“新基建”背景下的多源融合的智慧城市軌道交通體系構建研究*

白 洋

（江蘇建筑職業技術學院 交通工程學院）

一、“新基建”背景下的城市軌道交通發展背景

“新基建”一詞，其含義是融入科技的新一代基礎設施建設。在當今的智能經濟時代，為落實國家全新的發展理念，吸收新一輪科技革命的標志性產出，為可持續性發展和遠景目標構建出國家生態、數字、智能、高速轉型的主體架構，實現新舊動能轉換和經濟結構并行的基本形態，從而需要架設符合現代化經濟體系的基礎性國家建設和基礎設施建設。智慧交通作為一個重要的起點，是“交通強國”行業計劃發展的先行者和拓基者。

城市軌道交通作為城市交通的重要組成部分，在新一代智能化發展方面，更要體現出“智慧化”特點，積極融合一系列先進技術，比如儲能，實時供電，充電的模式，還有地鐵輪軌的新材料應用，都有很多的技術創新之處，除此之外，列車自動運行和控制系統也有很多新技術的應用。這為城市軌道交通智能化發展奠定了良好的基礎，現在大數據、物聯網、云計算、5G 技術的快速發展，讓城市軌道交通更加智能。

智慧城軌的主要目標是“三創建”，一是創建具有中國特色的融合集約的智能型軌道交通體系，以城市軌道交通全行業為基準布置實施。以智慧客運、智能設備、智慧行車、智慧安檢、自動駕駛、智慧客服、智慧應急，以及智慧城軌新平臺應用為載體，發揮新一代互聯網技術對智慧城軌發展策略的引領作用。二是創建城市軌道交通行業新局面，發揚軌道交通行業涉及面廣，專業統籌性強，體制機制完善的優勢，大力發展包括5G、區塊鏈、大數據、智慧物流和現代服務業。三是創建軌道交通行業內涵發展新策略，倡導城軌行業科技先導，鼓勵原始、自發性專業技術創新和推廣應用，在行業內打造一支基礎好、能量祖的科研隊伍。

作為后疫情時代的經濟發展國之戰略，城軌行業在“新基建”政策引領下，既要快速發展，又要質量、效益為先。作為一個系統性復雜體系，通過借助我國互聯網行業的優勢力量，集中關鍵領域進行突破。面對原有的技術層面條件，要敢破敢立，能力發現行業內的不足與落后之處，通過信息化手段加以優化和完善，從體制和機制上深化應用。同時關注城軌乘客的使用感受，吸收他們的意見建議，不要為了智慧城軌而進行智慧城軌。作為未來發展趨勢的智慧城市建設的極其重要的數據來源，智慧交通也是智慧城市管理與其他智慧產業進行信息互換、資源共享和聯合協同的主體，更是推動交通運輸管理革新的重要路徑和手段，是提升交通服務水平的有效方法，推動交通轉型升級的重要支撐。交通信息管理的最終目的是達到客流的安全、快捷、高效、綠色出行的目的，為了實現這一目標，需要構建多源信息融合的智慧交通平臺建設路徑，同時也是促進交通運輸轉型發展必須遵循的規律和必須經歷的過程。“新基建”下的智慧交通的發展方向如圖1所示。

圖1 “新基建”下的智慧交通發展方向

二、建立一平臺：城市軌道交通安全隱患識別平臺

建立安全隱患識別平臺，通過視頻+AI，智能識別危險行為，代替部分人工巡檢，提升施工安全和管理效率。建立安全值守平臺，通過大數據+AI 實現盾構掘進趨勢預測和隱患識別，全面實時獲取盾構狀態。建立軌行區安全調度平臺，通過人車定位和速度檢測，結合融合通信和視頻能力實現軌行區調度。建立應急和“三防”輔助管理與智慧平臺，地鐵三防事件的響應和處置，應急值守、應急預案、應急智慧、聯動協同。將數據能、應用能、集成能和開發能多源融合，基于云平臺，統一技術路線，消除數據孤島，提升城市軌道交通領域的信息化建設水平。為凸顯新一代信息技術的優勢，應加大引進力度，從各個方面提升新技術在城軌領域的應用和深度融合。從現在到2035 年，軌道交通領域應率先建立起完善的新一代信息技術的應用體制和機制。將精細化作業，精細化客運，精細化客服，精細化行車管理等方面下大力氣重點打造，以時不我待的精神鋪開新技術應用，以新一代技術革命為契機，努力切入信息產業大發展的潮流中，在城市軌道交通行業領域深度覆蓋，創建城市軌道交通信息中心和云平臺，將城軌交通大數據多源融合，支撐信息科技躍進，從而完成與其深度融合。

