重慶市域（郊）鐵路發(fā)展探索與實踐

周燦偉，張躍瀧

（重慶市鐵路（集團）有限公司，重慶 401120）

1 背景

近年來，我國都市圈快速發(fā)展，市域（郊）鐵路成為國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展內(nèi)循環(huán)的新引擎?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》《關(guān)于推動都市圈市域（郊）鐵路加快發(fā)展的意見》《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》《交通強國建設(shè)綱要》等文件為全國市域（郊）鐵路發(fā)展提供了良好的政策指引[1-4]。在技術(shù)層面，數(shù)字化、信息化、可視化、智慧化是市域（郊）鐵路創(chuàng)新發(fā)展的必然趨勢；在需求層面，城市群一小時同城化通勤、通商、通郵、通學(xué)、通游是市域（郊）鐵路引領(lǐng)城市發(fā)展的重要使命。

文章探索重慶市域（郊）鐵路發(fā)展模式，促進城市聯(lián)通水平，推動產(chǎn)業(yè)布局合理、功能完善、便捷順暢、經(jīng)濟高效的綜合交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，發(fā)揮軌道引領(lǐng)城市群發(fā)展的骨干作用，實現(xiàn)“人享其行，物優(yōu)其流”，助力成渝經(jīng)濟圈一體化發(fā)展。

2 重慶市域（郊）鐵路特征分析

重慶都市圈是以主城特大型城市為中心，輻射周邊一小時傳統(tǒng)腹地等城市群組成。由于區(qū)域優(yōu)勢和布局不同，又因產(chǎn)業(yè)協(xié)作和資源配置要求，重慶市域（郊）鐵路串聯(lián)起了山地城市之間的空間格局，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集群的規(guī)模效應(yīng)和引領(lǐng)作用。重慶位于中國西南，地處青藏高原與長江中下游平原過渡地帶，即第一級階梯和第二級階梯之間。地貌以山地、丘陵為主，其中山地占76%，丘陵占22%，河谷平壩占2%。由于山地河流較多，建設(shè)難度增加；又因常年降雨量大，山洪泥石流頻發(fā)，應(yīng)對自然災(zāi)害挑戰(zhàn)和不確定性風(fēng)險因素增多；且城市管理為屬地管理，聯(lián)絡(luò)行政區(qū)域眾多，溝通相對復(fù)雜。因此，建立現(xiàn)代綜合應(yīng)急管理體系，是重慶市域（郊）鐵路安全發(fā)展的基礎(chǔ)保障。

重慶市域（郊）鐵路包含傳統(tǒng)基建建筑、橋梁、隧道、站場和新基建5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等內(nèi)容。新、舊基建要素融合、協(xié)同創(chuàng)新，科學(xué)管理、模式創(chuàng)新，精細化能耗管控、清潔能源應(yīng)用，落實“碳達峰”“碳中和”是研究、探索和實踐的主要內(nèi)容。重慶市域（郊）鐵路的內(nèi)涵、路徑、目標(biāo)示意如圖1所示。

圖1 重慶市域（郊）鐵路的內(nèi)涵、路徑、目標(biāo)示意圖

3 技術(shù)路線及總體架構(gòu)

重慶市域（郊）鐵路的技術(shù)思路：以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以通勤、通商、通郵、通學(xué)、通游為對象，以“數(shù)據(jù)+算力+算法”為核心的供需服務(wù)匹配，全面實現(xiàn)協(xié)同化、自動化的數(shù)據(jù)驅(qū)動架構(gòu)體系。

基于BIM、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，將先進的智能傳感、數(shù)字通信、數(shù)據(jù)處理、信息融合、人工智能、場景聯(lián)動等技術(shù)有效集成，實現(xiàn)大范圍、全方位、實時精準(zhǔn)高效的運行控制和管理，推進重慶市域（郊）鐵路系統(tǒng)向綜合立體化、協(xié)同化、智慧化方向發(fā)展。

重慶市域（郊）鐵路的技術(shù)總體架構(gòu)：構(gòu)建都市圈“智慧大腦”，實現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃、應(yīng)急聯(lián)動、智能建造、智慧服務(wù)、精準(zhǔn)管控、智能運維、商業(yè)創(chuàng)新、生態(tài)聯(lián)盟，聚合共贏，形成產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 重慶市域（郊）鐵路技術(shù)總體架構(gòu)

