關(guān)于構(gòu)建智慧城軌的思考和建議

侯宇婷 肖金梅

成都工業(yè)學(xué)院/汽車與交通學(xué)院 四川 成都 611730

1 建設(shè)智慧城軌的背景

1.1 行業(yè)背景

近年來，隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在城市軌道交通行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，我國的城軌行業(yè)步入了快速的信息化發(fā)展階段，信息化的建設(shè)初具規(guī)模，如部分城市的城軌線路支持二維碼或刷臉進(jìn)出站，開發(fā)了本地的城軌相關(guān)應(yīng)用程序，為民眾提供相關(guān)的信息服務(wù)，車站的相關(guān)設(shè)備利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等可以為乘客提供更好更便利的服務(wù)，城軌運(yùn)營單位利用信息化技術(shù)提高日常運(yùn)營管理的效率等。

但由于各種原因，各個(gè)城市將現(xiàn)代化裝備技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)等應(yīng)用在城軌領(lǐng)域的起點(diǎn)、范圍和深度等不統(tǒng)一，而隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G通信、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的發(fā)展，北上廣深等城市已在智慧城軌的建設(shè)上搶先一步，拉開了各個(gè)城市軌道交通在高新技術(shù)應(yīng)用上的差距，因此，一批后發(fā)城市開始積極參與到城軌智慧化建設(shè)中來，以期縮小差距。

1.2 政策背景

2019年9月發(fā)布的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》為我國交通行業(yè)指明了到21世紀(jì)中葉的總體發(fā)展目標(biāo)，即到2035年要基本建成交通強(qiáng)國，到21世紀(jì)中葉，要建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強(qiáng)國。交通強(qiáng)國的建設(shè)是全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的重要支撐，也是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢的堅(jiān)強(qiáng)支撐。綱要中提到交通的發(fā)展要由追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變，要大力發(fā)展智慧交通，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合[1]。

城軌交通是建設(shè)交通強(qiáng)國和智慧城市的重要組成部分，2020年3月，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布了《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，為我國城軌發(fā)展構(gòu)建了1套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系+1個(gè)平臺(tái)+8大體系總體框架，如圖1所示，同時(shí)明確了智慧城軌建設(shè)未來的發(fā)展方向和具體的內(nèi)涵，城軌各行各業(yè)將在這一政策文件的引導(dǎo)下，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化、智慧化，開創(chuàng)行業(yè)發(fā)展新篇章。

圖1 智慧城軌總體框架

2 智慧城軌的概念

智慧城軌即“應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、衛(wèi)星通信、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)，全面感知、深度互聯(lián)和智能融合乘客、設(shè)施、設(shè)備、環(huán)境等實(shí)體信息，經(jīng)自主進(jìn)化，創(chuàng)新服務(wù)、運(yùn)營、建設(shè)管理模式，構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的新一代中國式智慧型城市軌道交通”[2]。

從以上的概念可以提取出兩類對(duì)象，即人與物質(zhì)（或設(shè)備），用新興信息技術(shù)為物質(zhì)（或設(shè)備）賦能是智能的層面，而用新興信息技術(shù)為人和物質(zhì)（或設(shè)備）同時(shí)賦能則是智慧的層面，因此城軌智慧建設(shè)的基礎(chǔ)是智能發(fā)展，而智能發(fā)展的目的是實(shí)現(xiàn)智慧發(fā)展[3]。所以，要實(shí)現(xiàn)城軌的智慧化不是一步到位[4]，而需要經(jīng)歷信息化階段-智能化階段-智慧化階段的逐步演化。智慧與智能的關(guān)系如圖2所示。

圖2 智慧與智能的關(guān)系

3 國內(nèi)智慧城軌建設(shè)現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)多個(gè)城市如北京、上海、廣州、深圳、青島、武漢、重慶、成都、蘇州等已開始進(jìn)行城軌智慧化的相關(guān)建設(shè)，并取得了不錯(cuò)的成果，本文將以北京、重慶、上海、成都為例，對(duì)國內(nèi)智慧城軌建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行簡要介紹。

3.1 北京

目前北京的燕房線、機(jī)場線、大興機(jī)場線采用全自動(dòng)運(yùn)行（Fully Automatic Operation，F(xiàn)AO）技術(shù)，其中燕房線是國內(nèi)第一條采用自主化FAO系統(tǒng)[5]、并且滿足自動(dòng)化等級(jí)GoA4級(jí)的線路，同時(shí)也是國家戰(zhàn)略新興示范工程，擁有領(lǐng)先國際的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)，北京地鐵正積極地在智慧乘客服務(wù)、智能調(diào)度、智能運(yùn)行、智能車場、智能運(yùn)維五個(gè)方面大力提升智能化水平。