如組建多渠道事件接報，語音融合調度，視頻融合會商，監測周邊發展態勢，追蹤事件發展軌跡，記錄應急視頻監控等的通信調度平臺，可以將傳感器、GPS、無人機、攝像頭、AR 眼鏡、電話、集群、短信、APP/視頻、Email 等綜合考慮。通過數據共享，打通業務系統數據壁壘，實現城軌交通建設施工與管理數據相融合，如統計分析數據中的智能視頻分析、預警信息、考核排名、趨勢分析等，以及智慧工地數據如環境、勞務、視頻、設備、用電監測、軌行區數據等，應急資源數據如應急物資、應急專家、應急隊伍、應急機構、環境與地理等，內部平臺數據包括進度、安全、質量、投資、風險、隱患、盾構、線網、線路、工區和工點等。盾構隧道安全大數據應用中對施工掘進參數建議值進行預測，為施工經驗不足的單位和工程公司提供借鑒，為高風險工程提供科學決策支撐，為盾構化無人掘進奠定基礎；對隧道地表沉降建立分析預測，根據施工參數及工況對盾構施工近接穿越的地表沉降進行智能預測預警，從而降低各類重大穿越風險提升核心預警預測能力；對盾構姿態智能糾偏，防范因軸線控制不當導致的軌道調線等重大事故，同時提高成型隧道質量，預防質量事故。輔助盾構機輔助選型，防范因設備選型不當帶來的施工風險，防范因開艙換刀時間不當帶來的施工風險，為換刀提供決策支撐，施工異常爭端預測，針對盾構施工常見問題，進行施工事故的提前防范。

應急和“三防”輔助管理與指揮，打通業務流程及資源，實現多部門高效協同。全局總覽，信息匯聚，統一指揮將地鐵建設參建單位、交警、醫療救護和消防搶險等聯動協同，通信調度平臺可將多渠道事件接報，語音融合協調，視頻融合會商，周邊態勢，事件軌跡和視頻監控，應急業務系統對接通暢：從事件上報，事件下發，任務指派到任務反饋；部門數據對接上：從氣象數據，人員信息，車輛信息，物資資源到場所信息等，多元融合。通過數據共享，打通業務系統數據壁壘，實現建設施工與管理數據融合。打造地鐵建設工程數據平臺，進行統計分析數據，如只能視頻分析，預警信息，考核排名，趨勢分析等，智慧工地數據：如環境、勞務、視頻、設備、用電監測、軌行區數據等；應急資源數據：應急物資、應急專家、應急隊伍、應急機構、環境與地理等，內部平臺數據：如進度、安全、質量、投資、風險、隱患、盾構、線網、線路、工區和工點等緊密結合，通過軌行區數據、勞務數據、設備與用電監測、環境監測、視頻監控、一體化工程項目管理平臺數據，安全管理平臺數據等。

三、建立一張網：城市軌道交通動態資源協同及智能調度網絡

基于5G 軌交專網打造軌交智慧化建設，圍繞站、車、線三個維度建設專享、尊享網絡應用。以智慧場站服務、軌交車地通信、軌交信息化云服務三大核心規劃為依托，打造綜合軌交以場站為“樞紐節點”，軌交車地通信為“傳輸網絡”，生產管控信息化建設為“鏈接紐帶”的綜合軌道交通信息化升級體驗。打造“站、車、線”軌交新業務，節點：場站，建立以客、貨運場站為核心的信息化服務能力，連接：線路，建立圍繞以線路巡檢作業為核心的安全管控、作業協作、生產信息化能力，傳輸：列車，建立以軌交機車無線車地通信為核心的車載前后裝服務能力。建設5G 軌交行業專網生態體系，以軌交行業通信網絡升級為契機，依托新基建和軌交2035 建設綱要，推進軌交行業專網能力建設，構建5G 軌交行業生態體系。

開啟5G 軌交專網的建設模式，5G 軌交專網采用中國移動BAF 多量綱商業模式，專網可靈活組合，延展多量綱，可快速規模化落地復制。“按單點菜”按需建設，目前已在22 省301個項目得到驗證。5G 軌交線路及車站專網：B1+B2 模式，2.6G或700M 頻段與4G E 頻段混合組網。主推專享和尊享模式，通過QoS(5Q1)、切片、RB 資源預留等手段實現業務邏輯隔離，滿足客戶對網絡速率、時延及可靠性的優先保障需求，提供無線網絡增強覆蓋。5G 軌交車內專網：采用B3 模式，4.9G 頻段（100M）與4G E 頻段混合組網。通過專項和尊享模式，為軌交構建專用的無線網絡，提供高安全性、高隔離度的定制化建網服務。通過邊緣計算基數，實現本地業務處理，滿足數據本地化、超低時延等需求。其中的增值內容還包括：業務加速、業務隔離、本地業務保障、數據不出場、邊緣節點、超級上行、用戶專用接入、網絡設計服務、網絡優化服務、網絡運維服務和重保服務等。

