关于构建智慧城轨的思考和建议

侯宇婷 肖金梅

成都工业学院/汽车与交通学院 四川 成都 611730

1 建设智慧城轨的背景

1.1 行业背景

近年来，随着计算机、互联网等技术在城市轨道交通行业中的广泛应用，我国的城轨行业步入了快速的信息化发展阶段，信息化的建设初具规模，如部分城市的城轨线路支持二维码或刷脸进出站，开发了本地的城轨相关应用程序，为民众提供相关的信息服务，车站的相关设备利用互联网技术等可以为乘客提供更好更便利的服务，城轨运营单位利用信息化技术提高日常运营管理的效率等。

但由于各种原因，各个城市将现代化装备技术、信息技术、智能技术等应用在城轨领域的起点、范围和深度等不统一，而随着大数据、云计算、人工智能、5G通信、区块链等新兴技术的发展，北上广深等城市已在智慧城轨的建设上抢先一步，拉开了各个城市轨道交通在高新技术应用上的差距，因此，一批后发城市开始积极参与到城轨智慧化建设中来，以期缩小差距。

1.2 政策背景

2019年9月发布的《交通强国建设纲要》为我国交通行业指明了到21世纪中叶的总体发展目标，即到2035年要基本建成交通强国，到21世纪中叶，要建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国。交通强国的建设是全面建成社会主义现代化强国的重要支撑，也是实现中华民族伟大复兴中国梦的坚强支撑。纲要中提到交通的发展要由追求速度规模向更加注重质量效益转变，要大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合[1]。

城轨交通是建设交通强国和智慧城市的重要组成部分，2020年3月，中国城市轨道交通协会发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，为我国城轨发展构建了1套技术标准体系+1个平台+8大体系总体框架，如图1所示，同时明确了智慧城轨建设未来的发展方向和具体的内涵，城轨各行各业将在这一政策文件的引导下，在项目设计、施工、运维等各个领域实现智能化、智慧化，开创行业发展新篇章。

图1 智慧城轨总体框架

2 智慧城轨的概念

智慧城轨即“应用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G、卫星通信、区块链等新兴信息技术，全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息，经自主进化，创新服务、运营、建设管理模式，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通”[2]。

从以上的概念可以提取出两类对象，即人与物质（或设备），用新兴信息技术为物质（或设备）赋能是智能的层面，而用新兴信息技术为人和物质（或设备）同时赋能则是智慧的层面，因此城轨智慧建设的基础是智能发展，而智能发展的目的是实现智慧发展[3]。所以，要实现城轨的智慧化不是一步到位[4]，而需要经历信息化阶段-智能化阶段-智慧化阶段的逐步演化。智慧与智能的关系如图2所示。

图2 智慧与智能的关系

3 国内智慧城轨建设现状

目前，国内多个城市如北京、上海、广州、深圳、青岛、武汉、重庆、成都、苏州等已开始进行城轨智慧化的相关建设，并取得了不错的成果，本文将以北京、重庆、上海、成都为例，对国内智慧城轨建设现状进行简要介绍。

3.1 北京

目前北京的燕房线、机场线、大兴机场线采用全自动运行（Fully Automatic Operation，FAO）技术，其中燕房线是国内第一条采用自主化FAO系统[5]、并且满足自动化等级GoA4级的线路，同时也是国家战略新兴示范工程，拥有领先国际的完全自主知识产权。同时，北京地铁正积极地在智慧乘客服务、智能调度、智能运行、智能车场、智能运维五个方面大力提升智能化水平。

3.2 重庆

被列为CBTC系统互联互通国家示范工程的重庆4、5、10、环线4条线路，在统一的标准下实现了不同供应商设备的互联互通。这标志着我国在解决CBTC系统互联互通这一世界性难题[6]的过程中取得了重大的突破，形成了世界城轨信号行业的中国标准，搭建了我国首个互联互通CBTC系统测试验证平台，形成了自主产业，为智慧城轨的建设做出了重要贡献。此外，重庆轨道交通（集团）有限公司联合多家企业成立了“5G智慧轨交联合创新实验室”[7]，设计和研发“5G+智慧轨交”相关产品，在乘客服务、运维安全、运营管理等方面不断提高智能化水平，助力重庆智慧城轨建设目标的达成。

3.3 上海

上海智慧城轨发展总体框架采取1+3+5+N的架构，即：1个地铁云+3个智慧领域（智慧建设、智慧运维和智慧服务）+5层技术+N类智能设备[8]。目前，上海地铁已在智能基础设施领域搭建了基于BIM/CIM的智慧城轨基础设施管理平台，可实现自动演进的闭环检修管理；在智能列车运行领域，将全自动驾驶系统运用在了18号线、15号线、14号线上；在智能运维安全领域构建了车辆智能运维系统平台；在城轨大数据与云控平台领域，搭建了城市轨道交通综合云平台；在智能运输组织与乘客服务领域，分别在调度指挥中心、交通枢纽、票务服务、出行咨询服务、客流管理系统、智慧车站系统等方面融入新兴技术，提升智能化智慧化服务水平。

