中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要

1智慧城軌建設(shè)背景2020年初，中國城市公共交通協(xié)會根據(jù)“加快城市公共交通互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，發(fā)展智能系統(tǒng)，建設(shè)智能城市公共交通”的發(fā)展主線，組織制定并發(fā)布了《中國城市公共交通智能發(fā)展綱要》（以下簡稱《綱領(lǐng)》）?？缱絾诬墝儆谥械冗\(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，具有建設(shè)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、噪聲低、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，已有30余座城市將跨座式作為城市交通干線并進(jìn)行線網(wǎng)規(guī)劃2社區(qū)各城市軌道交通的功能及規(guī)模特征跨座式單軌與傳統(tǒng)地鐵有以下區(qū)別。（1）運(yùn)輸能力及適用范圍不同跨座式單軌根據(jù)不同的車型和編組，單向高峰小時(shí)輸送能力為1萬人~3萬人，特別適用于：①中等城市（中心城區(qū)人口100萬~300萬）的軌道交通干線；②大城市（中心城區(qū)人口300萬以上）的軌道交通加密線；③地形復(fù)雜、道路資源緊張的交通線路；④旅游觀光線路；⑤對噪聲、振動(dòng)等環(huán)境指標(biāo)要求高的大型社區(qū)和組團(tuán)內(nèi)部交通線路。（2）功能及投資不同目前，除重慶市將跨座式單軌作為了城市軌道交通的加密線路外，其它在建或計(jì)劃修建的城市基本都將中運(yùn)量跨座式單軌作為了城市的交通干線，這些城市均為經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的中型城市，與建設(shè)地鐵的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口眾多的大型城市有顯著區(qū)別，同時(shí)兩者的建設(shè)投資差異巨大，跨座式造價(jià)為3億元/km左右，而地鐵通常為（6億元~8億元）/km。（3）建設(shè)規(guī)模不同一般情況下，規(guī)劃或建設(shè)跨座式單軌的城市，其線網(wǎng)規(guī)模要遠(yuǎn)小于地鐵建設(shè)城市，通常由6~8條市區(qū)線路及2~4條市域線路組成，總體規(guī)模多為10~15條，規(guī)劃里程多為300~400km；而進(jìn)行地鐵建設(shè)的城市，線網(wǎng)規(guī)模多為20~30條，規(guī)劃里程達(dá)1000km以上。（4）智慧化程度差異跨座式單軌建設(shè)起步較晚，但其建設(shè)先進(jìn)程度后來居上，如蕪湖跨座式單軌采用全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)方案，而地鐵全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)應(yīng)用普及率較低。3智慧單軌應(yīng)用（1）中運(yùn)量的跨座式單軌通常為高架方式敷設(shè)，運(yùn)量較地鐵小，車站規(guī)模也較小，故在地鐵中進(jìn)行的地下區(qū)間監(jiān)測、車站內(nèi)導(dǎo)航等在智慧單軌中可以省去；另外，由于跨座式單軌整體投資較低，應(yīng)以方便日常運(yùn)維，降低后期維護(hù)成本為目標(biāo)。（2）跨座式單軌規(guī)劃建設(shè)的城市初期通常僅有1~2條線路開工建設(shè)，后續(xù)建設(shè)速度也不如地鐵，故在智慧化應(yīng)用中，城軌云及大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)宜分步進(jìn)行。（3）跨座式單軌規(guī)模小、投資低，故需要技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高的智慧方案，以減少日常的運(yùn)營、維修、維護(hù)工作，并進(jìn)一步降低成本。（4）跨座式單軌具有中低運(yùn)量的特性，客流總量及普通車站的客流密度與常規(guī)城市軌道交通有很大差別。因此對票務(wù)、安檢等與乘客服務(wù)深度相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)的智慧化研究，可建立在低客流密度的基礎(chǔ)上，對一些地鐵應(yīng)用加以優(yōu)化創(chuàng)新，再納入到智慧單軌建設(shè)。（5）跨座式單軌應(yīng)用較少，單軌車輛的生產(chǎn)制造廠家也較少，故傳統(tǒng)單軌車輛的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度較低，造成車輛運(yùn)營、運(yùn)維、檢修差異化大，相關(guān)配套的運(yùn)營設(shè)備、運(yùn)維設(shè)備、檢修設(shè)備都存在差異性，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備數(shù)量及管理難度增加。