归属情况、各部分之间的物理界限和接口关系，以及各部门在正常运营和紧急状态下的协调关系均十分繁杂，因此采用一体化管理模式成为业内共识。西丽枢纽采用站城融合的设计理念，建筑方案高度融合，模糊了国铁、城际铁路、城市轨道交通、城市公共空间、城市道路、上盖开发的物理界限。鉴于此，其选择采用一体化管理模式，将公共区域、商业及其他功能区域视为一个整体，进行统一管理，而对于国铁、城际铁路、城市轨道交通，则由各自归口部门进行专业化运营管理。3.2运营管理组织架构西丽枢纽的运营管理组织架构如图1所示。国铁集团旅客服务与生产管控平台深圳地铁NOCC路局级旅客服务与生产管控平台深圳城际铁路调度指挥中心深惠城际深莞城际车控室车控室15号线27号线29号线13号线OCCOCC15/27/29号线车控室OCC13号线车控室OCC国铁西丽站旅客服务与西丽枢纽监控中心生产管控平台枢纽文化商业东广场西广场北广场南广场公交场站出租车场设施配套注：NOCC为网络运营控制中心：OCC为线路运行控制中心。社会停车场丝带公园道路图1西丽枢纽运营管理组织架构图屋顶集疏运20MODERNURBANTRANSIT2/2024现代城市轨道交通城市综合交通枢纽智慧化设计研究智慧城轨（1）国铁。国铁西丽站由中国铁路广州局集团有限公司（以下简称“广铁集团”）运营管理，其设置车站级旅客服务与生产管控平台，实现车站旅客服务、客运管理、设备管理、应急指挥等功能。车站级旅客服务与生产管控平台接人广铁集团（即路局级）旅客服务与生产管控平台，再上连至中国国家铁路集团有限公司（以下简称“国铁集团）旅客服务与生产管控平台。（2）城际铁路。接人西丽枢纽的城际铁路包括深惠和深莞城际铁路2 条线路。其中，深惠城际铁路由深圳深铁城际铁路运营有限公司负责运营管理，设置车站控制室，负责城际铁路管辖区内的运营指挥、行车管控、客运组织、设备管理等相关工作，接人深圳城际铁路调度指挥中心。深莞城际铁路为远期预留线路。（3）城市轨道交通。深圳地铁13 号线由港铁轨道交通（深圳）有限公司运营管理，15号、2 7 号、2 9 号线由深圳地铁运营集团有限公司（以下简称“深铁运营公司”）负责运营管理。13 号线设置车站控制室，对13 号线区域进行独立管理。15号、2 7 号、2 9 号线合设车站控制室。上述4条地铁线路均接人深圳地铁NOCC。（4）其他区域。其他区域包括旅客活动广场、公交场站、出租车场、社会车辆停车场、网约车场、站房文化设施、商业配套、屋顶丝带公园、枢纽集疏运道路等，均由深圳地铁物业管理发展有限公司统一进行运营管理，负责日常运营安全保障，设备设施维护管理，出租车、网约车及地下道路管理，公共信息服务，客运组织等。西丽枢纽设置枢纽监控中心及智慧枢纽平台，实现对上述区域的统一管理。智慧枢纽平台与各条城市轨道交通线路、国铁西丽站、城际铁路均设置通信接口，实现客流信息、安防信息、设备监控信息、突发应急事件信息等的共享。同时，枢纽监控中心接人深圳地铁NOCC，实现信息的互联互通。正常情况下，枢纽、国铁、城际铁路、城市轨道交通按各自运营管理模式进行管理；紧急情况下，则以枢纽监控中心为核心，通过智慧枢纽平台与各运营主体单位协同，实现统一调度、协调指挥。4运营管理痛点及智慧化需求分析4.1运营管理痛点传统综合交通枢纽受限于信息技术和管理体制，采用多制式交通各自为政的运营管理模式，导致信息不互通、运营效率和服务水平偏低，在后期运营上存在如下痛点。（1）信息化系统建设落后，运营管理水平低。信息化系统建设被忽视，各机电系统烟式建设，系统间缺乏有效的信息联动和沟通机制，导致跨部门、跨区域的数据无法互通，应急突发情况下联动响应缓慢，枢纽整体运营管理水平偏低。（2）旅客出行体验差，出行效率低。