面向智慧城市轨道交通的全面自主可控轨交协同体系研究

谈思韵

摘  要：智慧城市轨道交通是建设交通强国和智慧城市的重要组成部分，实现我国智慧城市轨交产业全面自主可控至关重要。恩瑞特公司面向智慧城市轨交建设重大需求，建设全面自主可控轨交协同体系。该文以恩瑞特公司建设全面自主可控轨交协同体系为例，详细介绍构建自主化研发创新平台、构建面向市场的开放运行机制、打造原创技术策源地、协同实施轨道交通产业链及强化研发过程质量精准管控五大建设策略，并总结协同体系在技术创新、利润提升及进口替代3方面所取得的建设成效，为国内智慧城市轨交建设提供有价值的技术与管理参考。

关键词：智慧城市轨交；轨交协同体系；建设策略；建设成效；恩瑞特公司

中图分类号：U213.2      文献标志码：A          文章编号：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，中国内地累计有55个城市投运城轨交通线路，达到10 291 km，总里程位居世界第一；“十四五”期间，将新增建设约7 000 km城市轨道交通线路。进入新时期，智慧城市轨道交通是建设交通强国和智慧城市的重要组成部分。《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》指出，随着云计算、大数据、物联网、人工智能和5G通信等新兴技术飞速发展，亟需发展智慧城市轨道交通建设。我国城市轨道交通（以下简称“轨交”）虽已步入交通大国行列，但在智慧城市轨交领域依然存在诸多挑战，部分关键技术装备、核心零部件和设计软件尚不能实现完全独立自主。因此，实现我国智慧城市轨交产业全面自主可控至关重要。此背景下，以核心技术为驱动，不断研发拥有自主知识产权的创新技术、产品及模式，掌握关键核心技术，建立自主可控、安全高效、主导发展的智慧城市轨交技术链和产业链，形成具有市场竞争力的民族品牌和中国标准，已成为我国城轨交通行业面临的重要科技需求。

中国电子科技集团公司第十四研究所（以下简称“十四所”）为国家计委定点“轨道交通信号系统国产化总成单位”，承担了轨道交通信号系统国产化任务。十四所下属南京恩瑞特实业有限公司（以下简称“恩瑞特公司”）面向智慧城市轨交建设重大需求，建设全面自主可控轨交协同体系。本文以恩瑞特公司建设全面自主可控轨交协同体系为例，详细介绍其建设策略并总结所取得成效，为国内智慧城市轨交建设提供有价值的技术与管理参考。

1  轨交协同体系建设策略

面向国家全面加快推进轨道交通建设与发展需求，聚焦轨交信号系统关键核心技术攻关“卡脖子”关键问题，恩瑞特公司以自主可控为导向，提出并实施以自主化信号系统为核心的产业链协同攻关创新管理模式。通过对列车自动控制、安全防护、列车定位、自主可控芯片和操作系统等关键核心技术的攻克，以及“V模型”流程控制、实物和仿真测试验证、持续改进、多维保障等管理驱动，全方位推进自主化信号系统产业链协同攻关，构建了技术和产品谱系，实现对进口产品的替代，全面提升轨道交通列车运行的安全性和可靠性，并取得很好的管理效益、经济效益和社会效益。

1.1  构建自主化研发创新平台

建立江苏省城市轨道交通信号工程研究中心，依托该平台进一步加强城市轨道交通信号工程化和产业方面的研究，搭建了城市轨道交通信号系统产品研发、验证的设施平台；开展轨道交通信号系统产品工程化和产业化应用研究，建立产品工程化的试验、验证平台，实现产品的工程化应用的标准化；并借助该省级工程研究中心建立“产、学、研、用”相联合的产业发展模式，增强了公司整体研发和产品应用的能力，提升产业化能力。紧密围绕行业发展需求和用户需求，开展技术创新和产品迭代，形成系列化产品满足用户多场景及定制化需求，同时结合行业发展趋势，加快进行下一代产品布局，开展应用一代、研发一代、预研一代的研发创新模式，形成系列化的技术和产品谱系，提升技术的迭代性和先进性。结合新技术和行业发展趋势，开展预研和储备下一代产品。结合大数据、云平台、5G通信、自主芯片和操作系统、探测感知及人工智能等技术，以及行业对轨道交通更节能、更低碳、更智能的发展要求，为用户提供更美好体验的愿景，开展第五代TACS信号系统的研制。系统具备全时态探测感知能力，主动安全驾驶能力，并采用基于国产化芯片和操作系统的安全计算机平台，实现信号系统从底层到应用的完全自主可控，乘客出行效率更高、更绿色、更个性化的需求。