總體而言，智慧單軌的主要建設(shè)目標(biāo)是以較少的工程建設(shè)成本、運(yùn)營維護(hù)成本取得較大的經(jīng)濟(jì)社會效益，故需要將其建設(shè)為高度集成化、自動(dòng)化、智慧化的智慧城軌。4智慧單軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)智慧單軌的建設(shè)應(yīng)遵循《綱要》要求，即鋪畫1張智慧單軌發(fā)展藍(lán)圖，創(chuàng)建智慧單軌乘客服務(wù)、智能單軌運(yùn)輸組織、智能單軌能源系統(tǒng)、智能單軌列車運(yùn)行、智能單軌技術(shù)裝備、智能單軌基礎(chǔ)設(shè)施、智能單軌運(yùn)維安全和智慧網(wǎng)絡(luò)管理8大體系，建立1個(gè)單軌云與大數(shù)據(jù)平臺，制定1套中國智慧單軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系（即“1-8-1-1”布局）。智慧單軌主要研究體系及內(nèi)容見圖1。應(yīng)將有利于顯著提高乘客體驗(yàn)度和服務(wù)水平、體現(xiàn)智慧單軌建設(shè)以人為本的先進(jìn)性的技術(shù)，以及有利于顯著提高運(yùn)營維保自動(dòng)化或者智慧化程度的、減員增效的技術(shù)應(yīng)用作為主要方向。4.1智慧出行服務(wù)以乘客需求為核心，在智能診斷和科學(xué)決策的基礎(chǔ)上，針對乘客的進(jìn)站-引導(dǎo)-安檢-購票-進(jìn)站過閘-上車-乘車-下車-換乘-出站引導(dǎo)-出站過閘全過程出行鏈，依靠各類智能終端，提供精準(zhǔn)化、智能化、個(gè)性化的全過程出行服務(wù)。實(shí)現(xiàn)公眾出行感受更美好便捷。主要包括以下幾部分內(nèi)容。(1)智慧出行針對乘客出行的需求，提供多平臺、多終端、多功能的全出行鏈引導(dǎo)服務(wù)。(2)智慧安檢采用新型智能化安檢設(shè)備，結(jié)合檢票/安檢一體化的需求，建立一套基于實(shí)名信用體制的新型安檢模式。(3)智慧票務(wù)進(jìn)一步優(yōu)化票種，實(shí)現(xiàn)無感支付、快速通過，提高票務(wù)管控力度，減少人工作業(yè)量。采用新型終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)與輕量化車站的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。(4)智慧乘車實(shí)現(xiàn)候車、乘車兩個(gè)場景智慧化的乘車引導(dǎo)、乘車服務(wù)以及一些應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)。(5)智慧客服通過智慧化手段，提高客服中心工作效率，提升乘客的服務(wù)體驗(yàn)，減少運(yùn)營人力耗費(fèi)。包含票務(wù)事務(wù)處理、應(yīng)急、招援、便民服務(wù)等功能。(6)智慧保障通過提高車站對車站環(huán)境、設(shè)備、乘客異常事件等信息的感知能力，實(shí)現(xiàn)智能化的環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)控，以及應(yīng)急事件的迅速響應(yīng)處置。4.2智能單軌運(yùn)輸組織模式通過考慮深層次互聯(lián)互通要求，進(jìn)行互通運(yùn)營組織模式設(shè)計(jì)、交路和配線設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)備選型設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)運(yùn)能運(yùn)量精準(zhǔn)匹配、線網(wǎng)運(yùn)輸互聯(lián)互通、乘客出行快捷便利、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)輸組織高效等要求。（1）智能單軌互聯(lián)互通運(yùn)輸組織多層次的需求分析。包括城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展態(tài)勢、互聯(lián)互通需求、國外城市軌道交通互聯(lián)互通發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)借鑒、互聯(lián)互通的層次及其特征等。（2）智能單軌互聯(lián)互通運(yùn)輸組織的適用范圍和適用條件。包括跨座式單軌系統(tǒng)的種類與主要技術(shù)特征，互聯(lián)互通的主要技術(shù)障礙、互聯(lián)互通的先決條件以及智能單軌互聯(lián)互通運(yùn)輸組織的適用范圍及適用條件。（3）不同速度等級、不同停站方案的智能單軌互聯(lián)互通運(yùn)輸組織模式。包括對線路能力、旅行時(shí)間、換乘系數(shù)、候車時(shí)間、配線布置等方面的影響分析。（4）網(wǎng)絡(luò)化智能運(yùn)輸組織體系和線網(wǎng)運(yùn)營調(diào)度（應(yīng)急）指揮中心的研究設(shè)計(jì)。