3.2 重慶

被列為CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通國家示范工程的重慶4、5、10、環(huán)線4條線路，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)了不同供應(yīng)商設(shè)備的互聯(lián)互通。這標(biāo)志著我國在解決CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通這一世界性難題[6]的過程中取得了重大的突破，形成了世界城軌信號(hào)行業(yè)的中國標(biāo)準(zhǔn)，搭建了我國首個(gè)互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)測試驗(yàn)證平臺(tái)，形成了自主產(chǎn)業(yè)，為智慧城軌的建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。此外，重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司聯(lián)合多家企業(yè)成立了“5G智慧軌交聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”[7]，設(shè)計(jì)和研發(fā)“5G+智慧軌交”相關(guān)產(chǎn)品，在乘客服務(wù)、運(yùn)維安全、運(yùn)營管理等方面不斷提高智能化水平，助力重慶智慧城軌建設(shè)目標(biāo)的達(dá)成。

3.3 上海

上海智慧城軌發(fā)展總體框架采取1+3+5+N的架構(gòu)，即：1個(gè)地鐵云+3個(gè)智慧領(lǐng)域（智慧建設(shè)、智慧運(yùn)維和智慧服務(wù)）+5層技術(shù)+N類智能設(shè)備[8]。目前，上海地鐵已在智能基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域搭建了基于BIM/CIM的智慧城軌基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)演進(jìn)的閉環(huán)檢修管理；在智能列車運(yùn)行領(lǐng)域，將全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)運(yùn)用在了18號(hào)線、15號(hào)線、14號(hào)線上；在智能運(yùn)維安全領(lǐng)域構(gòu)建了車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)；在城軌大數(shù)據(jù)與云控平臺(tái)領(lǐng)域，搭建了城市軌道交通綜合云平臺(tái)；在智能運(yùn)輸組織與乘客服務(wù)領(lǐng)域，分別在調(diào)度指揮中心、交通樞紐、票務(wù)服務(wù)、出行咨詢服務(wù)、客流管理系統(tǒng)、智慧車站系統(tǒng)等方面融入新興技術(shù)，提升智能化智慧化服務(wù)水平。

3.4 成都

成都軌道的智慧化發(fā)展發(fā)根于2005年在修建1號(hào)線時(shí)嘗試建立的盾構(gòu)掘機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)[9]。目前，成都軌道交通在5G、全自動(dòng)運(yùn)行和“三鐵融合”等方面取得了較好的成果：所有線路都把5G作為骨干網(wǎng)，這將使得在乘客服務(wù)上可以做更多的嘗試和應(yīng)用；在全自動(dòng)運(yùn)行方面，9號(hào)線成為中西部地區(qū)的第一條、國內(nèi)第三條擁有全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的線路，符合高效運(yùn)營、綠色發(fā)展、智慧發(fā)展等需求；在“三鐵融合”方面聯(lián)合地方路局和市規(guī)劃部門，創(chuàng)新性地規(guī)劃和設(shè)計(jì)了相關(guān)線路和車站，優(yōu)化換乘方式，對(duì)整體交通網(wǎng)絡(luò)布局意義重大。

4 智慧城軌發(fā)展存在的問題及建議

目前，國內(nèi)一些城市在城軌建設(shè)中融入新興技術(shù)取得了不少成果，朝著智慧城軌的目標(biāo)不斷前進(jìn)，但同時(shí)我們也需要認(rèn)識(shí)到智慧化建設(shè)過程中出現(xiàn)的一些不足和隱患，并加以改進(jìn)和防范，夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，讓智慧城軌的建設(shè)朝著自主化、可持續(xù)、安全的道路發(fā)展[10]。

4.1 存在的問題

4.1.1 脫離實(shí)際盲目攀比。近年來城軌在一定程度上成為了一個(gè)城市對(duì)外宣傳的名片，很多城市爭相進(jìn)入城市軌道建設(shè)的大流中來，隨著智慧城軌的建設(shè)成為未來發(fā)展的趨勢，部分城軌規(guī)模、運(yùn)量較小的城市不顧自身實(shí)際情況，盲目追求智慧建設(shè)，使得建設(shè)與具體需求不相符，增加了建設(shè)與運(yùn)營成本，給財(cái)政帶來巨大壓力[11]。

