重庆市域（郊）铁路发展探索与实践

周灿伟，张跃泷

（重庆市铁路（集团）有限公司，重庆 401120）

1 背景

近年来，我国都市圈快速发展，市域（郊）铁路成为国内经济发展内循环的新引擎。《国家综合立体交通网规划纲要》《关于推动都市圈市域（郊）铁路加快发展的意见》《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》《交通强国建设纲要》等文件为全国市域（郊）铁路发展提供了良好的政策指引[1-4]。在技术层面，数字化、信息化、可视化、智慧化是市域（郊）铁路创新发展的必然趋势；在需求层面，城市群一小时同城化通勤、通商、通邮、通学、通游是市域（郊）铁路引领城市发展的重要使命。

文章探索重庆市域（郊）铁路发展模式，促进城市联通水平，推动产业布局合理、功能完善、便捷顺畅、经济高效的综合交通网络发展，发挥轨道引领城市群发展的骨干作用，实现“人享其行，物优其流”，助力成渝经济圈一体化发展。

2 重庆市域（郊）铁路特征分析

重庆都市圈是以主城特大型城市为中心，辐射周边一小时传统腹地等城市群组成。由于区域优势和布局不同，又因产业协作和资源配置要求，重庆市域（郊）铁路串联起了山地城市之间的空间格局，发挥产业集群的规模效应和引领作用。重庆位于中国西南，地处青藏高原与长江中下游平原过渡地带，即第一级阶梯和第二级阶梯之间。地貌以山地、丘陵为主，其中山地占76%，丘陵占22%，河谷平坝占2%。由于山地河流较多，建设难度增加；又因常年降雨量大，山洪泥石流频发，应对自然灾害挑战和不确定性风险因素增多；且城市管理为属地管理，联络行政区域众多，沟通相对复杂。因此，建立现代综合应急管理体系，是重庆市域（郊）铁路安全发展的基础保障。

重庆市域（郊）铁路包含传统基建建筑、桥梁、隧道、站场和新基建5G、大数据、人工智能、物联网等内容。新、旧基建要素融合、协同创新，科学管理、模式创新，精细化能耗管控、清洁能源应用，落实“碳达峰”“碳中和”是研究、探索和实践的主要内容。重庆市域（郊）铁路的内涵、路径、目标示意如图1所示。

图1 重庆市域（郊）铁路的内涵、路径、目标示意图

3 技术路线及总体架构

重庆市域（郊）铁路的技术思路：以BIM、物联网、工业互联网为基础，以通勤、通商、通邮、通学、通游为对象，以“数据+算力+算法”为核心的供需服务匹配，全面实现协同化、自动化的数据驱动架构体系。

基于BIM、物联网、工业互联网的发展，将先进的智能传感、数字通信、数据处理、信息融合、人工智能、场景联动等技术有效集成，实现大范围、全方位、实时精准高效的运行控制和管理，推进重庆市域（郊）铁路系统向综合立体化、协同化、智慧化方向发展。

重庆市域（郊）铁路的技术总体架构：构建都市圈“智慧大脑”，实现科学规划、应急联动、智能建造、智慧服务、精准管控、智能运维、商业创新、生态联盟，聚合共赢，形成产业持续健康发展，总体架构如图2所示。

图2 重庆市域（郊）铁路技术总体架构

4 重庆市域（郊）铁路实践方案

目前，重庆市域（郊）铁路通过多种融合方式，将BIM、车辆、客运、货运、机电、安全、运维等设备系统接入市域（郊）铁路云平台，实现一朵云的智慧大脑。云平台智慧大脑包括：①在车站、场、段等边缘层，对接入层数据源格式、协议解析、数据处理做标准规范化处理，保证数据粒子性和唯一性；②在传输层，数据通过有线网络和无线网络汇集到数据中心；③在基础设施即服务（IaaS）层，根据数据特征划分中央处理器（CPU）、内存、存储等计算资源；④在平台即服务（PaaS）层，对数据进一步抽取、清洗、加载，用大数据的方法进行泛在、多维关联，用人工智能框架对数据模型化分析；⑤在软件平台（SaaS）层，数据以融合的方式面向各类业务展现、交互、查询，通过数据协同，使服务、管理、协作企业与开发者相连接，进行协同应用创新，形成重庆市域（郊）生态体系。云平台智慧大脑逻辑架构如图 3所示。

