關于構建智慧城軌的思考和建議

侯宇婷 肖金梅

成都工業學院/汽車與交通學院 四川 成都 611730

1 建設智慧城軌的背景

1.1 行業背景

近年來，隨著計算機、互聯網等技術在城市軌道交通行業中的廣泛應用，我國的城軌行業步入了快速的信息化發展階段，信息化的建設初具規模，如部分城市的城軌線路支持二維碼或刷臉進出站，開發了本地的城軌相關應用程序，為民眾提供相關的信息服務，車站的相關設備利用互聯網技術等可以為乘客提供更好更便利的服務，城軌運營單位利用信息化技術提高日常運營管理的效率等。

但由于各種原因，各個城市將現代化裝備技術、信息技術、智能技術等應用在城軌領域的起點、范圍和深度等不統一，而隨著大數據、云計算、人工智能、5G通信、區塊鏈等新興技術的發展，北上廣深等城市已在智慧城軌的建設上搶先一步，拉開了各個城市軌道交通在高新技術應用上的差距，因此，一批后發城市開始積極參與到城軌智慧化建設中來，以期縮小差距。

1.2 政策背景

2019年9月發布的《交通強國建設綱要》為我國交通行業指明了到21世紀中葉的總體發展目標，即到2035年要基本建成交通強國，到21世紀中葉，要建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國。交通強國的建設是全面建成社會主義現代化強國的重要支撐，也是實現中華民族偉大復興中國夢的堅強支撐。綱要中提到交通的發展要由追求速度規模向更加注重質量效益轉變，要大力發展智慧交通，推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合[1]。

城軌交通是建設交通強國和智慧城市的重要組成部分，2020年3月，中國城市軌道交通協會發布了《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》，為我國城軌發展構建了1套技術標準體系+1個平臺+8大體系總體框架，如圖1所示，同時明確了智慧城軌建設未來的發展方向和具體的內涵，城軌各行各業將在這一政策文件的引導下，在項目設計、施工、運維等各個領域實現智能化、智慧化，開創行業發展新篇章。

圖1 智慧城軌總體框架

2 智慧城軌的概念

智慧城軌即“應用云計算、大數據、物聯網、人工智能、5G、衛星通信、區塊鏈等新興信息技術，全面感知、深度互聯和智能融合乘客、設施、設備、環境等實體信息，經自主進化，創新服務、運營、建設管理模式，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的新一代中國式智慧型城市軌道交通”[2]。

從以上的概念可以提取出兩類對象，即人與物質（或設備），用新興信息技術為物質（或設備）賦能是智能的層面，而用新興信息技術為人和物質（或設備）同時賦能則是智慧的層面，因此城軌智慧建設的基礎是智能發展，而智能發展的目的是實現智慧發展[3]。所以，要實現城軌的智慧化不是一步到位[4]，而需要經歷信息化階段-智能化階段-智慧化階段的逐步演化。智慧與智能的關系如圖2所示。

圖2 智慧與智能的關系

3 國內智慧城軌建設現狀

目前，國內多個城市如北京、上海、廣州、深圳、青島、武漢、重慶、成都、蘇州等已開始進行城軌智慧化的相關建設，并取得了不錯的成果，本文將以北京、重慶、上海、成都為例，對國內智慧城軌建設現狀進行簡要介紹。

3.1 北京

目前北京的燕房線、機場線、大興機場線采用全自動運行（Fully Automatic Operation，FAO）技術，其中燕房線是國內第一條采用自主化FAO系統[5]、并且滿足自動化等級GoA4級的線路，同時也是國家戰略新興示范工程，擁有領先國際的完全自主知識產權。同時，北京地鐵正積極地在智慧乘客服務、智能調度、智能運行、智能車場、智能運維五個方面大力提升智能化水平。

3.2 重慶

被列為CBTC系統互聯互通國家示范工程的重慶4、5、10、環線4條線路，在統一的標準下實現了不同供應商設備的互聯互通。這標志著我國在解決CBTC系統互聯互通這一世界性難題[6]的過程中取得了重大的突破，形成了世界城軌信號行業的中國標準，搭建了我國首個互聯互通CBTC系統測試驗證平臺，形成了自主產業，為智慧城軌的建設做出了重要貢獻。此外，重慶軌道交通（集團）有限公司聯合多家企業成立了“5G智慧軌交聯合創新實驗室”[7]，設計和研發“5G+智慧軌交”相關產品，在乘客服務、運維安全、運營管理等方面不斷提高智能化水平，助力重慶智慧城軌建設目標的達成。

3.3 上海

上海智慧城軌發展總體框架采取1+3+5+N的架構，即：1個地鐵云+3個智慧領域（智慧建設、智慧運維和智慧服務）+5層技術+N類智能設備[8]。目前，上海地鐵已在智能基礎設施領域搭建了基于BIM/CIM的智慧城軌基礎設施管理平臺，可實現自動演進的閉環檢修管理；在智能列車運行領域，將全自動駕駛系統運用在了18號線、15號線、14號線上；在智能運維安全領域構建了車輛智能運維系統平臺；在城軌大數據與云控平臺領域，搭建了城市軌道交通綜合云平臺；在智能運輸組織與乘客服務領域，分別在調度指揮中心、交通樞紐、票務服務、出行咨詢服務、客流管理系統、智慧車站系統等方面融入新興技術，提升智能化智慧化服務水平。

