城市軌道交通智能化發(fā)展趨勢(shì)淺談

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摘要：本文闡述了近年來(lái)我國(guó)城市軌道交通行業(yè)發(fā)展迅速，建設(shè)智能化、可持續(xù)發(fā)展的城市軌道交通已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。文章從城市軌道交通智能化及可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望，為促進(jìn)城市軌道交通智能化發(fā)展提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；智能化

1引言

21世紀(jì)以來(lái)，具有節(jié)能，快捷和大運(yùn)量特征的城市軌道交通建設(shè)愈發(fā)受到眾多城市的關(guān)注。城市軌道交通是采用專(zhuān)用軌道導(dǎo)向運(yùn)行的城市公共客運(yùn)交通系統(tǒng)，包括地鐵系統(tǒng)輕軌系統(tǒng)、有軌電車(chē)、單軌系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)和磁浮系統(tǒng)。由于暢通、高效、可靠的交通出行不僅是出行者選擇出行方式的基礎(chǔ)，更是城市交通管理者追求的目標(biāo)，所以，城市軌道交通憑借快速、便捷、安全、運(yùn)量大和運(yùn)輸效率高等特性，成為城市公共交通的重要組成部分。在中國(guó)已經(jīng)運(yùn)營(yíng)軌道交通的城市中，越來(lái)越多的居民選擇乘坐軌道交通出行。我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，大型、特大型城市人口迅速增長(zhǎng)，公共交通出行的需求迅猛增加。軌道交通作為城市基礎(chǔ)設(shè)施，具有高效、環(huán)保、準(zhǔn)時(shí)、站點(diǎn)密集等特點(diǎn)，越來(lái)越得到社會(huì)各界認(rèn)可，逐步成為城市公共交通的骨干。由于城市軌道交通投資規(guī)模大、覆蓋范圍寬、建設(shè)周期長(zhǎng)、沉淀成本高，為了把握城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展的方向，需要我們回顧過(guò)去，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，反思軌道交通發(fā)展過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析其內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律，著眼于未來(lái)，確保城市軌道交通智能化可持續(xù)化發(fā)展。近些年來(lái)我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)大部分城市人口增長(zhǎng)速度較快,對(duì)于交通出行的需求在逐步擴(kuò)大.軌道交通是城市發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施,自身具有高效,環(huán)保,多站點(diǎn)等特點(diǎn),在發(fā)展過(guò)程中逐步成為城市交通的重要組成部分。大多數(shù)城市軌道交通實(shí)際投資較大,覆蓋的范圍較廣,為了更好的促進(jìn)城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展,當(dāng)前需要對(duì)其發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析,提出發(fā)展措施,進(jìn)一步推動(dòng)城市軌道交通建設(shè)。

2城市軌道交通智能化發(fā)展現(xiàn)狀

將信息化、大數(shù)據(jù)分析和人工智能（AI）等智能化技術(shù)應(yīng)用到城市軌道交通行業(yè)的目的是使其管理更高效，在提高其運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、安全和服務(wù)水平的同時(shí)降低成本。目前，城市軌道交通智能化技術(shù)應(yīng)用主要涉的有。

2.1提高軟件系統(tǒng)的安全性、可用性和可靠性及硬件自檢水平

研制智能化列車(chē)，提高列車(chē)相關(guān)系統(tǒng)的自主在線診斷、自主運(yùn)行控制以及遠(yuǎn)程控制能力；探究靈活編組列車(chē)的可實(shí)施性，以運(yùn)營(yíng)成本和乘客出行時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建列車(chē)開(kāi)行方案模型；實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性、高可靠性及自主化生產(chǎn)。提升機(jī)電設(shè)備、車(chē)輛和軌道設(shè)施的自動(dòng)化檢測(cè)和診斷水平，促進(jìn)設(shè)備設(shè)施的維保由“故障修”“計(jì)劃修”向“狀態(tài)修”“預(yù)測(cè)修”轉(zhuǎn)變。基于狀態(tài)感知、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建必要的在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)平臺(tái)，通過(guò)算法的不斷優(yōu)化、自學(xué)習(xí)和校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備、車(chē)輛和軌道設(shè)施狀態(tài)的科學(xué)診斷，并為診斷設(shè)定閾值，進(jìn)而自動(dòng)生成應(yīng)急處置預(yù)警提示和維保計(jì)劃。

2.2實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)調(diào)度及數(shù)據(jù)采集

由于城市軌道交通線路數(shù)量不斷增加，部分城市逐步構(gòu)建了成規(guī)模的線路網(wǎng)絡(luò)，為提升運(yùn)輸組織效率，要求對(duì)各條線路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)。為此，需要應(yīng)用更合理的優(yōu)化算法和更可靠的通信技術(shù)，建立智能化的線網(wǎng)級(jí)調(diào)度指揮中心，實(shí)現(xiàn)線路間的聯(lián)動(dòng)及網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)調(diào)度。雖然，目前部分城市已實(shí)現(xiàn)相同制式線路的共線管理，但由于其中涉及變量甚多，需要建立的標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜，還需考慮配線設(shè)計(jì)和換乘等諸多條件，因此大面積推廣還需要時(shí)間和努力。采集多源客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建智慧客流分析及預(yù)測(cè)系統(tǒng)。依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)客流狀況，對(duì)采集的客流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)短期、長(zhǎng)期及特殊時(shí)期客流的預(yù)測(cè)、預(yù)警，并自動(dòng)輸出客流疏、導(dǎo)、管、控的解決方案，如根據(jù)客流量確定列車(chē)每站的?？繒r(shí)間、發(fā)車(chē)間隔和頻次等。