3.4 成都

成都轨道的智慧化发展发根于2005年在修建1号线时尝试建立的盾构掘机安全风险监控系统[9]。目前，成都轨道交通在5G、全自动运行和“三铁融合”等方面取得了较好的成果：所有线路都把5G作为骨干网，这将使得在乘客服务上可以做更多的尝试和应用；在全自动运行方面，9号线成为中西部地区的第一条、国内第三条拥有全自动运行系统的线路，符合高效运营、绿色发展、智慧发展等需求；在“三铁融合”方面联合地方路局和市规划部门，创新性地规划和设计了相关线路和车站，优化换乘方式，对整体交通网络布局意义重大。

4 智慧城轨发展存在的问题及建议

目前，国内一些城市在城轨建设中融入新兴技术取得了不少成果，朝着智慧城轨的目标不断前进，但同时我们也需要认识到智慧化建设过程中出现的一些不足和隐患，并加以改进和防范，夯实技术基础，让智慧城轨的建设朝着自主化、可持续、安全的道路发展[10]。

4.1 存在的问题

4.1.1 脱离实际盲目攀比。近年来城轨在一定程度上成为了一个城市对外宣传的名片，很多城市争相进入城市轨道建设的大流中来，随着智慧城轨的建设成为未来发展的趋势，部分城轨规模、运量较小的城市不顾自身实际情况，盲目追求智慧建设，使得建设与具体需求不相符，增加了建设与运营成本，给财政带来巨大压力[11]。

4.1.2 部分核心技术仍依赖进口。轨道交通涉及专业广泛，随着我国在轨道交通研发领域的不断投入，很多技术已逐步国产化，在一定程度上降低了建设和运维成本，但在一些关键核心技术上，进口设备或系统在可靠性方面较国产设备或系统仍然具有较大优势，处于垄断地位，价格高昂。

4.1.3 前期规划不够完善。一些城市在城轨建设的前期规划中没有前瞻性，没有充分研究智慧城轨的总体架构和方案，导致在已经开通运营的线路上进行各种调整，比如替换原有的生产管理系统、将分散的设备、系统功能进行整合等，这将对当前的生产运营造成较大的影响。

4.1.4 隐私数据保护策略有待完善。轨道交通的首要任务是保证安全，以往这个安全主要强调的是运行安全，而随着智慧城轨建设的不断推进，数据的安全也越来越重要，尤其是乘客的隐私数据，这其中涉及乘客的支付码、指纹或面部生物信息等。而近年来关于公民个人信息泄露的事件发生率不断攀升，给人民群众的财产和人身安全带来了较大的损失。

4.2 建议

4.2.1 结合自身实际，理性开展智慧城轨建设。各个城市在智慧城轨建设的规划与设计阶段一定要对项目进行严格把关，充分研判，根据当地财政与出行需求的具体情况，严格控制智慧城轨建设的内容与投资，避免造成浪费[12]。

4.2.2 进一步提升国产化率和国产质量。不断提高设备自主研发创新能力，提升核心技术的自主化水平，减少对进口技术的依赖度，在统一的标准下实现不同线路、不同供应商设备或系统的互联互通；建立完善的智慧城轨中国标准，指导整个城轨行业在统一的标准下健康发展，打破行业壁垒，增强相关标准的国际影响力。

4.2.3 做好智慧城轨建设顶层设计。重视智慧城轨建设的前期规划工作，洞悉行业发展趋势，聚焦科技发展前沿，考虑未来可能面临的问题，做好顶层架构设计，尽量避免出现后期整改的现象，节约建设和运营成本。

4.2.4 建立和完善隐私数据保护政策。加强乘客个人隐私的保护，随着生物识别、大数据、云计算、互联网等技术与城轨的深度融合，乘客的个人隐私保护成为一个无法回避的紧要问题，智慧城轨的建设和运营过程中涉及大量的乘客隐私数据，研究如何保障乘客隐私安全是一项最基本的工作，也是一项非常紧迫的工作。建议在政府的相关主导下制定相应的管理和监督机制，出台行之有效的法律法规，企业严格执行相关规章，对乘客的隐私数据安全进行全方位的防范[13]。

5 结束语

城市轨道交通是缓解城市拥堵的重要手段，随着人们生活水平的提高，人们对城轨提出了更高的要求，而智慧城轨的建设符合当今技术发展的潮流，是时代发展的必然产物，同时也是交通强国重大战略的建设核心。未来，聚焦智慧乘客服务、智慧列车运行、智慧车站、智慧运维、智慧管理、智慧能源等多个方面还有很大的发展空间，地方政府、业主单位、装备企业、科研院所院校、设计单位、建设单位等应发挥各自的功能和优势，贡献集体智慧，牢牢抓住当前发展的机遇，不断创新变革，助力我国智慧城轨建设，力争在2035年和21世纪中叶实现以城轨为核心的交通强国目标。