面向智慧城市軌道交通的全面自主可控軌交協同體系研究

談思韻

摘? 要：智慧城市軌道交通是建設交通強國和智慧城市的重要組成部分，實現我國智慧城市軌交產業全面自主可控至關重要。恩瑞特公司面向智慧城市軌交建設重大需求，建設全面自主可控軌交協同體系。該文以恩瑞特公司建設全面自主可控軌交協同體系為例，詳細介紹構建自主化研發創新平臺、構建面向市場的開放運行機制、打造原創技術策源地、協同實施軌道交通產業鏈及強化研發過程質量精準管控五大建設策略，并總結協同體系在技術創新、利潤提升及進口替代3方面所取得的建設成效，為國內智慧城市軌交建設提供有價值的技術與管理參考。

關鍵詞：智慧城市軌交；軌交協同體系；建設策略；建設成效；恩瑞特公司

中圖分類號：U213.2? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）19-0023-04

Abstract： Smart urban rail transit is an important part of building a traffic power and smart city， so it is very important to realize the full self-control of smart urban rail transit industry in our country. Faced with the great demand of smart urban rail transit construction， Enreite Company has built a comprehensive independent and controllable rail transit synergy system. In this paper， taking the construction of a comprehensive autonomous controllable rail transit synergy system by Enruite as an example， five construction strategies are introduced in detail： building an independent innovation platform for research and development， building an open operation mechanism oriented to the market， building the source of original technology， cooperating with the implementation of rail transit industry chain， and strengthening accurate quality control of research and development process. It also summarizes the construction achievements of the collaborative system in three aspects： technological innovation， profit improvement and import substitution， which provides a valuable technical and management reference for the domestic smart urban rail transit construction.

Keywords： smart urban rail transit; rail transit synergy system; construction strategy; construction effectiveness; Enruite Company

截至2022年底，中國內地累計有55個城市投運城軌交通線路，達到10 291 km，總里程位居世界第一；“十四五”期間，將新增建設約7 000 km城市軌道交通線路。進入新時期，智慧城市軌道交通是建設交通強國和智慧城市的重要組成部分。《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》指出，隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能和5G通信等新興技術飛速發展，亟需發展智慧城市軌道交通建設。我國城市軌道交通（以下簡稱“軌交”）雖已步入交通大國行列，但在智慧城市軌交領域依然存在諸多挑戰，部分關鍵技術裝備、核心零部件和設計軟件尚不能實現完全獨立自主。因此，實現我國智慧城市軌交產業全面自主可控至關重要。此背景下，以核心技術為驅動，不斷研發擁有自主知識產權的創新技術、產品及模式，掌握關鍵核心技術，建立自主可控、安全高效、主導發展的智慧城市軌交技術鏈和產業鏈，形成具有市場競爭力的民族品牌和中國標準，已成為我國城軌交通行業面臨的重要科技需求。

中國電子科技集團公司第十四研究所（以下簡稱“十四所”）為國家計委定點“軌道交通信號系統國產化總成單位”，承擔了軌道交通信號系統國產化任務。十四所下屬南京恩瑞特實業有限公司（以下簡稱“恩瑞特公司”）面向智慧城市軌交建設重大需求，建設全面自主可控軌交協同體系。本文以恩瑞特公司建設全面自主可控軌交協同體系為例，詳細介紹其建設策略并總結所取得成效，為國內智慧城市軌交建設提供有價值的技術與管理參考。

1? 軌交協同體系建設策略

面向國家全面加快推進軌道交通建設與發展需求，聚焦軌交信號系統關鍵核心技術攻關“卡脖子”關鍵問題，恩瑞特公司以自主可控為導向，提出并實施以自主化信號系統為核心的產業鏈協同攻關創新管理模式。通過對列車自動控制、安全防護、列車定位、自主可控芯片和操作系統等關鍵核心技術的攻克，以及“V模型”流程控制、實物和仿真測試驗證、持續改進、多維保障等管理驅動，全方位推進自主化信號系統產業鏈協同攻關，構建了技術和產品譜系，實現對進口產品的替代，全面提升軌道交通列車運行的安全性和可靠性，并取得很好的管理效益、經濟效益和社會效益。

1.1? 構建自主化研發創新平臺

建立江蘇省城市軌道交通信號工程研究中心，依托該平臺進一步加強城市軌道交通信號工程化和產業方面的研究，搭建了城市軌道交通信號系統產品研發、驗證的設施平臺；開展軌道交通信號系統產品工程化和產業化應用研究，建立產品工程化的試驗、驗證平臺，實現產品的工程化應用的標準化；并借助該省級工程研究中心建立“產、學、研、用”相聯合的產業發展模式，增強了公司整體研發和產品應用的能力，提升產業化能力。緊密圍繞行業發展需求和用戶需求，開展技術創新和產品迭代，形成系列化產品滿足用戶多場景及定制化需求，同時結合行業發展趨勢，加快進行下一代產品布局，開展應用一代、研發一代、預研一代的研發創新模式，形成系列化的技術和產品譜系，提升技術的迭代性和先進性。結合新技術和行業發展趨勢，開展預研和儲備下一代產品。結合大數據、云平臺、5G通信、自主芯片和操作系統、探測感知及人工智能等技術，以及行業對軌道交通更節能、更低碳、更智能的發展要求，為用戶提供更美好體驗的愿景，開展第五代TACS信號系統的研制。系統具備全時態探測感知能力，主動安全駕駛能力，并采用基于國產化芯片和操作系統的安全計算機平臺，實現信號系統從底層到應用的完全自主可控，乘客出行效率更高、更綠色、更個性化的需求。