4 重慶市域（郊）鐵路實踐方案

目前，重慶市域（郊）鐵路通過多種融合方式，將BIM、車輛、客運、貨運、機電、安全、運維等設(shè)備系統(tǒng)接入市域（郊）鐵路云平臺，實現(xiàn)一朵云的智慧大腦。云平臺智慧大腦包括：①在車站、場、段等邊緣層，對接入層數(shù)據(jù)源格式、協(xié)議解析、數(shù)據(jù)處理做標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化處理，保證數(shù)據(jù)粒子性和唯一性；②在傳輸層，數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)匯集到數(shù)據(jù)中心；③在基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）層，根據(jù)數(shù)據(jù)特征劃分中央處理器（CPU）、內(nèi)存、存儲等計算資源；④在平臺即服務(wù)（PaaS）層，對數(shù)據(jù)進一步抽取、清洗、加載，用大數(shù)據(jù)的方法進行泛在、多維關(guān)聯(lián)，用人工智能框架對數(shù)據(jù)模型化分析；⑤在軟件平臺（SaaS）層，數(shù)據(jù)以融合的方式面向各類業(yè)務(wù)展現(xiàn)、交互、查詢，通過數(shù)據(jù)協(xié)同，使服務(wù)、管理、協(xié)作企業(yè)與開發(fā)者相連接，進行協(xié)同應(yīng)用創(chuàng)新，形成重慶市域（郊）生態(tài)體系。云平臺智慧大腦邏輯架構(gòu)如圖 3所示。

圖3 重慶市域（郊）鐵路云平臺邏輯架構(gòu)圖

4.1 重慶市域（郊）鐵路應(yīng)急指揮體系

市域（郊）鐵路是聯(lián)通城市群的通勤干線，跨越地理范圍廣且地勢復(fù)雜，經(jīng)過行政區(qū)域多、屬地管理層級多，使得市域（郊）鐵路運行安全面臨諸多風(fēng)險和不確定性。因此，在應(yīng)對自然災(zāi)害、恐怖襲擊、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)等突發(fā)事件，數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化的突發(fā)應(yīng)急體系顯得十分重要。

重慶市域（郊）鐵路應(yīng)急體系包含以下4方面：①突發(fā)事件處置管理；②信息組團；③數(shù)字化預(yù)案管理；④地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。

（1）突發(fā)事件處置管理是利用預(yù)案管理模塊中編制的數(shù)字化預(yù)案，提醒并引導(dǎo)處置人員應(yīng)急處置，輔助決策進行救援資源查詢，保障事件狀態(tài)報告與發(fā)布工作的順利完成，并記錄處置過程，以便事后對整個過程進行回顧，對該類事件的處置進行評價與思考，從而對預(yù)案進行修訂和改進。

（2）信息組團是把站、線、網(wǎng)各層級采集到的內(nèi)容資源，包括視頻、文本、音頻、報表、圖片、運行圖等信息，根據(jù)線業(yè)務(wù)的需要，按照預(yù)定的規(guī)則，調(diào)用一系列功能進行重新分類、組合、過濾、篩選，最終為應(yīng)急處置服務(wù)。

（3）數(shù)字化預(yù)案管理的主要目標(biāo)在于加快信息傳播，提高行動速度，從而實現(xiàn)決策的合理性、科學(xué)性。通過預(yù)案電子化管理，下級單位可以及時更新預(yù)案數(shù)據(jù)，上級管理部門通過預(yù)案系統(tǒng)檢索到最新的預(yù)案文本信息及預(yù)案的其他周邊信息。通過上下級之間的交互平臺，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的動態(tài)化管理，使指揮中心能夠及時掌握重大危險源和應(yīng)急預(yù)案變化等情況。

（4）地理信息系統(tǒng)含各類應(yīng)急資源，實現(xiàn)對應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急組織體系、救援隊、救援列車、救援設(shè)備、應(yīng)急物資，以及屬地醫(yī)療機構(gòu)、應(yīng)急救援專業(yè)隊伍、特種救援設(shè)備、地面地理信息等進行動態(tài)管理，實現(xiàn)快速查詢、直觀展現(xiàn)和定位。