针对旅客的交通信息服务偏少，线上线下一体化服务缺失，出行前服务链不全；旅客停车难、接站难；枢纽周边交通易拥堵，枢纽大客流应对能力低。（3）商业价值低，商业开发乏力。枢纽内商业开发效率偏低；商业信息发布渠道少，广告投放不精准，广告效益低；商业活动单一，线上线下的联系未打通，商业增值服务少。4.2名智慧化需求为解决以上痛点，并响应国家发布的国家综合立体交通网规划纲要1、“十四五”现代综合交通运输体系发展规划、数字交通“十四五”发展规划12 等政策文件中提出的“推动一体化综合交通枢纽建设”要求，深圳市计划将西丽枢纽打造成为站城融合的数字化综合交通枢纽。现分析其智慧化需求如下。（1）生产运营需求。枢纽的运营管理主体应建立统一的枢纽运营管控平台，通过整合各类数据，包括机电设备设施数据、客流数据、交通数据、外部数据等，实时掌握枢纽运营状态、机电设备设施运行状态、能耗数据和异常事件报警，实现运营过程自动化、管理一体化，以及不同系统和部门之间的数据共享、应急突发事件下的联动和协同调度 3 。（2）旅客服务需求。旅客对枢纽服务的需求主要涵盖安全保障、信息服务、换乘接驳3 方面4。在安全保障方面，旅客希望能够平安顺利出行，突发情况下能获得紧急救援服务；在信息服务方面，旅客希望能够准确获知各种交通方式的车辆位置信息、班次信息、延误信息，并可查询购票、餐饮、住宿、周边商业服务等信息；在换乘接驳方面，旅客希望能够便捷地进行不同交通方式间的换乘，享受换乘指引、定位导航、行李寄存等服务。（3）商业开发需求。枢纽有着巨大的客流优势，需现代城市轨道交通2 12 0 2 4MODERNURBANTRANSIT21智慧城轨城市综合交通枢纽智慧化设计研究要将其庞大的出行客流转化为商业客流，以提升其商业价值。商业管理人员需要通过门店画像、乘客画像，筛选出目标用户进行有针对性的、精准的线上线下营销、商铺引流，并通过精准的广告投放增加广告收益。5餐智慧枢纽平台设计智慧枢纽平台是西丽枢纽智慧化建设的核心，通过建设枢纽数字化底座，对枢纽管理范围内的信息资源按照统一的标准进行数据接人、存储、处理和交换，打破各部门之间的数据信息壁垒，实现信息共享及业务协同，打破各系统间的信息孤岛，从而提高乘客服务水平及枢纽运营管理效率。5.1平台定位智慧枢纽平台依托云平台的基础设施资源、技术支撑体系、数据运营体系、应用信息体系，围绕智慧枢纽的业务职能和价值定位，从智慧运营维护、智慧出行、智慧物业、智慧商业4个核心业务层次全面引领、设计和实施智慧枢纽多场景、多渠道、多维度运营管理与服务，以万物连接、跨界融合的方式，实现智慧枢纽“态势全面感知、决策数据驱动、运行一体联动、智慧应用”四位一体的管理目标。5.2平台总体架构根据综合交通枢纽的运行特点和管理要求，采用分层架构理论，将智慧枢纽平台总体架构划分基础设施、网络传输、一体化平台、智慧应用4层，如图2 所示16。（1）基础设施层。基础设施层负责采集各机电系统数据，包括视频监视、广播、电子信息显示及乘客引导、乘客求助告警、停车场管理、通风空调、给排水及消防、智能照明、火灾自动报警（FAS)、环境与设备监控、门禁、自动扶梯与电梯等系统，实现对乘客、设大屏端展示层PC端APP/小程序端智慧应用枢纽全息感知Saas自动运行管理应急调度指挥大数据管制设备智能运维智能能源管理智能生产管理综合可视化信息共享联动辅助决策进化智慧停车管理AR导航定位智慧客服会员增值服务精准招商商业画像线上访客管理广告服务物业管理VR智慧运营维护智慧出行智慧商业智慧物业BIM/GISPaasAI服务一体化平台融合通信数据服务loT服务laas计算资源定位服务存储资源网络资源服务安全资源服务网络传输有线网络5GWiFi6NB-IoT蓝牙LoRa电子基础设施注：laaS为基础设施即服务：PaaS为平台即服务：SaaS为软件即服务；PC为个人计算机：APP为应用程序：AR为增强现实：VR为虚拟现实；IoT为物联网：BIM为建筑信息模型；GIS为地理信息系统：5G为第五代移动通信技术；WiFi6为第六代无线网络技术NB-IoT为窄带物联网：LoRa为远距离无线电：BAS为建筑自动化系统。