4.1.2 部分核心技術(shù)仍依賴進(jìn)口。軌道交通涉及專業(yè)廣泛，隨著我國在軌道交通研發(fā)領(lǐng)域的不斷投入，很多技術(shù)已逐步國產(chǎn)化，在一定程度上降低了建設(shè)和運(yùn)維成本，但在一些關(guān)鍵核心技術(shù)上，進(jìn)口設(shè)備或系統(tǒng)在可靠性方面較國產(chǎn)設(shè)備或系統(tǒng)仍然具有較大優(yōu)勢，處于壟斷地位，價(jià)格高昂。

4.1.3 前期規(guī)劃不夠完善。一些城市在城軌建設(shè)的前期規(guī)劃中沒有前瞻性，沒有充分研究智慧城軌的總體架構(gòu)和方案，導(dǎo)致在已經(jīng)開通運(yùn)營的線路上進(jìn)行各種調(diào)整，比如替換原有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、將分散的設(shè)備、系統(tǒng)功能進(jìn)行整合等，這將對(duì)當(dāng)前的生產(chǎn)運(yùn)營造成較大的影響。

4.1.4 隱私數(shù)據(jù)保護(hù)策略有待完善。軌道交通的首要任務(wù)是保證安全，以往這個(gè)安全主要強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)行安全，而隨著智慧城軌建設(shè)的不斷推進(jìn)，數(shù)據(jù)的安全也越來越重要，尤其是乘客的隱私數(shù)據(jù)，這其中涉及乘客的支付碼、指紋或面部生物信息等。而近年來關(guān)于公民個(gè)人信息泄露的事件發(fā)生率不斷攀升，給人民群眾的財(cái)產(chǎn)和人身安全帶來了較大的損失。

4.2 建議

4.2.1 結(jié)合自身實(shí)際，理性開展智慧城軌建設(shè)。各個(gè)城市在智慧城軌建設(shè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段一定要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，充分研判，根據(jù)當(dāng)?shù)刎?cái)政與出行需求的具體情況，嚴(yán)格控制智慧城軌建設(shè)的內(nèi)容與投資，避免造成浪費(fèi)[12]。

4.2.2 進(jìn)一步提升國產(chǎn)化率和國產(chǎn)質(zhì)量。不斷提高設(shè)備自主研發(fā)創(chuàng)新能力，提升核心技術(shù)的自主化水平，減少對(duì)進(jìn)口技術(shù)的依賴度，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)不同線路、不同供應(yīng)商設(shè)備或系統(tǒng)的互聯(lián)互通；建立完善的智慧城軌中國標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)整個(gè)城軌行業(yè)在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下健康發(fā)展，打破行業(yè)壁壘，增強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的國際影響力。

4.2.3 做好智慧城軌建設(shè)頂層設(shè)計(jì)。重視智慧城軌建設(shè)的前期規(guī)劃工作，洞悉行業(yè)發(fā)展趨勢，聚焦科技發(fā)展前沿，考慮未來可能面臨的問題，做好頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量避免出現(xiàn)后期整改的現(xiàn)象，節(jié)約建設(shè)和運(yùn)營成本。

4.2.4 建立和完善隱私數(shù)據(jù)保護(hù)政策。加強(qiáng)乘客個(gè)人隱私的保護(hù)，隨著生物識(shí)別、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與城軌的深度融合，乘客的個(gè)人隱私保護(hù)成為一個(gè)無法回避的緊要問題，智慧城軌的建設(shè)和運(yùn)營過程中涉及大量的乘客隱私數(shù)據(jù)，研究如何保障乘客隱私安全是一項(xiàng)最基本的工作，也是一項(xiàng)非常緊迫的工作。建議在政府的相關(guān)主導(dǎo)下制定相應(yīng)的管理和監(jiān)督機(jī)制，出臺(tái)行之有效的法律法規(guī)，企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)章，對(duì)乘客的隱私數(shù)據(jù)安全進(jìn)行全方位的防范[13]。

5 結(jié)束語

城市軌道交通是緩解城市擁堵的重要手段，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)城軌提出了更高的要求，而智慧城軌的建設(shè)符合當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的潮流，是時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物，同時(shí)也是交通強(qiáng)國重大戰(zhàn)略的建設(shè)核心。未來，聚焦智慧乘客服務(wù)、智慧列車運(yùn)行、智慧車站、智慧運(yùn)維、智慧管理、智慧能源等多個(gè)方面還有很大的發(fā)展空間，地方政府、業(yè)主單位、裝備企業(yè)、科研院所院校、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位等應(yīng)發(fā)揮各自的功能和優(yōu)勢，貢獻(xiàn)集體智慧，牢牢抓住當(dāng)前發(fā)展的機(jī)遇，不斷創(chuàng)新變革，助力我國智慧城軌建設(shè)，力爭在2035年和21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)以城軌為核心的交通強(qiáng)國目標(biāo)。