4.3分布式光伏發(fā)電法通過智能化技術(shù)促進(jìn)分布式光伏發(fā)電、配電網(wǎng)絡(luò)能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測在智慧單軌能源系統(tǒng)中的應(yīng)用，各系統(tǒng)應(yīng)貫徹綠色理念實(shí)施，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，全生命周期管理，設(shè)備故障及時(shí)上報(bào)，智能運(yùn)維、節(jié)能管理，以支撐軌道交通系統(tǒng)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展。（1）分布式光伏發(fā)電采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)，是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，結(jié)合智能化技術(shù)，實(shí)時(shí)采集發(fā)電量、用電量等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能的有效配置，不僅能提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，還能有效解決電力在升壓長途運(yùn)輸中的損耗問題。（2）配電網(wǎng)絡(luò)能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測利用智能化、大數(shù)據(jù)技術(shù)采集各用電信息，如用電量、電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、停電累計(jì)時(shí)間等參數(shù)，以及用戶是否處于正常用電狀況等信息，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量自動(dòng)化管理及決策，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。此外，設(shè)置各種負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和管理界面，對全線負(fù)荷進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，便于對各種用電負(fù)荷進(jìn)行考核管理，并制定相應(yīng)的節(jié)能管理制度。4.4智能單軌列車運(yùn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）基于無線通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)互聯(lián)互通工程規(guī)范和全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)、建設(shè)指南，深入研究跨座式單軌在網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通全自動(dòng)運(yùn)行方面的頂層設(shè)計(jì)。（2）通過對列車自主運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，結(jié)合跨座式單軌工程特點(diǎn)及運(yùn)營需求，分析并提出適用于跨座式單軌的列車自主運(yùn)行系統(tǒng)及設(shè)備配置方案。跟蹤列車虛擬編組的研究進(jìn)展，分析其在跨座式單軌應(yīng)用的可行性。通過深入研究智慧城軌發(fā)展綱要，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)營需求和系統(tǒng)設(shè)置，提出適用于跨座式單軌的互聯(lián)互通全自動(dòng)運(yùn)行方案，進(jìn)一步深化共線、跨線、越行等運(yùn)營場景設(shè)計(jì)，提升線網(wǎng)級資源共享水平，提升列車運(yùn)行效率和運(yùn)營靈活度。為后續(xù)跨座式單軌信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。4.5基于云平臺的智能視頻系統(tǒng)研究智能化、新能源單軌交通制式的車輛、機(jī)電設(shè)備（電梯門等）以及智能通信平臺、車地旅客向?qū)畔⒁惑w化和基于云架構(gòu)、大數(shù)據(jù)、4G/5G+的人臉識別、智能分析、智能視頻感知的智能視頻系統(tǒng)。4.6智慧單軌基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展研究基于BIM技術(shù)的協(xié)同可視化設(shè)計(jì)，基于云平臺的多元數(shù)據(jù)融合及施工組織、資產(chǎn)管理和運(yùn)營維護(hù)等服務(wù)，基于智能制造設(shè)備的自動(dòng)化加工，基于智能感知設(shè)備的信息自動(dòng)化采集和分析，建立智慧單軌礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理平臺，融合BIM、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用等技術(shù)賦能基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，全面提升設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維管理的效率與質(zhì)量。