信息综合视频电话广播信息网络布线监视系统系统显示系统系统系统图2 智慧枢纽平台总体架构求助门禁告警巡更会议管理系统系统系统系统系统系统 系统系统电子视频停车FASBAS照明系统系统智能电源22MODERNURBANTRANSIT2/2024现代城市轨道交通城市综合交通枢纽智慧化设计研究智慧城轨备、环境、事件的数字化全息感知。（2）网络传输层。网络传输层通过有线、无线网络，构建枢纽感知网络的传输通道，实现设备的可靠连接。网络根据功能及类别，划分为生产网、办公网和外部服务网。生产网负责枢纽各生产业务系统的信息传输，承载综合调度指挥、安防、无线通信、广播、电子信息显示及乘客引导、智能运维等业务。办公网为枢纽内各部门的办公信息网络，承载运营管理、企业管理、资源管理等业务。外部服务网承载面向旅客的智慧乘客服务、枢纽门户网站、APP、小程序等业务。（3）一体化平台层。一体化平台层为基于云架构的云平台和数据平台，通过统一构建计算、存储、网络资源，为各业务系统提供云服务，为枢纽各类业务应用提供数据支持，实现对数据的分析、挖掘、融合。（4）智慧应用层。智慧应用层通过可视化大屏、APP、小程序等展现智慧运营维护、智慧出行、智慧商业、智慧物业应用，实现对枢纽多方位、跨专业的管控，从而有效提升枢纽智慧化水平、运营效率及服务品质，降低综合运营成本。其依托SaaS应用体系和枢纽专业系统，以状态全面感知为基础，以数据驱动决策为主线，以场景联动协同为纽带，以旅客引导服务为核心，分别面向运营管理、旅客服务、商业服务、物业服务领域展开智慧化枢纽业务应用功能模块开发部署：运营管理需实现枢纽运行状态感知、枢纽数据资源管控、枢纽运行自动诊断、运营场景联动、维护场景联动、应急调度指挥、能源管控等服务功能；旅客服务需实现枢纽导航与引导、旅客服务APP、智能在线语音客服、旅客求助和报警、枢纽智能停车等服务功能；商业服务需实现精准招商、乘客画像、商铺引流、增值服务等功能；物业服务需实现线上访客管理、物业管理、VR巡逻等功能。5.3方案设计5.3.1云平台西丽枢纽云平台的建设是基于深圳地铁NOCC生产云和管理云进行扩容，充分利用其已有的资源和能力。根据深圳地铁数字化转型的顶层规划，深圳地铁“城轨云”综合考虑安全性、数据共享交换效率、深圳地铁业务场景定义及既有运营组织架构，按照“两云三域”构建云架构。其中，“两云”指生产云和管理云。生产云承载线网调度指挥平台（NCC)、清分中心（A CC)、多线路售检票中心（CLC）及各线路生产业务系统。管理云根据使用功能划分为生产区、办公区、公共服务区，其中，数字地铁一期已建设管理云中的办公区部分（服务企业的办公信息化），NOCC二期管理云主要建设生产区和公共服务区，包含智慧运维（管理网）、乘客服务、应急指挥系统（运营级)、OA云桌面、对外服务等内容。此外，还应在枢纽本地建设枢纽边缘云，将云计算的能力拓展至距离终端更近的边缘侧，并通过对云边端的统一管控实现云计算服务的下沉。枢纽边缘云与NOCC二期生产云、管理云实现数据互通和共享，与线网中心云形成“云边端协同”的技术架构。西丽枢纽云平台架构如图3 所示。5.3.2laaS层IaaS层包括云计算服务器、网络设备、存储设备等各类硬件基础设施以及云基础服务、云平台管理等系统，支持计算、存储、网络、安全等设备资源的统一管理调度。IaaS层建设包含西丽枢纽本地云平台建设和NOCC生产云、管理云扩容2 部分。