3.4 成都

成都軌道的智慧化發展發根于2005年在修建1號線時嘗試建立的盾構掘機安全風險監控系統[9]。目前，成都軌道交通在5G、全自動運行和“三鐵融合”等方面取得了較好的成果：所有線路都把5G作為骨干網，這將使得在乘客服務上可以做更多的嘗試和應用；在全自動運行方面，9號線成為中西部地區的第一條、國內第三條擁有全自動運行系統的線路，符合高效運營、綠色發展、智慧發展等需求；在“三鐵融合”方面聯合地方路局和市規劃部門，創新性地規劃和設計了相關線路和車站，優化換乘方式，對整體交通網絡布局意義重大。

4 智慧城軌發展存在的問題及建議

目前，國內一些城市在城軌建設中融入新興技術取得了不少成果，朝著智慧城軌的目標不斷前進，但同時我們也需要認識到智慧化建設過程中出現的一些不足和隱患，并加以改進和防范，夯實技術基礎，讓智慧城軌的建設朝著自主化、可持續、安全的道路發展[10]。

4.1 存在的問題

4.1.1 脫離實際盲目攀比。近年來城軌在一定程度上成為了一個城市對外宣傳的名片，很多城市爭相進入城市軌道建設的大流中來，隨著智慧城軌的建設成為未來發展的趨勢，部分城軌規模、運量較小的城市不顧自身實際情況，盲目追求智慧建設，使得建設與具體需求不相符，增加了建設與運營成本，給財政帶來巨大壓力[11]。

4.1.2 部分核心技術仍依賴進口。軌道交通涉及專業廣泛，隨著我國在軌道交通研發領域的不斷投入，很多技術已逐步國產化，在一定程度上降低了建設和運維成本，但在一些關鍵核心技術上，進口設備或系統在可靠性方面較國產設備或系統仍然具有較大優勢，處于壟斷地位，價格高昂。

4.1.3 前期規劃不夠完善。一些城市在城軌建設的前期規劃中沒有前瞻性，沒有充分研究智慧城軌的總體架構和方案，導致在已經開通運營的線路上進行各種調整，比如替換原有的生產管理系統、將分散的設備、系統功能進行整合等，這將對當前的生產運營造成較大的影響。

4.1.4 隱私數據保護策略有待完善。軌道交通的首要任務是保證安全，以往這個安全主要強調的是運行安全，而隨著智慧城軌建設的不斷推進，數據的安全也越來越重要，尤其是乘客的隱私數據，這其中涉及乘客的支付碼、指紋或面部生物信息等。而近年來關于公民個人信息泄露的事件發生率不斷攀升，給人民群眾的財產和人身安全帶來了較大的損失。

4.2 建議

4.2.1 結合自身實際，理性開展智慧城軌建設。各個城市在智慧城軌建設的規劃與設計階段一定要對項目進行嚴格把關，充分研判，根據當地財政與出行需求的具體情況，嚴格控制智慧城軌建設的內容與投資，避免造成浪費[12]。

4.2.2 進一步提升國產化率和國產質量。不斷提高設備自主研發創新能力，提升核心技術的自主化水平，減少對進口技術的依賴度，在統一的標準下實現不同線路、不同供應商設備或系統的互聯互通；建立完善的智慧城軌中國標準，指導整個城軌行業在統一的標準下健康發展，打破行業壁壘，增強相關標準的國際影響力。

4.2.3 做好智慧城軌建設頂層設計。重視智慧城軌建設的前期規劃工作，洞悉行業發展趨勢，聚焦科技發展前沿，考慮未來可能面臨的問題，做好頂層架構設計，盡量避免出現后期整改的現象，節約建設和運營成本。

4.2.4 建立和完善隱私數據保護政策。加強乘客個人隱私的保護，隨著生物識別、大數據、云計算、互聯網等技術與城軌的深度融合，乘客的個人隱私保護成為一個無法回避的緊要問題，智慧城軌的建設和運營過程中涉及大量的乘客隱私數據，研究如何保障乘客隱私安全是一項最基本的工作，也是一項非常緊迫的工作。建議在政府的相關主導下制定相應的管理和監督機制，出臺行之有效的法律法規，企業嚴格執行相關規章，對乘客的隱私數據安全進行全方位的防范[13]。

5 結束語

城市軌道交通是緩解城市擁堵的重要手段，隨著人們生活水平的提高，人們對城軌提出了更高的要求，而智慧城軌的建設符合當今技術發展的潮流，是時代發展的必然產物，同時也是交通強國重大戰略的建設核心。未來，聚焦智慧乘客服務、智慧列車運行、智慧車站、智慧運維、智慧管理、智慧能源等多個方面還有很大的發展空間，地方政府、業主單位、裝備企業、科研院所院校、設計單位、建設單位等應發揮各自的功能和優勢，貢獻集體智慧，牢牢抓住當前發展的機遇，不斷創新變革，助力我國智慧城軌建設，力爭在2035年和21世紀中葉實現以城軌為核心的交通強國目標。