图3 重庆市域（郊）铁路云平台逻辑架构图

4.1 重庆市域（郊）铁路应急指挥体系

市域（郊）铁路是联通城市群的通勤干线，跨越地理范围广且地势复杂，经过行政区域多、属地管理层级多，使得市域（郊）铁路运行安全面临诸多风险和不确定性。因此，在应对自然灾害、恐怖袭击、公共卫生、安全生产等突发事件，数字化、智能化、现代化的突发应急体系显得十分重要。

重庆市域（郊）铁路应急体系包含以下4方面：①突发事件处置管理；②信息组团；③数字化预案管理；④地理信息系统应用。

（1）突发事件处置管理是利用预案管理模块中编制的数字化预案，提醒并引导处置人员应急处置，辅助决策进行救援资源查询，保障事件状态报告与发布工作的顺利完成，并记录处置过程，以便事后对整个过程进行回顾，对该类事件的处置进行评价与思考，从而对预案进行修订和改进。

（2）信息组团是把站、线、网各层级采集到的内容资源，包括视频、文本、音频、报表、图片、运行图等信息，根据线业务的需要，按照预定的规则，调用一系列功能进行重新分类、组合、过滤、筛选，最终为应急处置服务。

（3）数字化预案管理的主要目标在于加快信息传播，提高行动速度，从而实现决策的合理性、科学性。通过预案电子化管理，下级单位可以及时更新预案数据，上级管理部门通过预案系统检索到最新的预案文本信息及预案的其他周边信息。通过上下级之间的交互平台，实现应急预案的动态化管理，使指挥中心能够及时掌握重大危险源和应急预案变化等情况。

（4）地理信息系统含各类应急资源，实现对应急预案、应急组织体系、救援队、救援列车、救援设备、应急物资，以及属地医疗机构、应急救援专业队伍、特种救援设备、地面地理信息等进行动态管理，实现快速查询、直观展现和定位。

4.2 重庆市域（郊）铁路建设运营体系

4.2.1 建设数字化

根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[5]，构建市域（郊）铁路地理空间信息、设施设备位置和形状的数字化模型，从信息完备性、信息一致性、信息可视化的三维信息模型展示现实的客观物理世界。为实现数字化发展，对资产过程进行全生命周期管理，采用数字孪生技术，即将客观物理世界用模型化数据表达。模型化数据维度包含空间模型数据和属性参数数据，空间模型数据包含 BIM模型数据、从数据结构到空间查询再到建模分析的地理信息（3D GIS）数据、矢量地图（SVG）数据；属性参数数据包含模型基本信息和业务信息，业务信息包含静态信息和动态信息，即大场景GIS+中小场景BIM和SVG数据的有机结合，形成重庆市域（郊）铁路大数据管理的可视化数字底板。

重庆市域（郊）铁路建设以BIM为抓手，通过搭建BIM建管平台、数管平台、运管平台、协同办公管理平台探索数字化发展之路，赋能工程建设、运营，实现数字化建设、智能化管控和业务变革。

（1）建管平台以 BIM模型为数据基础和设计阶段成果管理为起点，涵盖项目建设可行性研究、勘察、设计、施工、监理、材料供应商等参建各方的建设行为、勘察成果、设计图纸、技术资料、各类文档日志等。施工阶段采集的工程进度、质量、成本、安全等动态数据为数据驱动，同时整合模型信息，以3D模型、图表、提醒、报告等形式展示，面向各业务部门及项目管理需求，结合项目建设的各参与方标准化管理流程和职责对项目建设进行协同管理。结合相关施工单位建设智慧化工地平台，从施工现场收集人、机、料、法、环等数据，对施工全过程的质量、安全、进度、成本、人员、环境等进行实时监测与管理，提升建设精细化、标准化和智能化管理水平。

