張舵

（天津城市軌道咨詢(xún)有限公司 天津市 300450）

1 引言

建設(shè)智慧城軌是落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記重要指示，相應(yīng)國(guó)家號(hào)召的需要，國(guó)家各級(jí)政府在大力引導(dǎo)軌道交通建設(shè)和發(fā)展。上海地鐵提出了上海智慧地鐵“1135X”架構(gòu)，從頂層規(guī)劃上明確了智慧建設(shè)、智慧運(yùn)維、智慧服務(wù)三大業(yè)務(wù)板塊。北京地鐵展開(kāi)“一個(gè)智慧軌道交通中心”、“一批示范工程”、“一套標(biāo)準(zhǔn)體系”發(fā)展行動(dòng)。廣州地鐵集團(tuán)將構(gòu)建軌道交通的產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟，打造縱向延展、橫向協(xié)作的軌道交通數(shù)字化產(chǎn)業(yè)集群，形成全智慧型軌道交通產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。天津軌道集團(tuán)也全面開(kāi)展智慧城軌頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃和示范項(xiàng)目建設(shè)，探索天津智慧城軌建設(shè)模式和發(fā)展方向。

在制定軌道交通發(fā)展規(guī)劃時(shí)，各國(guó)都在提升乘客服務(wù)質(zhì)量、增強(qiáng)軌道交通行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)交通等方面提出了需求。在實(shí)現(xiàn)軌道交通智慧化方面，國(guó)外在多網(wǎng)融合及全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)上實(shí)現(xiàn)較早、較為成熟，在其他智慧軌道發(fā)展進(jìn)程上相對(duì)緩慢，如圖1所示。

圖1

2 智慧城軌建設(shè)發(fā)展思路

2.1 充分發(fā)揮企業(yè)在項(xiàng)目建設(shè)、推進(jìn)中的主導(dǎo)作用

軌道建設(shè)運(yùn)營(yíng)企業(yè)是智慧軌道發(fā)展的原動(dòng)力和推動(dòng)者，車(chē)輛、各設(shè)備系統(tǒng)、信息化供應(yīng)商是智慧軌道中的技術(shù)研發(fā)者，勘察設(shè)計(jì)企業(yè)是需求與技術(shù)的橋梁。企業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、共同努力，才能有效推進(jìn)智慧城軌的建設(shè)和發(fā)展。

2.2 以效率（Benefit）、效益（Efficiency）、安全（Safety）、服務(wù)（Service）為方向

從城市軌道交通的總體業(yè)務(wù)需求出發(fā)，深入分析業(yè)務(wù)需求，將軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中遇到的痛點(diǎn)反饋、分析、梳理，將技術(shù)創(chuàng)新與業(yè)務(wù)提升相結(jié)合，以智能化服務(wù)于業(yè)務(wù)痛點(diǎn)和難點(diǎn)，面向?qū)崙?zhàn)落實(shí)應(yīng)用，建設(shè)安全可靠、運(yùn)維高效、經(jīng)濟(jì)適用、綠色發(fā)展的智慧城軌體系。

2.3 形成近遠(yuǎn)結(jié)合、先進(jìn)適用、持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制

智慧城軌的建設(shè)不是一蹴而就，隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)和技術(shù)發(fā)展，需要持續(xù)的技術(shù)、資金、人員投入。各個(gè)企業(yè)應(yīng)堅(jiān)持立足當(dāng)前和謀劃長(zhǎng)遠(yuǎn)相結(jié)合，圍繞主導(dǎo)業(yè)務(wù)，梳理基礎(chǔ)設(shè)施和資源，落實(shí)智慧城軌建設(shè)的關(guān)鍵領(lǐng)域，結(jié)合國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，既要重視技術(shù)的前瞻性、提升長(zhǎng)遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)力，又要項(xiàng)目落地，落實(shí)應(yīng)用示范和應(yīng)用推廣研究，促進(jìn)智慧城軌的可持續(xù)發(fā)展。