4.2 重慶市域（郊）鐵路建設(shè)運營體系

4.2.1 建設(shè)數(shù)字化

根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》[5]，構(gòu)建市域（郊）鐵路地理空間信息、設(shè)施設(shè)備位置和形狀的數(shù)字化模型，從信息完備性、信息一致性、信息可視化的三維信息模型展示現(xiàn)實的客觀物理世界。為實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，對資產(chǎn)過程進行全生命周期管理，采用數(shù)字孿生技術(shù)，即將客觀物理世界用模型化數(shù)據(jù)表達。模型化數(shù)據(jù)維度包含空間模型數(shù)據(jù)和屬性參數(shù)數(shù)據(jù)，空間模型數(shù)據(jù)包含 BIM模型數(shù)據(jù)、從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到空間查詢再到建模分析的地理信息（3D GIS）數(shù)據(jù)、矢量地圖（SVG）數(shù)據(jù)；屬性參數(shù)數(shù)據(jù)包含模型基本信息和業(yè)務(wù)信息，業(yè)務(wù)信息包含靜態(tài)信息和動態(tài)信息，即大場景GIS+中小場景BIM和SVG數(shù)據(jù)的有機結(jié)合，形成重慶市域（郊）鐵路大數(shù)據(jù)管理的可視化數(shù)字底板。

重慶市域（郊）鐵路建設(shè)以BIM為抓手，通過搭建BIM建管平臺、數(shù)管平臺、運管平臺、協(xié)同辦公管理平臺探索數(shù)字化發(fā)展之路，賦能工程建設(shè)、運營，實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)、智能化管控和業(yè)務(wù)變革。

（1）建管平臺以 BIM模型為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和設(shè)計階段成果管理為起點，涵蓋項目建設(shè)可行性研究、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、材料供應(yīng)商等參建各方的建設(shè)行為、勘察成果、設(shè)計圖紙、技術(shù)資料、各類文檔日志等。施工階段采集的工程進度、質(zhì)量、成本、安全等動態(tài)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)驅(qū)動，同時整合模型信息，以3D模型、圖表、提醒、報告等形式展示，面向各業(yè)務(wù)部門及項目管理需求，結(jié)合項目建設(shè)的各參與方標(biāo)準(zhǔn)化管理流程和職責(zé)對項目建設(shè)進行協(xié)同管理。結(jié)合相關(guān)施工單位建設(shè)智慧化工地平臺，從施工現(xiàn)場收集人、機、料、法、環(huán)等數(shù)據(jù)，對施工全過程的質(zhì)量、安全、進度、成本、人員、環(huán)境等進行實時監(jiān)測與管理，提升建設(shè)精細化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化管理水平。

（2）運管平臺以BIM 模型數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合運維期設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，以運維事件驅(qū)動對運營維護業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化，為車站設(shè)施設(shè)備資產(chǎn)管理與維護、控制保護區(qū)管理、圖臺資料管理、車站空間利用等進行泛關(guān)聯(lián)，構(gòu)建設(shè)施設(shè)備大數(shù)據(jù)畫像，實現(xiàn)智慧運維。同時結(jié)合 BIM 與GIS 的可視化特性為運維人員提供輔助幫助，也為生產(chǎn)運營提供經(jīng)營決策與管理服務(wù)。

（3）數(shù)管平臺通過定義數(shù)據(jù)命名、存儲、索引標(biāo)準(zhǔn)化格式，涵蓋數(shù)據(jù)采集、處理、清洗、存儲、抽取、分析和挖掘全過程，實現(xiàn)“一站式”數(shù)字化智慧出行服務(wù)平臺，提升綜合交通運輸便捷化服務(wù)水平。

（4）協(xié)同辦公管理系統(tǒng)（OA）作為各業(yè)務(wù)統(tǒng)一門戶，集成單點登錄和消息待辦，推行流程線上化管理，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程自動審批和扭轉(zhuǎn)，取代復(fù)雜、冗余、低效的線下傳統(tǒng)紙質(zhì)流程，強化過程和目標(biāo)協(xié)同管理，真正實現(xiàn)“數(shù)據(jù)多跑路，人員少跑路”。

4.2.2 服務(wù)精準(zhǔn)化

重慶現(xiàn)代都市圈城市群職住同城化需求，資源優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)協(xié)同需求，城鄉(xiāng)商貿(mào)文旅共同發(fā)展需求，對重慶市域（郊）鐵路的服務(wù)能力提出了精準(zhǔn)的要求。依托云平臺智慧大腦，通過運用數(shù)字化、信息化的創(chuàng)新技術(shù)，為面向各類需求者提供多層次、精準(zhǔn)化的信息服務(wù)。