1.2  构建面向市场的开放运行机制

围绕南京市“2+2+2+X”创新产业体系和园区主导产业，聚焦南京市轨道交通领域，公司牵头联合上下游资金、技术和人才资源的4家合作单位，组建了南京市轨道交通自主可控信号系统创新联合体，形成了科学交叉融合的关键技术自主创新的“核心圈”。通过构建面向市场、开放的技术合作模式，促进技术和产品突破，通过融入长三角区域创新链协同发展，以及与省外高等院校合作，开展跨区域产学研合作、大中小企业融通合作的方式，共同推动轨道交通产业链关键核心技术自主可控。

1.3  打造原创技术策源地

加强基础研究，强化原始创新能力在颠覆性技术创新方面发挥主导作用。从国家当前的紧迫需要和长远发展考虑，集中优势资源进行前沿技术开发，解决关系未来国际产业链竞争的前瞻性重大科技问题，在国产化芯片、操作系统应用、探测感知技术和新一代轨道交通无人驾驶技术突破等方面加强基础研究和创新能力。结合外部贸易保护和贸易摩擦，特别是芯片方面的“卡脖子”问题，加强在国产化芯片、国产化实时操作系统方面的研究和在轨道交通行业中的应用。在芯片方面，加强控股公司十四所自研华睿系列DSP芯片的研究与应用；在操作系统方面，与合作企业开展国产化实时操作系统的适配应用，研发基于该芯片的安全计算机平台，实现国产化核心芯片和操作系统在轨道交通中的应用，实现对进口产品的替代。

聚焦关键环节，发挥新型举国体制优势将创新资源和要素集中投放在投入大、技术难度高、市场主体单独难以攻克的重大战略性、基础性技术问题上。在关键共性技术、前沿引领技术和颠覆性技术方面实现重大突破，大幅度提高我国科技创新水平，增强产业链竞争力和创新力。围绕轨道交通特点着重打造系统的高安全性和系统运行的高效性，实现最高SIL4安全等级能力的打造和列车90 s安全追踪间隔能力的保障。

1.4  协同实施轨道交通产业链

与产业链上游企业南京轨道产业公司进行技术合作，利用其资源和试验设施等优势，成功开展并通过了新一代轨道交通全自动运行信号系统上道试验，该系统实现无人值守的列车自动运行，进一步提升了系统运行能力及可靠性。通过试验实现了产品的首次上道应用，为后续产品推广奠定了基础。积极加强与中国城市轨道交通协会的合作交流，扩大在行业的影响力。作为会员单位，恩瑞特公司与产业链上游中国城市轨道交通协会进行组织合作，参与行业协会轨道交通展，主持与参与了多项国家团体标准的颁布，并积极参与协会新课题研究，牵引公司新技术研发方向，同时提升了公司在行业的技术影响力。通过加强与下游企业的合作，实现关键技术联合攻关，打造轨道交通信号产业生态圈。轨道交通信号系统目前已实现自主化，但核心系统安全计算机平台仍采用国外进口芯片及操作系统，尚未实现完全自主可控。针对轨道交通高可靠、智能运维需求，与上海铁大电信科技股份有限公司合作，充分发挥其轨旁设备监测能力，联合攻关轨道交通智能运维等项目，通过信号系统设备实时监测，实现系统由“故障修”转为“状态修”。

1.5  强化研发过程质量精准管控

借助形式化开发工具，提升代码质量。采用航天级模型开发工具SCADE进行形式化建模，实现城轨信号系统轨旁区域控制软件、计算机联锁软件及车载ATP软件的安全建模编码设计、代码测试验证。通过SCADE工具进行建模、逻辑软件生成，提高了城轨信号系统的安全性，使得城轨信号系统满足国际最高SIL4级安全等级要求。利用自动化工具，大幅缩减数据配置周期，提升数据配置效率。线路数据自动生成工具自动识别CAD平面图中的所有信号元素，并根据站场拓扑关系以及各子系统的数据组织关系为各子系统自动生成所需数据，达到线路数据配置自动化，规避了人工配置错误，实现数据配置一键生成，效率大幅提升。运用自动化绘制工具（LCT），减少人工投入并提升站场图可读性，提升工程化效率。其以友好的终端界面，使用户能够依据各种地铁线路的现场具体情况，绘制相应的地铁线路运行监控图，并配置地铁各线路上的元件属性参数，以实现对现场硬件结构、元件属性等的组态重构，并将重构结果无缝嵌入系统的监控软件中。通过报文分析工具（MDT），便于开发调试人员快速分析问题，提升故障定位效率。可以在线实时分析信号系统数据，也可以离线分析系统历史数据。并且可以根据开发和工程调试需求，灵活配置需要分析的关键字段，从而帮助开发人员和工程调试人员，实时地观察信号系统的运行状态，快速地定位系统异常故障。