3 頂層設(shè)計(jì)

3.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

頂層設(shè)計(jì)要融合總體籌劃、分工協(xié)作和逐步推進(jìn)。結(jié)合頂層設(shè)計(jì)，確定目標(biāo)和方向；根據(jù)板塊分工，確立實(shí)施計(jì)劃；根據(jù)各板塊工作分工，執(zhí)行實(shí)施計(jì)劃，逐步推動(dòng)落實(shí)各項(xiàng)業(yè)務(wù)。

3.2 功能架構(gòu)

功能架構(gòu)要結(jié)合地鐵的線(xiàn)網(wǎng)、線(xiàn)路和車(chē)站進(jìn)行系統(tǒng)性功能設(shè)計(jì)。線(xiàn)網(wǎng)級(jí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、建設(shè)管理、生活服務(wù)、線(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)組織管理；線(xiàn)路級(jí)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路工程建設(shè)的安全、投資、進(jìn)度管理等，線(xiàn)路的運(yùn)營(yíng)、

運(yùn)維、客運(yùn)、物資、人員管理等；車(chē)站級(jí)實(shí)現(xiàn)各標(biāo)段、各工點(diǎn)的建設(shè)管理，車(chē)站級(jí)的站務(wù)、設(shè)備、服務(wù)等。功能架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2：功能架構(gòu)圖

4 智慧化關(guān)鍵技術(shù)探索

4.1 智慧車(chē)站

智慧車(chē)站的建設(shè)實(shí)施，應(yīng)遵循“安全可靠、需求導(dǎo)向、經(jīng)濟(jì)合理”的指導(dǎo)原則開(kāi)展。智慧車(chē)站的建設(shè)實(shí)施，應(yīng)根據(jù)各線(xiàn)路的技術(shù)基礎(chǔ)、各車(chē)站的功能布局、客流特征等，采用差異化的實(shí)施方案。

結(jié)合全國(guó)地鐵行業(yè)對(duì)于智慧車(chē)站建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，智慧車(chē)站建設(shè)可分為標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目（必選項(xiàng)）與特色建設(shè)項(xiàng)目（可選項(xiàng)）。其中，標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目為基礎(chǔ)通用功能建設(shè)，如智能客服、無(wú)感支付、全息感知、智能導(dǎo)向、一鍵開(kāi)/關(guān)站、智能站務(wù)管理等；特色建設(shè)項(xiàng)目作為智慧車(chē)站試點(diǎn)建設(shè)的側(cè)重項(xiàng)目與特色項(xiàng)目，如智慧安防、客流監(jiān)測(cè)與預(yù)警、能源管理、電扶梯智能監(jiān)控與乘客異常行為分析等項(xiàng)目；根據(jù)功能需求和技術(shù)條件，實(shí)現(xiàn)智慧車(chē)站各應(yīng)用場(chǎng)景。

4.2 城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)

根據(jù)各地軌道交通線(xiàn)網(wǎng)的實(shí)際建設(shè)情況，按照物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，安全生產(chǎn)、內(nèi)部管理、外部服務(wù)三個(gè)網(wǎng)域分區(qū)協(xié)同治理的原則，分期分步建設(shè)。

4.2.1 既有線(xiàn)

對(duì)于已經(jīng)建成開(kāi)通運(yùn)營(yíng)、已完成信息化建設(shè)的線(xiàn)路，應(yīng)注重總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為后期信息化與智慧化建設(shè)留下組織過(guò)程資產(chǎn)，以便更好地開(kāi)展后期建設(shè)工作。結(jié)合新系統(tǒng)的建設(shè)和系統(tǒng)更新改造，進(jìn)一步優(yōu)化既有系統(tǒng)的升級(jí)。