应根据业务性质对规划的业务系统进行分区域部署，枢纽生产类业务系统部署在枢纽本地云平台，其他线网级业务系统分别部署于NOCC生产云和管理云。相关业务系统部署涉及对既有线网云平台的扩容，扩容设备包括计算资源区的虚拟化计算节点、容器节点、裸金属节点、图形处理器（GPU)计算节点，存储资源区的分布式存储节点，云安全区及管理平台区的安全设备，核心区的交换机、运维管理软件等。5.3.3DaaS层数据即服务（DaaS）层包括结构化数据、非结构化数据（如视频、图像）、业务数据的存储、管理设施及应用引擎等。其为文件与数据库资源的整体集合，可为各类型用户提供建立数据库与存储文件所需的各类服务器基础设施。DaaS层汇聚了所有前端采集的及前后端智能分析产生的智能数据，并按需汇聚业务数据、互联网数据。枢纽本地云平台和DaaS层大数据平台可对上述数据进行清洗、转换、挖掘、分析、统计，不断从海量数据中提取出新的价值数据，以构建主题库、专题库，为业务应用提供数据支撑。现代城市轨道交通2 12 0 2 4MODERNURBANTRANST23智慧城轨城市综合交通枢纽智慧化设计研究数据交换平台NOCC二期生产云三二网NOCC核心骨干核心骨干节点路由器节点路由器微据夜换评冶工控互联网NOCC二期管理云核心交换机 核心交换机Internet互联网接入区业务网络存储网络管理网络出口交换机出口交换机核心交换区管理防火墙管理核心管理核心业务防火墙业务核心业务核心管理防火墙业务防火墙西丽松纽带外管理管理交换机一管理交换机接入区业务交换机-业务交换机存储交换机-存储交换机交换机计算节点容器节点裸金属网关物联网节点数据库堡垒机（运维审计）管理节点虚拟化杀毒、网络安全管理等管理区安全管理区为此，DaaS层大数据平台一方面需对NOCC生产云的接人处理能力进行扩容，将枢纽新增智慧化数据按生产云数据资产管理的要求汇人数据湖，实现数据的汇集及治理；另一方面需建设枢纽智慧化专用的数据湖(主题库、专题库)。5.3.4PaaS层PaaS层包含整个云平台的基础应用能力和主要业务引擎，如视频接人能力、转码能力、卡口接入能力、视频智能分析能力，以及地图、联动接口、服务接口等。PaaS层将AI、大数据、IoT等基础技术封装为标准服务，通过标准接口供上层应用灵活调用。PaaS层的服务应基于SaaS层的需要提供。PaaS层的建设以NOCC二期生产云、管理云项目的建设成果为基础。NOCC二期生产云已构建了AI创新平台、AI分析引擎、大数据可视化平台、移动应用开发平台、应用程序编程接口（API）网关、数据库、工业24MODERNURBANTRANSIT212024现代城市轨道交通节点资源池业务应用区图3 枢纽云平台架构物联网平台等。智慧枢纽平台将按需使用生产云提供的平台及算法，当超出既有平台及算法授权容量时，对其进行适当扩容，并基于既有平台框架开发新增算法，使其具备共享性，以满足平台演进迭代的需求。NOCC二期管理云已构建统一身份认证、融合通信、BIM等平台，智慧枢纽平台将按需要使用管理云提供的能力，并对其进行适当扩容。5.3.5SaaS层SaaS层为各类子系统、应用平台、业务系统等应用软件的集合。这些应用软件通过云管平台为各业务系统提供资源及软件技术环境支撑。SaaS层综合运用AI、大数据、IoT等技术，构建面向不同场景的智能化、数据化应用，主要涵盖智慧运营、智慧维护、智慧旅客服务、智慧商业、智慧物业等板块。智慧运营板块具备全息感知、客流监测与分析、自动运行管理、融合通信、应急调度指挥、外部信息共对象存储分布式存储备份存储存储区城市综合交通枢纽智慧化设计研究智慧城轨享及联动应用、大数据管控等功能。智慧维护板块涵盖机电设备智能运维管理、机电设备能源管控、枢纽健康监测等应用。