轨道交通的数字化转型实践分析

2023-10-25李泽赵旭魏钊

中国科技纵横 2023年16期

李泽赵旭魏钊

（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春 130062）

0 引言

在信息全球化这一背景下，各行业纷纷开展信息化管理与数字化转型，因此轨道交通领域若想更进一步发展，就必须要加强数字化转型实践，以此来满足时代发展对于轨道交通的要求。而对轨道交通的数字化转型实践展开研究分析，不仅可以为轨道交通数字化转型提供依据，还可以为轨道交通发展提供便利。

1 轨道交通数字化转型思路

为了满足新时代对于城市轨道交通的要求，促进轨道交通发展，企业应该从顶层设计和战略规划的层面出发，加强和高新技术企业的合作，并借助管理咨询规划以及签订战略协议等方式，加强对信息技术与数字化技术的引入，使其和轨道交通建设结合在一起，通过这种方式实现轨道交通数字化转型。

该企业通过构建数字化管理中心、项目管理平台以及安全管理平台等方式进行数字化转型。首先，将轨道交通的生命周期作为数字化转型主线，落实线上管理，用线上管理取代线下管理，以此简化管理流程，提高管理效率，加强过程管理。其次，借助规范化以及标准化网络技术与流程，对建设环节的测、机、环、人、料、法等要素进行实时监管，以此提高企业的管理水平，落实精细化管理，加强对城市轨道建设过程的管理控制，保证建设质量。最后，还要做好数据信息的收集存储，并以此为基础借助云计算、数字技术以及大数据等方法对数据信息进行管理，为企业决策提供数据支持，确保城市轨道交通实现数字化转型升级，促进企业发展。

2 轨道交通数字化转型实践

2.1 业务流程管理实践

为了更好地实现数字化转型这一目标，该企业将数字信息技术和业务管理流程相结合，通过线上管理取代线下管理的方式，简化业务管理流程，提高业务管理效率，促进轨道交通转型[1]。同时该企业还根据企业自身的实际情况构建了一个完善的项目管理体系，包括项目管理中心、投资控、机电通、计划云、问题池、安质保以及公共信息模型等。从而开展对轨道交通的全方位管理，提高信息化水平，解决城市轨道交通在建设过程中存在的问题，促进轨道交通发展，让轨道交通业务流程管理向着规范化方向发展。

2.2 现场安全管理实践

在项目现场安全控制方面，按照准入、精细管理、源头管理、科学预防的原则，运用信息技术将安全风险管理、隐患排查控制、盾构施工管理有机地集成到安全控制中，加强对现场安全的管理。同时建立潜在风险的双重防范机制，并在业主和施工单位的共同参与下，实现动态安全风险管理，全过程进行隐患排查管理。

2.3 劳务人员管理实践

人力资源管理是施工管理的难点[2]。公司建立了实名制管理平台。组织现场人脸识别门户，实时收集出生地、年龄、工作类型、参加人数、员工培训等信息，发现异常情况（如年龄过大、培训不足等），及时采取预防和控制措施。建立职工黑名单制度，对多次违反生产管理规定和违章作业的职工进行登记，禁止入厂。同时，还应建立人工智能自动识别安全隐患的视频监控系统。现阶段，该企业已经研制出多种算法，能够对现场安全进行全天候自动识别，使安全风险的识别率得到显著提升，让日常检查的工作效率提升。通过这种方式，不仅提高了安全管理的效率，还对作业人员起到了威慑作用，减少了施工现场的安全违规行为，保证了施工过程的安全和控制。AI 算法识别违规行为如图1 所示。

图1 AI算法识别违规行为

2.4 机械设备管理实践

该企业通过前端监控设备、传感器和采集软件实时监控工程现场门式起重机、塔式起重机、配电箱和屏蔽机的运行状态[3]。塔式起重机的监测包括载荷、扭矩、风速、振幅、角度和起吊高度。盾构机监控内容包括挖掘机压力、主推力、扭矩和轴承；配电箱的监测内容包括电流、温度等，采集到的数据传输到信息平台进行实时汇总处理。发生异常时，平台发出警告信号，提醒管理者在异常发生前采取预防措施。