4.2.2 線(xiàn)網(wǎng)管理云

針對(duì)線(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)和管理，建立統(tǒng)一的線(xiàn)網(wǎng)管理云及大數(shù)據(jù)平臺(tái)。重點(diǎn)涵蓋安全生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)管理、企業(yè)管控、資源管理等，實(shí)現(xiàn)智慧管理及智慧運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)功能，建立調(diào)度指揮、運(yùn)維管理、乘客服務(wù)、線(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)、資源管理、企業(yè)管理等智慧城軌應(yīng)用體系，建立軌道交通各專(zhuān)業(yè)、各部門(mén)之間高效信息共享、協(xié)同平臺(tái)。

采用統(tǒng)一云管模式集成專(zhuān)業(yè)運(yùn)維管理中心，各管理系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)運(yùn)維管理系統(tǒng)等不再單獨(dú)設(shè)立云管平臺(tái)，只按照系統(tǒng)業(yè)務(wù)量適當(dāng)補(bǔ)充線(xiàn)網(wǎng)管理云使用資源，力求達(dá)到充分利用資源、統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)的目標(biāo)，充分體現(xiàn)線(xiàn)網(wǎng)云管理平臺(tái)的管理能力。

4.2.3 線(xiàn)路工控云

建議采用單線(xiàn)或多線(xiàn)建設(shè)工控云模式，各設(shè)備廠(chǎng)商按照云架構(gòu)研發(fā)其工控管理系統(tǒng)，將車(chē)輛、通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、AFC 等線(xiàn)路專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)一納管至線(xiàn)路云管平臺(tái)。通過(guò)線(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，將其狀態(tài)、告警、綜合預(yù)警模型等數(shù)據(jù)傳至線(xiàn)網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行線(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析，支持運(yùn)營(yíng)決策。

4.2.4 行業(yè)產(chǎn)業(yè)云

發(fā)展橫向產(chǎn)業(yè)集群、聯(lián)通縱向產(chǎn)業(yè)鏈，通過(guò)整合“云”戰(zhàn)略，探索形成公共資源共享、產(chǎn)業(yè)循環(huán)完整、互相補(bǔ)充、部分替代的智慧城軌產(chǎn)業(yè)云體系建設(shè)新模式。

4.3 智慧建設(shè)

4.3.1 安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

通過(guò)數(shù)字化技術(shù)手段，對(duì)建設(shè)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控，并與施工過(guò)程相融合，提高在應(yīng)對(duì)應(yīng)急情況下的智慧能力，進(jìn)行直觀、動(dòng)態(tài)、綜合、統(tǒng)一的建設(shè)管理監(jiān)控信息可視化展示，為監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急智慧提供“客觀、實(shí)時(shí)”的現(xiàn)場(chǎng)情況，為現(xiàn)場(chǎng)營(yíng)造安全環(huán)境，為管理人員快速提供科學(xué)的決策依據(jù)。

4.3.2 綜合信息化管理

綜合信息化管理與先進(jìn)信息技術(shù)結(jié)合，將工程項(xiàng)目中的各主要業(yè)務(wù)與BIM 模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度、安全質(zhì)量控制、流程及關(guān)鍵控制點(diǎn)為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的全過(guò)程管理，同時(shí)引入AI人工智能技術(shù)，結(jié)合海量項(xiàng)目建設(shè)數(shù)據(jù)及周邊環(huán)境信息，提前感知項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和制約因素，為決策提供有效參考依據(jù)，徹底消除信息孤島，提高項(xiàng)目效率和效益。

4.3.3 基于BIM 技術(shù)的全壽命周期建設(shè)