北京市通州區與河北省三河、大廠、香河三縣市協同發展規劃中提到“深入推進軌道上的城市建設，完善多層次的城市區域軌道快線（含市域鐵路）、軌道普線、局域線等多層次的軌道交通網絡。”這是極具代表性的積極融入“新基建”領域的信號，作為首都的重要區塊，通州區與周邊臨近區域通過打造軌道干線相融合，加快站城一體化建設，為軌道交通進行新一代“科技革命”，將各種制式的軌道交通囊括其中統籌考慮，如輕軌、有軌電車和單軌電車等，從而帶動一系列工程、技術進行大范圍應用和相應創新，推動了產業和經濟社會加速發展。

四、建立一朵云：智慧軌交高效云計算平臺

利用移動云平臺打造智慧軌交高效運行環境，建設云計算平臺、自動化運維系統、信息安全系統，為實現智慧軌交打下堅實保障基礎。基礎設施層面：為軌交所有應用系統提供網絡運行環境，云平臺資源層面：為地鐵大部分信息系統搭建共享的運行平臺，提供統一的計算資源、存儲資源以及統一的數據和服務總線；云服務體系層面：包括自動化運維體系建設、信息安全體系建設；標準化層面：根據國家相關標準系統的總體框架，建設云平臺總體技術標準規范體系。如構建統一的客戶端，容災系統，進行容災系統的分級管理，PC 端的自運維系統，將運維集成管理平臺，進行運維管理，統一監護平臺，進行運維流程管理。業務平臺中的生產，旅服，物流，行政，交通等，云管理系統PaaS 層級包括服務管理引擎，應用管理引擎，數據管理引擎，IaaS 層級包括物理資源管理、虛擬資源管理。安全管理體系包括應用安全，數據安全和主機安全。

將軌交云網融合助理異構網絡融合，專網安全升級，基于IT網絡的開發方法，打造云計算與傳輸網、無線網從核心側到邊緣側的有機融合基于云網融合的邊緣云方案，使關鍵業務本地分流，核心數據不出局。網絡安全防護中的LTE 終端鑒權機制，MEC 服務區域限制，端口隔離機制，物理隔離機制和加密傳輸機制。應用場景可以為5G 智慧軌交車站提供服務，只會車站整體解決方案提出在地鐵、火車站等站場內的既有獨立子系統基礎上打造數據充分匯聚、高效管理的智慧化運營平臺，列車自動化全面可控，客流信息實時反饋，精確調整，可視化預測，定量化指令與推送的一體化系統的可視化展示與運營管理。目標：保障地鐵、火車站等站場內的既有獨立子系統基礎上打造數據充分匯聚、集中開放、安全有效。將一系列抽象、不具體的信息化指令轉變為具體、形象的可感知圖像，從而令車站運營人員和乘客有一種親切感，而不是冷冰冰的與機器進行無感交流，使乘客有歸屬感，有賓至如歸的感覺與體驗的可視化展示與運營管理。打造更安全的運營：如設備故障快速感知，快速準確處置，大客流快速感知，快速準確處置，突發事件快速感知，快速準確處置；更高效的管理：車站運作狀態可視化、運行自動化，作業過程標準化、步驟化、結構化，現場管理網格化——地盤式管理模式，人員技能復合化，業績評估量化、指標化；更優質的服務，真實可感的地鐵車站通勤環境，包括車站的體感溫度、濕度和照明系統，乘客所需信息可輕松、省時地獲取，行車準點率、兌圖率逐年提升，乘客滿意率在高位運行，打造更高級別的車站自主化服務，從而達到精簡一線工作人員，提升車站智能化運營比重，節約運維開支。車站畫像，乘客畫像，更精準的服務，車站+的模式，打造車站生態圈。

五、結語

中國是全球唯一擁有完整產業門類的最大制造業國家，同時，也是全球最大的單一消費市場，中國有條件實現經濟獨立的內循環，從而使得中國經濟得以相對正常地運行。發展軌道交通是最好的選項。將智慧城軌的一平臺、一張網、一朵云多源融合，從而實現智慧城軌的五個基本功能：自主感知、分析診斷、自主決策、精準執行、自我學習。目標是在既有綜合監控系統基礎上打造車站智能化運行與運營管理系統，具備運行狀態全方位精準感知、運行趨勢智能化分析預判、信息指令一體化主動推送、運行規則擬人化自動進化功能，實現面向乘客的全方位體驗，面向設備的全自動運行，面向站長的輔助性決策和面向事件的共治式聯動。

中國已經入新階段的發展時代，城市軌道交通的智慧城軌建設作為新基建的重要組成部分，交通強國戰略的主要面向行業，中國智慧交通建設駛入快車道，加快推動大數據、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，對交通運輸傳統基建進行數字化、智能化改造和升級，實現人、車、路信息互聯互通，促進各種運輸方式融合發展，推動運輸服務模式創新，最終建成安全、便捷、高效、綠色的現代綜合運輸交通體系。