2.5 材料跟踪管理实践

城市轨道交通技术是一个复杂的专业系统，而材料管理也是一个系统工程。管理效果直接决定着项目的质量和服务水平。充分利用信息平台，对材料供应商的选择、材料供应、材料报关、材料使用、材料检验进行动态监控，并对材料的整个生命周期进行严格监控，做好提前预防、跟踪，避免不合格材料发货使用，保证轨道交通铺设质量，加强质量管理。

2.6 环境监测管理实践

该企业在轨道铺设现场安装监测设备，能够对项目现场的颗粒物浓度、粉尘、噪声、温湿度以及风向展开监测，并通过互联网将收集到的数据传输至实时监测平台，对数据信息展开统计分析和预警，为现场施工提供数据支持，减少项目建设对城市生活的影响，改变传统城市轨道交通粗放的管理形象。

2.7 联合值守沙盘实践

结合斜摄、建筑信息建模、数字沙盘等技术，恢复实际建筑场景，在工程实际沙盘显示中起到了替代作用[4]。数字沙盒可以作为信息载体，利用物联网技术感知前端建设网站的各种服务，并在数字沙盒上同步数据。项目管理人员可以通过三维数字沙箱查看施工现场的实际环境，如重要危险源的结构、地质层、周边管线分布、监测点分布、车站基坑、隧道、盾构机等，数字沙箱的各个重要模型与施工现场的业务流程数据同步，使项目经理不仅可以直观看到施工现场的整体情况，还可以实时了解施工现场的变化情况。当施工人员在对轨道重要线路和建筑物进行构建时，通过联合值守沙盘，可以让指挥室、项目现场以及远程专家共同展开讨论，借助各种技术力量对其进行诊断，并有针对性地提出解决措施，以解决现场存在的问题。

2.8 数字化轨行区实践

轨道交通的轨道铺设阶段施工专业多，且交叉作业相对繁琐，同时隧道内通信信号缺乏稳定性，严重阻碍了管理人员对机具、施工人员以及轨道车辆的监督管理，难以保障轨道铺设质量[5]。不仅如此，为了满足轨道交通隧道建设的需要，企业建立了专业的铁路综合信息处理指挥控制系统，实现隧道无线网络、隧道内外语音通信的全覆盖，以此保障隧道内拥有稳定的通信信号，从而实现对轨道车辆位置和速度的实时监控。使工作人员能够利用虚拟轨行区及时掌握机车所在位置与运行速度、人员位置以及施工作业区域等信息，实现人员的可视化部署，避免在轨道铺设过程中机具、人和车辆出现碰撞，保证铁路区域的施工安全。

2.9 业务融合管理实践

整合不同运营系统的数据，通过对时间、单位、路线、工作区域、工作场所等维度数据的纵横对比，监控轨道施工的投资、进度、安全、质量和绿色施工。实现基础数据的可视化管理，为施工现场辅助管理和决策提供有力支持。

3 基于数字化转型的城市轨道交通建设路径分析

3.1 建设要点

3.1.1 增强信息化意识

为了更好地进行轨道交通数字化转型，需要不断提高工作人员的信息化水平，使其具有信息化意识。同时为了使智能轨道建设效率得到有效提升，企业的管理人员需要拥有数字化思维，只有这样才能促进轨道交通转型，确保企业规划工作能够实现数字化与信息化，加强企业管理。管理人员遵循科技引领、市场主导以及系统规划等原则，以此促进科学技术的发展，为企业业务发展创新与运营生产提供良好的条件[6]。在实践时，要积极发挥出大数据的价值和云平台服务的作用，提高城市轨道交通客运服务、企业管理、运营生产的基本运营水平，有效地将人工智能技术与大数据技术结合，实现转型升级这一目标。在此基础上推动道路建设的智能化，最终实现数字化转型。