4.7基于大數(shù)據(jù)的道岔氣象模型研究針對車輛、車輛檢修設(shè)備、道岔、供配電、接觸軌、通信、信號以及車站機(jī)電設(shè)備等系統(tǒng)的智能運(yùn)維體系；研究設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期的管理；研究設(shè)備日常監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急處置為一體的單軌交通運(yùn)維安全綜合保障體系；研究以三維模型為數(shù)據(jù)載體、全壽命周期的綜合運(yùn)維監(jiān)管。針對單軌道岔，采用數(shù)據(jù)采集及圖像分析技術(shù)對道岔梁、鎖定機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件進(jìn)行在線監(jiān)測與診斷，并將監(jiān)測結(jié)果傳送給綜合維修系統(tǒng)，提高提升道岔診斷的自動(dòng)化水平、降低人工檢測作業(yè)難度、提高診斷檢測準(zhǔn)確率、減少安全事故的發(fā)生。針對單軌車輛，建立車輛智能檢測綜合管理系統(tǒng)，包括車載智能檢測功能、軌旁智能檢測功能、車輛履歷管理功能，實(shí)現(xiàn)對車輛本身運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集管理分析。同時(shí)，為車輛檢修的車輛基地構(gòu)建智能場段管理模塊，實(shí)現(xiàn)對車輛的檢修管理、檢修設(shè)備本身的運(yùn)維管理以及作業(yè)人員的管理。采用非接觸式3D成像技術(shù)、高精度傳感測量技術(shù)、機(jī)器視覺圖像處理等技術(shù)，對接觸軌技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測量并監(jiān)測靴軌運(yùn)行狀態(tài)，采集的數(shù)據(jù)及日常維護(hù)信息可自動(dòng)上傳至信息管理系統(tǒng)，以提高運(yùn)檢效率、降低檢修成本。4.8慧運(yùn)營管理系統(tǒng)單軌智慧網(wǎng)絡(luò)管理研究內(nèi)容主要為構(gòu)建一套智慧運(yùn)營的管理系統(tǒng)。智慧運(yùn)營管理系統(tǒng)包括但不限于設(shè)備管理、財(cái)務(wù)管理、人力資源、客戶關(guān)系管理、企業(yè)信息管理、工程項(xiàng)目管理、工程數(shù)據(jù)管理、資產(chǎn)管理等。通過建設(shè)智慧運(yùn)營管理系統(tǒng)，能為智慧企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理提供全面支撐。4.9單軌云平臺建設(shè)單軌云與大數(shù)據(jù)平臺是智慧單軌的基礎(chǔ)，是各類智慧化應(yīng)用的載體。針對單軌的特點(diǎn)，分別研究其單軌云、大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)方案，比選出適合單軌交通實(shí)際需要的單軌云與大數(shù)據(jù)平臺設(shè)計(jì)方案。研究的關(guān)鍵點(diǎn)是單軌云與大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的模式，即自主建設(shè)還是租用公有云。對于線網(wǎng)線路數(shù)量較少的單軌建設(shè)城市，尤其是初期通常僅有1~2條線路，云平臺的優(yōu)勢無法充分體現(xiàn)，同時(shí)云平臺的建設(shè)與運(yùn)營維護(hù)成本較高，面對單軌整體的投資來說，占比較大。此時(shí)可以考慮租用公有云或者與當(dāng)?shù)刂腔鄢鞘械脑破脚_合建等方式，尤其是后者，可以直接將數(shù)據(jù)與智慧城市的平臺打通，完善智慧城市智慧交通的板塊內(nèi)容。在單軌云的平臺建設(shè)中，綜合考量各系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)及功能性，考慮信號系統(tǒng)關(guān)乎行車安全等重要職責(zé)，確定信號系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立建設(shè)。信號系統(tǒng)海量運(yùn)行數(shù)據(jù)是云系統(tǒng)的重要信息來源，各系統(tǒng)以此執(zhí)行下步各項(xiàng)操作。應(yīng)打通云平臺與信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路，又要保證雙方系統(tǒng)的安全性，需設(shè)置一個(gè)中轉(zhuǎn)平臺，中轉(zhuǎn)平臺由接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、存儲設(shè)備、交換設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備組成。云平臺與信號系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)并不直接通信，通過中轉(zhuǎn)平臺的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，在中