3軌道交通智能化未來(lái)趨勢(shì)

3.1列車(chē)全自動(dòng)駕駛

列車(chē)全自動(dòng)駕駛是指通過(guò)列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)喚醒、自動(dòng)行駛、精確停車(chē)、站臺(tái)自動(dòng)化作業(yè)、無(wú)人折返、自動(dòng)運(yùn)行調(diào)整等功能，以減少人員介入，降低人工成本及減少人為失誤。然而，目前該項(xiàng)技術(shù)還存在以下問(wèn)題：①尚無(wú)全壽命周期內(nèi)的成本數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)行成本比較；②隨著設(shè)施設(shè)備服役年限的增長(zhǎng)，其可靠性會(huì)逐步降低，其在缺乏合理管理和維護(hù)情況下存在的風(fēng)險(xiǎn)與人為失誤造成的風(fēng)險(xiǎn)孰大孰小，目前難以評(píng)估；③許多城市在中心城區(qū)均規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通線網(wǎng)，若全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)線路上發(fā)生故障而不能快速恢復(fù)運(yùn)營(yíng)，勢(shì)必對(duì)整個(gè)線網(wǎng)的運(yùn)行造成影響。因此，在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的背景下，應(yīng)在發(fā)展和完善全自動(dòng)駕駛技術(shù)的同時(shí)，不斷收集和對(duì)比相關(guān)數(shù)據(jù)，做好設(shè)施設(shè)備全壽命周期的運(yùn)維管理，以確保其可靠性，并綜合分析全自動(dòng)駕駛線路的壽命周期成本，通過(guò)數(shù)據(jù)證明全自動(dòng)駕駛技術(shù)的價(jià)值。

3.2互聯(lián)互通

城市軌道交通互聯(lián)互通不只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備接口協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備的信息互換，其實(shí)質(zhì)在于列車(chē)跨不同線路的過(guò)軌運(yùn)行，這將改變?cè)谐鞘熊壍澜煌ㄒ詥尉€為基礎(chǔ)的行車(chē)調(diào)度指揮模式。互聯(lián)互通具有降低成本和提高運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。可減少整個(gè)線網(wǎng)的車(chē)輛數(shù)量，而且用于停放、維修和檢測(cè)車(chē)輛的場(chǎng)地和設(shè)備也隨之減少；由于互聯(lián)互通線路的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，因此可對(duì)車(chē)輛、供電、信號(hào)、站臺(tái)門(mén)等系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)、采購(gòu)、存儲(chǔ)、安裝、調(diào)試和維保，從而降低相關(guān)成本。同時(shí)互聯(lián)互通的實(shí)現(xiàn)能夠減少換乘次數(shù)，縮短乘客乘車(chē)時(shí)間；采用快、慢車(chē)混跑的運(yùn)營(yíng)組織模式，可滿(mǎn)足不同乘客的乘車(chē)需求，提高運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。然而，目前互聯(lián)互通的實(shí)現(xiàn)受一些條件的制約：如線路的互聯(lián)互通適合在城市軌道交通的建設(shè)期統(tǒng)籌謀劃，最好是多條線路同時(shí)建設(shè)，并為其制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以便實(shí)現(xiàn)最大的規(guī)模效應(yīng)；制定的標(biāo)準(zhǔn)須具有前瞻性，原因在于先建線路一旦建成，后續(xù)線路也將采用與其相統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而犧牲一定的靈活性，解決上述問(wèn)題的根本方法是建立城市軌道交通行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，為車(chē)輛、信號(hào)、供電和站臺(tái)門(mén)等系統(tǒng)制定成套的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)解決城市軌道交通互聯(lián)互通問(wèn)題。

3.2智慧運(yùn)維

智能運(yùn)維是通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、加工，分析和判斷數(shù)據(jù)信息與設(shè)備的健康狀態(tài)是否吻合，并輸出判斷的結(jié)果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)維修策略的指導(dǎo)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和不同功能的算法模塊實(shí)現(xiàn)搭建強(qiáng)大且可靠的數(shù)據(jù)采集及終端回饋系統(tǒng)，包括傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)；開(kāi)發(fā)科學(xué)合理的分析算法，然而，目前城市軌道交通智能運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)面臨的挑戰(zhàn)有采用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)耗資巨大，數(shù)據(jù)的廣泛采集與有限使用的矛盾突出；且投資與收益存在不匹配的情況。

4結(jié)論

中國(guó)城市軌道交通的發(fā)展正在不斷提高國(guó)產(chǎn)化，整個(gè)行業(yè)處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的階段，作為城市的公共交通工具，必須多措并舉，努力解決城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、開(kāi)發(fā)等各種問(wèn)題，提高運(yùn)營(yíng)管理水平，大力推動(dòng)新技術(shù)應(yīng)用。目前，城市軌道交通已成為大中型城市的動(dòng)脈、城市發(fā)展的引領(lǐng)、城市公共交通的主導(dǎo)。隨著行業(yè)的迅猛發(fā)展，以及運(yùn)營(yíng)線路數(shù)量的快速增加，其運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)壓力也在不斷增大，智能化及可持續(xù)發(fā)展已成為城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文從城市軌道交通智能化及可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)其未來(lái)進(jìn)行了展望，未來(lái)應(yīng)建立起具有自身特點(diǎn)并可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)技術(shù)革新和管理創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)城市軌道交通的智能化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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作者:崔秀琦 單位:中國(guó)機(jī)房設(shè)施工程有限公司