以三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以BIM 模型為核心，以城市軌道交通工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全生命周期管理為目標(biāo)，建立開(kāi)放創(chuàng)新的城市軌道交通工程信息化管理應(yīng)用平臺(tái)，服務(wù)于工程全生命周期。結(jié)合工程勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)管理不同階段管理需求，開(kāi)發(fā)相應(yīng)業(yè)務(wù)功能，滿(mǎn)足不同階段的管理需要，同時(shí)以工程BIM 模型為載體，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段（管線(xiàn)遷改、交通導(dǎo)改、車(chē)站場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)仿真、車(chē)站方案比選、工程量計(jì)算核算各專(zhuān)業(yè)施工圖設(shè)計(jì)、管線(xiàn)綜合、裝修設(shè)計(jì)、設(shè)備協(xié)調(diào)布置及監(jiān)控?cái)z像機(jī)盲區(qū)處理）、施工階段（管綜、孔洞、支吊架深化設(shè)計(jì)，施工模擬，利用BIM 開(kāi)展安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、投資管控、資產(chǎn)管理等）、竣工交付和BIM運(yùn)營(yíng)移交，實(shí)現(xiàn)勘察‐設(shè)計(jì)‐建設(shè)‐運(yùn)維全周期BIM 智慧建設(shè)。

4.4 智慧運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)

4.4.1 車(chē)輛運(yùn)維

車(chē)輛作為軌道交通運(yùn)行的核心構(gòu)件，其技術(shù)和信息集中度高，隨車(chē)輛智慧化技術(shù)的進(jìn)步，其信息感知和判斷分析具備應(yīng)用條件，但故障分析判斷的專(zhuān)家系統(tǒng)還需進(jìn)一步完善，通過(guò)數(shù)據(jù)積累和技術(shù)發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)從預(yù)防修到狀態(tài)修的轉(zhuǎn)變。建議按照新建線(xiàn)路全面實(shí)施、既有線(xiàn)路分步改造的原則進(jìn)行建設(shè)。

4.4.2 供電運(yùn)維

供電智慧運(yùn)維技術(shù)主要包括：接觸網(wǎng)安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)、無(wú)人值守變電所和變電所環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。主要供電運(yùn)維實(shí)現(xiàn)：

（1）接觸網(wǎng)安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（6C）系統(tǒng)；

（2）變電所無(wú)人值守；

（3）變電所環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4.4.3 通號(hào)運(yùn)維

通信、信號(hào)等弱電系統(tǒng)信息采集技術(shù)較為成熟，故障信息的分析判斷具備應(yīng)用條件，其智能運(yùn)維和管控具備應(yīng)用條件。平臺(tái)建設(shè)按照多點(diǎn)試點(diǎn)、示范線(xiàn)建設(shè)、全面建設(shè)三個(gè)階段：第一階段多點(diǎn)探索建立設(shè)備監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，明確信息采集內(nèi)容；第二階段示范線(xiàn)建設(shè)，選取合適項(xiàng)目開(kāi)展通號(hào)智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)建設(shè)和智能化運(yùn)維設(shè)備試驗(yàn)；第三階段為全面建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)線(xiàn)網(wǎng)智慧運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)。

4.4.4 工務(wù)運(yùn)維

工務(wù)智慧運(yùn)維平臺(tái)共包含三個(gè)層次建設(shè)，即智能感知層、數(shù)據(jù)中心層、智能應(yīng)用層，綜合考慮高速攝像、車(chē)載巡檢、銑刨車(chē)等技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用。

5 結(jié)論

當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在深刻影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)大局。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化越來(lái)越重要。利用最新科技成果推進(jìn)城市軌道交通信息化，發(fā)展智能化系統(tǒng)，建設(shè)智慧城市軌道交通，大力開(kāi)創(chuàng)自主創(chuàng)新發(fā)展的新局面，是我國(guó)城市軌道交通行業(yè)面臨的主要任務(wù)。

在此背景下，本文對(duì)智慧城軌進(jìn)行了總體規(guī)劃，構(gòu)建了頂層設(shè)計(jì)和功能架構(gòu)，并對(duì)智能建筑的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文的研究有助于了解城市軌道交通智能化建設(shè)的方向，為實(shí)現(xiàn)軌道交通信息化和智能化改造提供了新的研究思路，也為新理論，新技術(shù)的融合提供了探究依據(jù)。