智慧旅客服务板块包括基于AR导航的电子地图、基于前端设备或手机APP的智慧客服、一站式出行、3D可视化无人值守停车场等应用。智慧商业板块为管理部门提供精准招商及合同管理功能，为商户提供门店画像、客户画像应用，为消费者提供智能推送、线上购物等服务。智慧物业板块包含物业电子化、线上访客管理、VR巡逻等应用。SaaS层将部署与既有NOCC生产域业务系统以及企业各管理业务系统的接口。当前NOCC二期正在开展线网层智慧化应用建设，西丽枢纽将实现部分线网智慧化业务在枢纽的落地，并为其提供各类数据。枢纽智慧化生产业务、管理业务分别部署在生产网、管理网内，与管理网内各管理业务系统的接口通过生产云与管理云间的接口间接实现。5.3.6云管平台云管平台负责云平台的统一运营及运维管理，可对云平台内所有设备（包括计算、存储、网络、安全设备)的状态信息进行采集，并发放配置信息。云管平台能够对云平台的计算、网络、存储等资源进行统一管理和资源池化，通过灵活的资源调度策略，包括错峰复用、动态伸缩、迁移等技术手段，实现应用的跨资源池、跨数据中心部署，以及资源的弹性伸缩。5.3.7网络安全防护智慧枢纽平台设置网络安全防护系统，通过建立统一安全管理平台，进行安全审计、漏洞扫描及周界防护，并在云平台全网虚拟化环境及不同租户之间部署虚拟化安全防护措施，以增强其抵御外界恶意文件、威胁流量的能力。6结语西丽枢纽的智慧化设计和建设顺应了新时代综合交通枢纽的智慧化发展趋势，从提升旅客出行体验、提升站城一体化运营水平、提升枢纽商业价值3个维度，站在站城数据融合的高度，通过云计算、大数据、AI等新兴信息技术与交通枢纽业务的融合，适应枢纽不同场景的应用需求，提供相应的智慧化应用，实现枢纽的设施设备智能化和管理精细化，对于将西丽枢纽建设成为TOD4.0的站城融合标杆工程具有重要意义。参考文献1赵鹏林，刘永平.综合交通枢纽现状、困境及解决途径以深圳市为例.城市交通,2 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articleincorporates the design concept of integration of station andcity,using the Xili comprehensive transportation hub inShenzhen as a case study.Building upon an exposition ofthe hubs operation,management mode and organizationalstructure,this article analyzes the pain points and intelligentrequirements of hub operations and management.Subsequently,it proposes a smart hub platform designscheme,encompassing platform positioning,overallarchitecture,and specific design.The aim of this is to offerinsights and inspiration for the intelligent development ofsimilar urban comprehensive transportation hubs.Keywords:urban comprehensive transportation hub,intelligence,design,Shenzhen city