（2）运管平台以BIM 模型数据和GIS 数据为基础，融合运维期设施设备系统基础数据和动态数据，以运维事件驱动对运营维护业务流程标准化，为车站设施设备资产管理与维护、控制保护区管理、图台资料管理、车站空间利用等进行泛关联，构建设施设备大数据画像，实现智慧运维。同时结合 BIM 与GIS 的可视化特性为运维人员提供辅助帮助，也为生产运营提供经营决策与管理服务。

（3）数管平台通过定义数据命名、存储、索引标准化格式，涵盖数据采集、处理、清洗、存储、抽取、分析和挖掘全过程，实现“一站式”数字化智慧出行服务平台，提升综合交通运输便捷化服务水平。

（4）协同办公管理系统（OA）作为各业务统一门户，集成单点登录和消息待办，推行流程线上化管理，实现业务流程自动审批和扭转，取代复杂、冗余、低效的线下传统纸质流程，强化过程和目标协同管理，真正实现“数据多跑路，人员少跑路”。

4.2.2 服务精准化

重庆现代都市圈城市群职住同城化需求，资源优化与产业协同需求，城乡商贸文旅共同发展需求，对重庆市域（郊）铁路的服务能力提出了精准的要求。依托云平台智慧大脑，通过运用数字化、信息化的创新技术，为面向各类需求者提供多层次、精准化的信息服务。

客流预测系统利用闸机数据、车站WIFI数据、蓝牙数据、视频分析数据、安检数据等多源异构数据相结合，实时监测车站客流，预测车站微观客流。对潮汐客流、突发客流进行预警，为车站客运组织提供决策依据。以车站微观客流数据为基础，结合实时清分数据和互联网数据，通过人工智能，为运力精准安排、行车组织计划编制、运营评估分析提供科学数据支撑，为乘客出行提供更优质、更高效、更精准的服务。

货运大数据电子商务系统采用订单化模式，市域（郊）铁路列车车厢按体积和质量维度模块化，利用互联网与各大物流平台对接，根据货物订单的起始地址，通过人工智能生成快速运输和中转路径节点，根据节点匹配车厢和车厢空间，在达到货运开行条件时，行车策划系统生成货运计划运行图并接入信号系统中，由信号系统全局调度。重庆市域（郊）铁路串联了重庆都市区主要城市组团、工业园区，因此，对于产业链上下游企业货物运转的高效性、集约性、降低物流运输成本、提升企业发展活力有重要作用，对于支持新型城镇化、工业化主站场发展有重要意义。

4.2.3 运营精细化

（1）车站管理方面。实现固定岗位向移动办公的综合业务模式转变，包含乘客服务、客流疏导、环境及安全管理、车站设备管理和应急响应等综合业务，提高人员管理水平。

（2）设备管理方面。提升设备系统智能感知、自动采集、数据交互、智能分析及场景联动能力，实现服务与技术、场景应用的深度融合，构建车站场景化管理模式。

（3）调度指挥方面。采用网络化运营管理，各系统架构由传统的三级管理和三级控制转变为网络化的二级管理和三级控制，即车站、线网中心两级管理，现场、车站、控制中心三级控制。实现点与网资源共享，点与线、网分层控制的安全高效调度指挥协同系统。

（4）乘客服务方面。打造多元化支付手段，推动无感支付的乘客出行体验，具备线上、线下的票务自助服务能力；通过乘客信息系统、智能导向系统和车站三维可视化系统实现站内资讯展示向站外移动端延伸，为乘客提供出行、乘车、生活等综合信息服务；通过市域（郊）铁路TOD模式，为乘客提供多元化的生活圈服务。

