軌道交通智能化，技術(shù)創(chuàng)新當自強

馮麗妃

“作為全國第一條地鐵，北京地鐵1號線自1971年開始運行至今已歷經(jīng)整整半個世紀。其間，北京市軌道交通從運行里程從最初的23.6公里增加到727公里（截至2020年底）?！北本┦熊壍澜煌ㄔO(shè)計研究院研究員張波自豪地介紹。

而據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會最新統(tǒng)計，2020年我國地鐵運營總里程6200余公里，在建5000余公里?！澳壳?，我國軌道交通運營里程已經(jīng)位居世界第一，智能運維也處于世界前列?！北本┙煌ù髮W副教授王耀東表示。

不過，多位專家也表示，當前我國軌道交通智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高精尖傳感器等設(shè)備對外依存度仍然較高，亟需加強自主創(chuàng)新，推動交通強國建設(shè)。

運維日趨智能化

“我們軌道交通起步較晚，但發(fā)展較快?！痹?月21日舉行的聚焦軌道交通領(lǐng)域的2021年北京地區(qū)廣受關(guān)注學術(shù)成果報告會上，北京公交有軌電車有限公司總工程師董皓如是說。

根據(jù)中國城市軌道交通2020年度統(tǒng)計和分析報告，截至2020年底，中國大陸有45個城市開通城市軌道交通運營線路244條，運營線路總長度7969.7公里，其中地鐵運營線路6280.8公里，占比78.8%，其他制式城軌交通運營線路占比21.2%。當年新增運營線路長度1233.5公里。

伴隨著軌道交通運營里程的增長，我國軌道交通智能運維也步入世界前列。

以北京地鐵為例，張波表示，50年來北京地鐵發(fā)生了三大轉(zhuǎn)變：從最初的以戰(zhàn)備防空為核心，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越煌ㄟ\輸和解決大城市病為核心;傳統(tǒng)的人工設(shè)計、施工和運維方式，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化、信息化的方式;接下來智慧化將成為城市軌道交通發(fā)展趨勢。

在數(shù)字化城市軌道交通建設(shè)方面，當前我國基于建筑信息模型（BIM）的相關(guān)研究和應用可謂風頭正盛?！癇IM有助于將實體建筑信息化，把所有的數(shù)據(jù)集成到一個模型上，通過虛擬地鐵來管控，實現(xiàn)地鐵智慧化?！睆埐ń忉尩馈?/p>

據(jù)介紹，基于BIM的數(shù)字軌道交通包括三個層次：一是實現(xiàn)軌道交通的數(shù)字化;二是實現(xiàn)軌道交通數(shù)字化孿生建設(shè)，在軌道交通實體建設(shè)的同時，同步建設(shè)一套數(shù)字地鐵;三是依托BIM，推動后續(xù)參數(shù)化（或智能化）設(shè)計，實現(xiàn)智能施工、綠色施工以及智慧運維等全產(chǎn)業(yè)的升級。

同時，對于給出行安全帶來挑戰(zhàn)的地鐵隧道“病害”——隧道裂縫、滲漏水、沉降、襯砌剝落、掉塊等，國內(nèi)相應檢測技術(shù)也日趨智能化。例如，在裂縫檢測方面，王耀東和同事把機器視覺技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)應用在地鐵隧道檢測中。

“機器視覺的特點是效率高、可移動、非接觸，特別是信息處理自動化、智能化，性價比高，且容易操作。”王耀東說，這種智能巡檢技術(shù)有助于解放人力，服務運維。

對外依存性技術(shù)需自強

盡管我國軌道交通運營里程和智能運維水平已處于世界前列。但多位專家仍強調(diào)，軌道交通領(lǐng)域仍亟需加強自主創(chuàng)新性研究。

“我國軌道交通智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高精尖傳感器還需要從國外進口。有些國外檢測設(shè)備功能相對單一，但因為核心技術(shù)壟斷地位，報價卻達到數(shù)百萬元，甚至上千萬元?！蓖跻珫|表示，我國仍需大力推進基礎(chǔ)研究創(chuàng)新，將主動權(quán)掌握在自己手中。

對此，張波也表示，當前基于BIM的軌道交通基礎(chǔ)建模軟件仍來自國外，亟需開發(fā)基礎(chǔ)軟件。

事實上，去年美國禁止哈工大等高校使用科學計算軟件MATLAB事件曾引起廣泛關(guān)注。“各種設(shè)備、軟件長期依賴國外，終究不是辦法。國產(chǎn)設(shè)備當自強，對于軌道交通領(lǐng)域一些基礎(chǔ)的設(shè)備和軟件，我們必須走自主化、國產(chǎn)化的道路?！北本┙煌ù髮W副教授張永生說。

盡管短板仍然存在，但北京市交通委公交設(shè)施管理處處長、北京大學兼職教授孫壯志并不必為此感到氣餒。以高鐵為例，他指出，我國在許多“卡脖子”技術(shù)方面已經(jīng)走出自己的道路。“比如車輛、轉(zhuǎn)向架等核心和關(guān)鍵部件的成產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化。”

在孫壯志看來，我國的軌道交通發(fā)展有諸多優(yōu)勢，如有大規(guī)模的市場為技術(shù)創(chuàng)新提供“實驗場”;國家對技術(shù)創(chuàng)新持非常開放的態(tài)度，使得高鐵在國內(nèi)比國外有了更高程度的商業(yè)化應用;知曉差距并堅持追趕，最終實現(xiàn)并行，并在一些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)引領(lǐng)。

“在軌道交通行業(yè)，我們還存在一些‘卡脖子的地方，比如軸承（涉及材料、加工設(shè)備、工藝等多個點），還有一些其他的設(shè)備和軟件需要技術(shù)突破。但我們有強大的市場推動，有創(chuàng)新的原動力，假以時日，這些技術(shù)瓶頸一定會突破?！睂O壯志自信地說。

科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

未來30年，我國將加快建設(shè)交通強國。2035年，基本建成“人民滿意、保障有力、世界前列”的交通強國，到2050年全面建成交通強國，實現(xiàn)“人享其行、物優(yōu)其流”的美好愿景。

在這一路線圖的指引下，“十四五”時期，科技創(chuàng)新在加速賦能交通運輸發(fā)展。

對此，北京交通大學交通運輸學院教授姚恩建表示，在5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展下，數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化將成為軌道交通的發(fā)力點。同時，推動軌道交通的整體發(fā)展，需要夯實科技發(fā)展基礎(chǔ)，推進產(chǎn)學研用深度融合。

“在人才培養(yǎng)方面，除了基礎(chǔ)教學，我們要時刻關(guān)注行業(yè)，注重與產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的交流合作，提升學生對整個行業(yè)發(fā)展的了解，提高他們解決行業(yè)實際需求、實際問題的能力，通過產(chǎn)學研用的融合，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量?！彼f。

“目前，智慧軌道交通仍處于一個起步階段，首先要實現(xiàn)整體數(shù)字化，在此基礎(chǔ)上與智能化產(chǎn)品、機械裝備相融合，最終實現(xiàn)人文、綠色、高度智慧化的軌道交通，屆時軌道交通將給城市居民出行帶來極大的便利?！睆埐ㄕJ為，我國智慧軌道交通發(fā)展前景可期。（據(jù)《中國科學報》）