1.2? 構建面向市場的開放運行機制

圍繞南京市“2+2+2+X”創新產業體系和園區主導產業，聚焦南京市軌道交通領域，公司牽頭聯合上下游資金、技術和人才資源的4家合作單位，組建了南京市軌道交通自主可控信號系統創新聯合體，形成了科學交叉融合的關鍵技術自主創新的“核心圈”。通過構建面向市場、開放的技術合作模式，促進技術和產品突破，通過融入長三角區域創新鏈協同發展，以及與省外高等院校合作，開展跨區域產學研合作、大中小企業融通合作的方式，共同推動軌道交通產業鏈關鍵核心技術自主可控。

1.3? 打造原創技術策源地

加強基礎研究，強化原始創新能力在顛覆性技術創新方面發揮主導作用。從國家當前的緊迫需要和長遠發展考慮，集中優勢資源進行前沿技術開發，解決關系未來國際產業鏈競爭的前瞻性重大科技問題，在國產化芯片、操作系統應用、探測感知技術和新一代軌道交通無人駕駛技術突破等方面加強基礎研究和創新能力。結合外部貿易保護和貿易摩擦，特別是芯片方面的“卡脖子”問題，加強在國產化芯片、國產化實時操作系統方面的研究和在軌道交通行業中的應用。在芯片方面，加強控股公司十四所自研華睿系列DSP芯片的研究與應用；在操作系統方面，與合作企業開展國產化實時操作系統的適配應用，研發基于該芯片的安全計算機平臺，實現國產化核心芯片和操作系統在軌道交通中的應用，實現對進口產品的替代。

聚焦關鍵環節，發揮新型舉國體制優勢將創新資源和要素集中投放在投入大、技術難度高、市場主體單獨難以攻克的重大戰略性、基礎性技術問題上。在關鍵共性技術、前沿引領技術和顛覆性技術方面實現重大突破，大幅度提高我國科技創新水平，增強產業鏈競爭力和創新力。圍繞軌道交通特點著重打造系統的高安全性和系統運行的高效性，實現最高SIL4安全等級能力的打造和列車90 s安全追蹤間隔能力的保障。

1.4? 協同實施軌道交通產業鏈

與產業鏈上游企業南京軌道產業公司進行技術合作，利用其資源和試驗設施等優勢，成功開展并通過了新一代軌道交通全自動運行信號系統上道試驗，該系統實現無人值守的列車自動運行，進一步提升了系統運行能力及可靠性。通過試驗實現了產品的首次上道應用，為后續產品推廣奠定了基礎。積極加強與中國城市軌道交通協會的合作交流，擴大在行業的影響力。作為會員單位，恩瑞特公司與產業鏈上游中國城市軌道交通協會進行組織合作，參與行業協會軌道交通展，主持與參與了多項國家團體標準的頒布，并積極參與協會新課題研究，牽引公司新技術研發方向，同時提升了公司在行業的技術影響力。通過加強與下游企業的合作，實現關鍵技術聯合攻關，打造軌道交通信號產業生態圈。軌道交通信號系統目前已實現自主化，但核心系統安全計算機平臺仍采用國外進口芯片及操作系統，尚未實現完全自主可控。針對軌道交通高可靠、智能運維需求，與上海鐵大電信科技股份有限公司合作，充分發揮其軌旁設備監測能力，聯合攻關軌道交通智能運維等項目，通過信號系統設備實時監測，實現系統由“故障修”轉為“狀態修”。