客流預(yù)測系統(tǒng)利用閘機數(shù)據(jù)、車站W(wǎng)IFI數(shù)據(jù)、藍牙數(shù)據(jù)、視頻分析數(shù)據(jù)、安檢數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)相結(jié)合，實時監(jiān)測車站客流，預(yù)測車站微觀客流。對潮汐客流、突發(fā)客流進行預(yù)警，為車站客運組織提供決策依據(jù)。以車站微觀客流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實時清分?jǐn)?shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過人工智能，為運力精準(zhǔn)安排、行車組織計劃編制、運營評估分析提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，為乘客出行提供更優(yōu)質(zhì)、更高效、更精準(zhǔn)的服務(wù)。

貨運大數(shù)據(jù)電子商務(wù)系統(tǒng)采用訂單化模式，市域（郊）鐵路列車車廂按體積和質(zhì)量維度模塊化，利用互聯(lián)網(wǎng)與各大物流平臺對接，根據(jù)貨物訂單的起始地址，通過人工智能生成快速運輸和中轉(zhuǎn)路徑節(jié)點，根據(jù)節(jié)點匹配車廂和車廂空間，在達到貨運開行條件時，行車策劃系統(tǒng)生成貨運計劃運行圖并接入信號系統(tǒng)中，由信號系統(tǒng)全局調(diào)度。重慶市域（郊）鐵路串聯(lián)了重慶都市區(qū)主要城市組團、工業(yè)園區(qū)，因此，對于產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)貨物運轉(zhuǎn)的高效性、集約性、降低物流運輸成本、提升企業(yè)發(fā)展活力有重要作用，對于支持新型城鎮(zhèn)化、工業(yè)化主站場發(fā)展有重要意義。

4.2.3 運營精細化

（1）車站管理方面。實現(xiàn)固定崗位向移動辦公的綜合業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)變，包含乘客服務(wù)、客流疏導(dǎo)、環(huán)境及安全管理、車站設(shè)備管理和應(yīng)急響應(yīng)等綜合業(yè)務(wù)，提高人員管理水平。

（2）設(shè)備管理方面。提升設(shè)備系統(tǒng)智能感知、自動采集、數(shù)據(jù)交互、智能分析及場景聯(lián)動能力，實現(xiàn)服務(wù)與技術(shù)、場景應(yīng)用的深度融合，構(gòu)建車站場景化管理模式。

（3）調(diào)度指揮方面。采用網(wǎng)絡(luò)化運營管理，各系統(tǒng)架構(gòu)由傳統(tǒng)的三級管理和三級控制轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化的二級管理和三級控制，即車站、線網(wǎng)中心兩級管理，現(xiàn)場、車站、控制中心三級控制。實現(xiàn)點與網(wǎng)資源共享，點與線、網(wǎng)分層控制的安全高效調(diào)度指揮協(xié)同系統(tǒng)。

（4）乘客服務(wù)方面。打造多元化支付手段，推動無感支付的乘客出行體驗，具備線上、線下的票務(wù)自助服務(wù)能力；通過乘客信息系統(tǒng)、智能導(dǎo)向系統(tǒng)和車站三維可視化系統(tǒng)實現(xiàn)站內(nèi)資訊展示向站外移動端延伸，為乘客提供出行、乘車、生活等綜合信息服務(wù)；通過市域（郊）鐵路TOD模式，為乘客提供多元化的生活圈服務(wù)。

（5）貨運服務(wù)方面。為發(fā)揮市域（郊）鐵路運能大、速度快、低碳環(huán)保的運輸優(yōu)勢，強化都市圈產(chǎn)業(yè)協(xié)作的需求，構(gòu)建大數(shù)據(jù)電子商務(wù)平臺，推進城市群運輸效益最大化協(xié)同發(fā)展；同時，通過使用清潔能源，減少對化石能源依賴，實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”綠色發(fā)展目標(biāo)。貨運服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 貨運服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

4.2.4 運維智能化

基于綜合業(yè)務(wù)云平臺資源，建立大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，各運維子系統(tǒng)開放數(shù)據(jù)庫接口，實現(xiàn)運維數(shù)據(jù)資源共享。將基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類、行車類、信號類、通信類、供電類、機電類、信息交互類和車站設(shè)施類關(guān)鍵設(shè)備及核心部件的運行數(shù)據(jù)信息進行交互、關(guān)聯(lián)、分析、挖掘，建立設(shè)備設(shè)施可靠性趨勢預(yù)測模型，形成基于狀態(tài)感知的精準(zhǔn)運維模式和面向運營場景自動聯(lián)動，促進運維精準(zhǔn)高效，實現(xiàn)由計劃修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防修，提升維保、維修及資源調(diào)配的聯(lián)動能力和設(shè)備設(shè)施健康管理水平。