3.1.2 加强数据的应用

要想实现轨道交通数字化转型，就必须提高信息化意识，加强对数据信息的有效利用，只有这样才能有效推动轨道交通转型升级。此外物联网技术的普及与应用，使人们对不同专业和不同类型轨道数据展开全面分析，主要包括人员组织、基础设施、机电设备以及施工建设等方面，从而建立了更加完整的数据库。同时还要将各种科学数据模型与行业实践经验融入数据库，让数据信息能够发挥出应有的作用与价值，为企业发展提供数据支持，推动企业发展进步[7]。在数字化转型期间，企业必须构建轨道交通全生命周期信息系统，方便企业开展轨道交通信息化管理，同时还要将企业的组织结构作为数字化核心内容，在原有基础上加强核心业务创新，通过这种方式提高业务流程和业务行为的数据化以及智能化水平，确保企业具有强大的大数据决策和分析能力，进一步推动整个企业的数字化转型和重构。满足企业当前业务调整和效率提高的需求，并不断适应当前需求的变化，使企业能够更好地发展。

3.1.3 保障生态共享

为了实现生态共享这一目标，必须加强创新发展，展现出市场本身在资源配置中的关键作用，同时加大力度将现代互联网技术应用于企业转型，拓展开放信息基础设施，加强城轨装备、互联网技术以及信息产品的融合，创新轨道交通发展，为轨道交通提供新的发展路径与方向，促进市场与信息化建设生产相结合，以此提高建设生产的信息化水平。在数字平台持续开放协作的过程中，能够有效将内外部资源有效互联，不断创新生态链，进一步降低建设成本，从而实现资源再利用率最大化，促进新价值的生成。

3.2 建设方案

3.2.1 业务架构

数字化转型业务系统已经形成了满足轨道交通战略发展和创新需求的业务流程、技术结构以及业务范畴。该企业根据相关法律法规的建设要求，建立了以智能化中心和数字化管理为主要内容的综合应用系统。完善信息治理和信息安全体系，保证数据信息安全，确保该系统能够在实际应用中发挥出应有的作用和价值。在实际应用中该系统功能主要包括全生命周期管理、服务共享以及成本投资建设，能够帮助企业进行轨道交通管理，从线路、支撑车站以及线网等方面提供数据支持，保证决策具有科学性。轨道交通数字化转型业务架构如图2 所示。

图2 轨道交通数字化转型业务架构

智能建设管理是企业组织结构的重要组成部分。通常以建筑信息模型为支撑，对各类基础设施的施工全过程进行服务管理，并在智能化建筑管理的基础上，全面实施相应的项目管理和施工管理。此外，智能列车运行则通过实施全自动驾驶实现场景互通这一目的，进一步提高列车编制和设备的管理效率。

智能运输组织能够有效地进行运营管理和生产。其中，运输生产设计的内容较为复杂，主要为信号系统、通信系统、电力系统以及自动售检票系统。而运营管理设计则主要包括施工调度管理、资产管理系统以及站务管理系统等。此外，智能运维系统在实际应用过程中，不仅要负责为车辆、工务、信号以及供电等专题提供所需的设备与设施，还要对其进行综合智能运维，建立一个科学、合理的智能运维安全保障体系，保障轨道交通系统安全，使其能够平稳有序运行，发挥出应有的作用与价值。另外，智慧乘客服务的实施主要以乘客服务为核心任务，对乘车过程、乘客咨询发布等内容展开优化升级。

3.2.2 技术架构

轨道交通数字化转型的技术框架能够有效地提高企业的组织管理效率，对企业的发展起到重要作用。从实用的角度来看，技术架构包括5 个层次，分别为云应用层、感知层、云服务、网络层以及云基础设施。

具体而言，感知层包括基于摄像头和传感器等设备建立的通信和工业互联网，通过感知层开展信号、乘客信息以及外部信息的收集。网络层是以数据网络和移动通信网为基础建立的多元化承载网，能够最大程度上提高多系统的数据集成、无缝传输以及网络化。需要注意的是，云基础的iaas 层相对复杂，主要包括封装的iaas、逻辑化安全、储存等软硬件以及网络等，能够让用户直接使用。云服务PaaS 层由核心业务平台、核心数据平台和核心技术平台组成，可以为用户提供各种操作、管理和实施服务。此外，还应该构建信息安全体系和系统标准体系，形成一个科学合理的行业标准和规范，为数字化转型和建设的各个阶段提供参考，进一步提高城市轨道交通建设数字化转型的效率。