（5）货运服务方面。为发挥市域（郊）铁路运能大、速度快、低碳环保的运输优势，强化都市圈产业协作的需求，构建大数据电子商务平台，推进城市群运输效益最大化协同发展；同时，通过使用清洁能源，减少对化石能源依赖，实现“碳达峰”“碳中和”绿色发展目标。货运服务系统架构如图4所示。

图4 货运服务系统架构示意图

4.2.4 运维智能化

基于综合业务云平台资源，建立大数据分析系统，各运维子系统开放数据库接口，实现运维数据资源共享。将基础结构类、行车类、信号类、通信类、供电类、机电类、信息交互类和车站设施类关键设备及核心部件的运行数据信息进行交互、关联、分析、挖掘，建立设备设施可靠性趋势预测模型，形成基于状态感知的精准运维模式和面向运营场景自动联动，促进运维精准高效，实现由计划修转变为预防修，提升维保、维修及资源调配的联动能力和设备设施健康管理水平。

4.3 商业模式创新

目前，国内大多数城市地铁由于建设成本巨大，票务收入与运营收支平衡，整体处于亏损状态。而市域（郊）铁路建设与城市地铁类似，因此需要进行商业模式创新，不仅要解决资金缺口，还要进一步实现自身造血功能和高质量发展。

重庆市域（郊）铁路建设采用PPP、股权合作、协议合作等方式引入战略合作伙伴，打造产业生态圈，共同开发资源，共享收益分成。具体体现在：①剥离市域（郊）铁路公益属性，将REITs理念引入市域（郊）铁路领域，针对具有优质属性的经营性业务，进行金融证券化融资；②探索TOD发展模式，增强客流量在餐饮、住宿、休闲、娱乐、咨询等多元化需求、服务、营收等方面的引流能力；③发展共享经济，依托轨道交通大数据特点，通过数据挖掘和分析，将客流、货运预测数据售卖给关联企业，通过利润分成增加企业收入。通过多种创新盈利模式，弥补建设、运营成本，同时推动第一、二、三产业升级和共同发展。

4.4 生态合作体系

重庆市域（郊）铁路在应用方面，将建设、运营、运输中的抽象难题实例化，通过招标与全球顶尖科研院所、企业通力合作，解决问题和突破创新。

在新能源应用方面，基于线路、车站、停车场、车辆段等基础设施，探索风、光、水等自然能源和其他清洁能源与电能的转化应用。同时，在市域（郊）铁路站、场设置充电桩，进一步推动新能源汽车充电的便利性，携手生态伙伴持续推动技术、应用升级，实现“碳达峰”“碳中和”的绿色发展目标。

在装备智造方面，重庆市域（郊）铁路建立设备全生命周期大数据画像，将设备全息数据开放给装备设计、研发、制造厂家，通过技术升级和产品迭代，进一步提升装备智造业水平。

在数字信息方面，将消费者、供应链、协作企业、开发者各类要素汇集，通过数字信息资源整合，不断提升精细化管控能力、创造价值。

5 结语

重庆市域（郊）铁路是重庆市主城区大空间尺度下承担门户型交通枢纽、重大商圈等重大客流集散点间快速交通联系的重要支撑，是外部交通（主城区出入交通）与内部交通（主城区内部交通）转换的重要载体，是重庆市落实轨道交通引领城市发展格局行动、综合交通网一体化的重要保障。

重庆市域（郊）铁路建设云平台智慧大脑，按照“统筹规划、业务引领、技术支撑”的策略，构建“一张网、多模式、全覆盖的”智慧轨道交通蓝图。包含：建设管理、运营管理、生产管理、集团管控、经营管理、开发管理、公共服务等七大业务；有线网、无线网两张网；业务标准、应用标准、数据标准、基础设施标准等四大标准体系。通过云平台智慧大脑，赋能城市发展新动力，引领城市发展新格局。