1.5? 強化研發過程質量精準管控

借助形式化開發工具，提升代碼質量。采用航天級模型開發工具SCADE進行形式化建模，實現城軌信號系統軌旁區域控制軟件、計算機聯鎖軟件及車載ATP軟件的安全建模編碼設計、代碼測試驗證。通過SCADE工具進行建模、邏輯軟件生成，提高了城軌信號系統的安全性，使得城軌信號系統滿足國際最高SIL4級安全等級要求。利用自動化工具，大幅縮減數據配置周期，提升數據配置效率。線路數據自動生成工具自動識別CAD平面圖中的所有信號元素，并根據站場拓撲關系以及各子系統的數據組織關系為各子系統自動生成所需數據，達到線路數據配置自動化，規避了人工配置錯誤，實現數據配置一鍵生成，效率大幅提升。運用自動化繪制工具（LCT），減少人工投入并提升站場圖可讀性，提升工程化效率。其以友好的終端界面，使用戶能夠依據各種地鐵線路的現場具體情況，繪制相應的地鐵線路運行監控圖，并配置地鐵各線路上的元件屬性參數，以實現對現場硬件結構、元件屬性等的組態重構，并將重構結果無縫嵌入系統的監控軟件中。通過報文分析工具（MDT），便于開發調試人員快速分析問題，提升故障定位效率。可以在線實時分析信號系統數據，也可以離線分析系統歷史數據。并且可以根據開發和工程調試需求，靈活配置需要分析的關鍵字段，從而幫助開發人員和工程調試人員，實時地觀察信號系統的運行狀態，快速地定位系統異常故障。

通過使用信息化研發管理工具，標準研發流程，實現研發過程精準管控。通過信息化系統，固化規范的研發流程。軌道信號系統依據“V模型”進行研發體系的策劃和管理（流程圖如圖1所示），并采用信息化流程保障研發體系的執行。通過OA系統定制產品立項、技術評審、任務下達、現場問題反饋、變更管理、產品測試和產品發布等研發過程，實現項目過程管控。加強需求與變更管理，建立需求變更追蹤流程，做到可追溯。通過DOORS與RTC需求變更管理工具，實現需求狀態管理、需求版本變更管理、項目計劃及監控管理等，支撐企業在需求管理層面的能力需求，實現了對軟件開發的全流程管理。建立缺陷管理與跟蹤流程，提升缺陷問題閉環率。通過禪道、QC 進行缺陷管理及缺陷統計分析，覆蓋了產品研發的全生命周期管理，強化了研發過程的跟蹤與統計分析。建立配置管理系統，實現組織財富和成果歸檔可追溯。通過SVN配置管理工具實現項目配置庫管理，實現對開發過程成果、驗證的成果和歷史歸檔成果進行入庫管理，并對入庫情況和修改情況進行跟蹤，實現了過程和最終成果的管理和歸檔。

2? 智慧軌交協同體系建設成效

2.1? 推動了技術持續創新

通過智慧軌交協同研發體系建設，恩瑞特公司形成了軌道交通管理創新建設思路“總體牽引、領域主導、專業融入、平臺支撐”的發展策略；圍繞總體布局和戰略規劃，瞄準自主可控，聚焦協同創新，通過構建自主研發創新平臺、面向市場的運行機制、打造原創技術策源地、推動上下游協同創新、構建面向市場的激勵機制和研發信息化體系建設的6個維度的打造，保障了項目目標的達成。目前已形成16項關鍵核心技術的突破，其中7項技術為國內首創，兩代產品已達到國際先進水平，保障了科研成果的達成和項目的落地；同時建立了信息化研發體系、技術合作和推廣應用機制，大大提升了自主化產品的研發、驗證和定型進度，項目產品研制周期從5 a縮短至3 a。

2.2? 實現了利潤顯著提升

恩瑞特公司完成了城市軌道交通核心系統——列車自動控制系統技術突破和產品研制，形成了自主化列車自動控制系統，并實現了該系統在南京、南昌、哈爾濱和福州等7省12市軌道交通工程項目中的應用，完成了對進口產品的替代，已完成新簽金額6億余元，實現項目利潤由10%提升至25%，創造了顯著的經濟效益。“十四五”期間，該系統全國市場需求巨大，約為370億元，通過全面推廣應用，預計實現新簽40億～50億元。

2.3? 實現了對進口產品的替代

恩瑞特公司完成了城市軌道交通核心系統——列車自動控制系統技術突破和產品研制，打破了國外長期對該技術領域的壟斷，成為了國內具備自主化列車自動控制系統研制和工程應用能力的高新技術企業，并實現了自主研制系統在多軌道交通工程項目中的應用，實現了對進口產品的替代，產生了廣泛的社會效益。相關自主化產品被南京日報等報道。在2023年南京市新春第一會上，創新成果入選南京十大典型案例。同時，南京日報對該成果進行了專題采訪和宣傳。恩瑞特公司憑借自主技術創新和自主化產品應用，獲評“南京市百強高新技術企業”稱號，并獲得江蘇省“專精特新”中小企業稱號，項目相關成果有力支撐了母公司國睿科技股份有限公司榮獲“全國五一勞動獎狀”。

3? 結束語

隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能和5G通信等新興技術飛速發展，亟需發展智慧城市軌道交通建設，尤其是掌握關鍵核心技術和知識軟件，建立自主可控、安全高效、主導發展的智慧城軌交通技術。本文以恩瑞特公司建設全面自主可控軌交協同體系為例，詳細介紹了軌道交通協同體系五大建設策略，并總結了智慧軌道交通協同體系建設成效，為我國智慧城市軌道交通建設提供了有價值的參考。

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