通过使用信息化研发管理工具，标准研发流程，实现研发过程精准管控。通过信息化系统，固化规范的研发流程。轨道信号系统依据“V模型”进行研发体系的策划和管理（流程图如图1所示），并采用信息化流程保障研发体系的执行。通过OA系统定制产品立项、技术评审、任务下达、现场问题反馈、变更管理、产品测试和产品发布等研发过程，实现项目过程管控。加强需求与变更管理，建立需求变更追踪流程，做到可追溯。通过DOORS与RTC需求变更管理工具，实现需求状态管理、需求版本变更管理、项目计划及监控管理等，支撑企业在需求管理层面的能力需求，实现了对软件开发的全流程管理。建立缺陷管理与跟踪流程，提升缺陷问题闭环率。通过禅道、QC 进行缺陷管理及缺陷统计分析，覆盖了产品研发的全生命周期管理，强化了研发过程的跟踪与统计分析。建立配置管理系统，实现组织财富和成果归档可追溯。通过SVN配置管理工具实现项目配置库管理，实现对开发过程成果、验证的成果和历史归档成果进行入库管理，并对入库情况和修改情况进行跟踪，实现了过程和最终成果的管理和归档。

2  智慧轨交协同体系建设成效

2.1  推动了技术持续创新

通过智慧轨交协同研发体系建设，恩瑞特公司形成了轨道交通管理创新建设思路“总体牵引、领域主导、专业融入、平台支撑”的发展策略；围绕总体布局和战略规划，瞄准自主可控，聚焦协同创新，通过构建自主研发创新平台、面向市场的运行机制、打造原创技术策源地、推动上下游协同创新、构建面向市场的激励机制和研发信息化体系建设的6个维度的打造，保障了项目目标的达成。目前已形成16项关键核心技术的突破，其中7项技术为国内首创，两代产品已达到国际先进水平，保障了科研成果的达成和项目的落地；同时建立了信息化研发体系、技术合作和推广应用机制，大大提升了自主化产品的研发、验证和定型进度，项目产品研制周期从5 a缩短至3 a。

2.2  实现了利润显著提升

恩瑞特公司完成了城市轨道交通核心系统——列车自动控制系统技术突破和产品研制，形成了自主化列车自动控制系统，并实现了该系统在南京、南昌、哈尔滨和福州等7省12市轨道交通工程项目中的应用，完成了对进口产品的替代，已完成新签金额6亿余元，实现项目利润由10%提升至25%，创造了显著的经济效益。“十四五”期间，该系统全国市场需求巨大，约为370亿元，通过全面推广应用，预计实现新签40亿～50亿元。

2.3  实现了对进口产品的替代

恩瑞特公司完成了城市轨道交通核心系统——列车自动控制系统技术突破和产品研制，打破了国外长期对该技术领域的垄断，成为了国内具备自主化列车自动控制系统研制和工程应用能力的高新技术企业，并实现了自主研制系统在多轨道交通工程项目中的应用，实现了对进口产品的替代，产生了广泛的社会效益。相关自主化产品被南京日报等报道。在2023年南京市新春第一会上，创新成果入选南京十大典型案例。同时，南京日报对该成果进行了专题采访和宣传。恩瑞特公司凭借自主技术创新和自主化产品应用，获评“南京市百强高新技术企业”称号，并获得江苏省“专精特新”中小企业称号，项目相关成果有力支撑了母公司国睿科技股份有限公司荣获“全国五一劳动奖状”。

3  结束语

随着云计算、大数据、物联网、人工智能和5G通信等新兴技术飞速发展，亟需发展智慧城市轨道交通建设，尤其是掌握关键核心技术和知识软件，建立自主可控、安全高效、主导发展的智慧城轨交通技术。本文以恩瑞特公司建设全面自主可控轨交协同体系为例，详细介绍了轨道交通协同体系五大建设策略，并总结了智慧轨道交通协同体系建设成效，为我国智慧城市轨道交通建设提供了有价值的参考。

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