4.3 商業(yè)模式創(chuàng)新

目前，國內(nèi)大多數(shù)城市地鐵由于建設(shè)成本巨大，票務(wù)收入與運營收支平衡，整體處于虧損狀態(tài)。而市域（郊）鐵路建設(shè)與城市地鐵類似，因此需要進行商業(yè)模式創(chuàng)新，不僅要解決資金缺口，還要進一步實現(xiàn)自身造血功能和高質(zhì)量發(fā)展。

重慶市域（郊）鐵路建設(shè)采用PPP、股權(quán)合作、協(xié)議合作等方式引入戰(zhàn)略合作伙伴，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，共同開發(fā)資源，共享收益分成。具體體現(xiàn)在：①剝離市域（郊）鐵路公益屬性，將REITs理念引入市域（郊）鐵路領(lǐng)域，針對具有優(yōu)質(zhì)屬性的經(jīng)營性業(yè)務(wù)，進行金融證券化融資；②探索TOD發(fā)展模式，增強客流量在餐飲、住宿、休閑、娛樂、咨詢等多元化需求、服務(wù)、營收等方面的引流能力；③發(fā)展共享經(jīng)濟，依托軌道交通大數(shù)據(jù)特點，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，將客流、貨運預(yù)測數(shù)據(jù)售賣給關(guān)聯(lián)企業(yè)，通過利潤分成增加企業(yè)收入。通過多種創(chuàng)新盈利模式，彌補建設(shè)、運營成本，同時推動第一、二、三產(chǎn)業(yè)升級和共同發(fā)展。

4.4 生態(tài)合作體系

重慶市域（郊）鐵路在應(yīng)用方面，將建設(shè)、運營、運輸中的抽象難題實例化，通過招標(biāo)與全球頂尖科研院所、企業(yè)通力合作，解決問題和突破創(chuàng)新。

在新能源應(yīng)用方面，基于線路、車站、停車場、車輛段等基礎(chǔ)設(shè)施，探索風(fēng)、光、水等自然能源和其他清潔能源與電能的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。同時，在市域（郊）鐵路站、場設(shè)置充電樁，進一步推動新能源汽車充電的便利性，攜手生態(tài)伙伴持續(xù)推動技術(shù)、應(yīng)用升級，實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”的綠色發(fā)展目標(biāo)。

在裝備智造方面，重慶市域（郊）鐵路建立設(shè)備全生命周期大數(shù)據(jù)畫像，將設(shè)備全息數(shù)據(jù)開放給裝備設(shè)計、研發(fā)、制造廠家，通過技術(shù)升級和產(chǎn)品迭代，進一步提升裝備智造業(yè)水平。

在數(shù)字信息方面，將消費者、供應(yīng)鏈、協(xié)作企業(yè)、開發(fā)者各類要素匯集，通過數(shù)字信息資源整合，不斷提升精細化管控能力、創(chuàng)造價值。

5 結(jié)語

重慶市域（郊）鐵路是重慶市主城區(qū)大空間尺度下承擔(dān)門戶型交通樞紐、重大商圈等重大客流集散點間快速交通聯(lián)系的重要支撐，是外部交通（主城區(qū)出入交通）與內(nèi)部交通（主城區(qū)內(nèi)部交通）轉(zhuǎn)換的重要載體，是重慶市落實軌道交通引領(lǐng)城市發(fā)展格局行動、綜合交通網(wǎng)一體化的重要保障。

重慶市域（郊）鐵路建設(shè)云平臺智慧大腦，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、業(yè)務(wù)引領(lǐng)、技術(shù)支撐”的策略，構(gòu)建“一張網(wǎng)、多模式、全覆蓋的”智慧軌道交通藍圖。包含：建設(shè)管理、運營管理、生產(chǎn)管理、集團管控、經(jīng)營管理、開發(fā)管理、公共服務(wù)等七大業(yè)務(wù)；有線網(wǎng)、無線網(wǎng)兩張網(wǎng)；業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)等四大標(biāo)準(zhǔn)體系。通過云平臺智慧大腦，賦能城市發(fā)展新動力，引領(lǐng)城市發(fā)展新格局。