第二节 城市轨道交通行业所涉及的专业领域
一、规划设计领域
科学规划是轨道交通行业发展的基础,应坚持规划先行,加强规划龙头作用。规划是龙头,是整个轨道交通建设的指引,实践中应树立建轨道就是建城市的理念,发挥城市轨道交通在城市发展先行和引领作用,促进城市发展与轨道交通发展的深度融合。
坚持多规合一,高度重视线网规划。近年来是国土空间规划编制的关键时期,也是城市轨道交通与城市发展深度融合的关键时期,应特别重视这个阶段的城市轨道交通线网规划工作,切实提高规划的科学性和合理性,重视轨道交通网络的战略布局工作,提出前瞻性布局、多规融合、一体化衔接、引领式发展。重点方向包括与国土空间规划协调编制的技术方法和行动策略、TOD(transit-oriented development,以公共交通为导向的开发模式)开发与城市深度融合、多网融合、网络功能层次研究等。
同时,规划编制过程中也应兼顾效率效益,合理控制建设规模。轨道交通是城市重要的基础设施,投资较大,需认真落实“52号文”(《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》)的要求,理性编制建设规划,合理控制建设规模,科学把握建设节奏,防止城轨建设“大干快上”降低质量保障。另外,智慧城轨需要规划设计具有前瞻性,规划设计咨询单位应支持智慧城轨自主技术和产品的研发和应用,注重研究、学习、接纳创新成果,敢于在规划编制和工程设计中应用,为创新成果铺路架桥。
(一)与城市规划协调发展
城市轨道交通线网规划是以城市规划为依据,线网规划理念逐渐由从工程规划预留转变为对城市的适应和引导。城市的规模、人口、经济与轨道交通规划的线路规模、车站数、线网密度紧密相关,城市轨道线网采用的制式和敷设方式以及规划的投资,应与城市财力、城市规模及发展布局协调统一。
整体来看,城市的规模、人口、经济与已批复的线网规模基本相适应,部分城市线网规模超过预期,高于同类型城市平均水平。按照区域功能划定,可以把建设规划已批复的城市划分为四类,在一、二、三类城市中,轨道交通制式呈多样化发展。近年来,一、二类城市新增市郊铁路项目大规模增长,中低运量规划持续增加;三类城市除地铁外,大力发展轻轨、有轨电车等制式;四类城市中省会城市主要规划为地铁,部分次级中心城市以单轨、市郊铁路为主,从批复情况来看,整体趋势仍是具备建地铁条件的。
(二)与城市经济持续发展
与“十三五”时期相比,“十四五”期间建设规划批复城市、规模及投资总体稳中有降,审批速度有所减缓。历年批复城市数量、建设规模及投资有所下降,而2018年指标上升主要因“52号文”发布前后一年间积累的建设规划均于2018年下半年集中批复。同时,“52号文”提出原则上本轮建设规划实施最后一年或规划项目总投资完成70%以上的城市方可开展新一轮建设规划报批工作,轨道交通审批速度有所减缓。
“十四五”期间轨道交通巨额的资金需求,仅依靠政府资本金和银行贷款的融资模式难以持续,资金多元化的投融资模式初见成效。目前,从“十四五”期间获批建设规划的典型城市轨道交通投融资实践来看,城市轨道交通投融资发展大致可划分为三种情况:政府承担更多责任和压力,如西安、乌鲁木齐、贵阳、长沙、沈阳等;政府和轨道交通企业共同承担责任,共同协作,发挥各自优势,形成可持续发展动力源泉,如武汉、成都、南京、杭州、青岛等;在政府以优惠价格“给予”优质土地资源的前提下,可自给自足,形成长期良性发展,此阶段政府给予轨道公司政策和资源,由轨道公司独立运作,形成大量长期稳定现金流,实现轨道交通可持续发展,如北京、上海、深圳、广州。因此,城市轨道交通投融资发展不能脱离城市发展的客观现状,城市发展阶段的不同,可供城市轨道交通投融资发展选择的策略也不相同。总体上,城市轨道交通项目投融资可持续发展的资金保障来源,主要为外部的政府支持及内部的企业自主投融资。外部主要是政府给予的政策、资源和各类财政资金支持。内部方面企业既要开源也要节流,一是挖掘自身资源,发挥自主融资作用;二是努力扩大票务收入(制定合理票制票价);三是充分挖掘传媒广告、信息通信、物业开发及车站商业等非票务资源收入(包装车厢、包装车站等);四是大力实施沿线物业开发,增加物业收入(寻找旅游资源、整合旅游项目等);五是降低运营成本,控制重置、更新支出。
(三)与城市产业融合发展
加快培育发展以轨道为交通支撑的现代化都市圈,需要统筹考虑都市圈轨道交通网络布局,构建以轨道交通为骨干的通勤圈。近年来,随着市郊(域)铁路、市域快线规模的增长,各地的轨道交通逐渐进入网络化运营,轨道交通由快速的工程建设转化为以需求为导向的高质量发展,线网规划以为市民提供完整、便捷的出行服务为着眼点,从出行的需求出发厘清各种城市轨道交通制式在线网中的层级和功能,国家和各城市相继提出“四网融合”“三铁融合”等理念,各地线网规划均提出了“互联互通”“以人为本”的需求,规划设计理念的提升促进了新型车辆、智慧轨道等产业的蓬勃发展。
(四)面向都市圈发展的需要,市域轨道、市域(郊)铁路快速发展
2019年《粤港澳大湾区城际(铁路)建设规划》中的线路提出参照城市轨道模式,探索城际轨道规划、建设、运营管理等方面在各领域的审批与备案工作机制。为面向都市圈的发展需要,城市轨道交通规划突破了行政区的禁锢,用更经济、便利的方式解决交通需求。
根据《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》,将市域(郊)铁路“公交化”的规划纳入城市轨道交通规划的一部分。如北京市重点研究了市郊铁路线网规划与建设计划,充分利用既有铁路资源,适当改造,有序新建,于2018年陆续开通多条线路。
二、工程建设领域
随着我国经济高速发展,各城市轨道交通同时快速建设。又由于我国轨道交通发展起步较晚,现阶段又是采取跨越式发展方式,所以导致了在轨道交通快速建设中逐渐暴露出一些问题。在网络化建设中,环境制约是建设难度及风险的重要来源。在房屋和市政隧道的近接施工方面,当前工艺技术已经较为成熟,但由于环境制约导致的特殊工法所造成的施工风险,仍然是各城市轨道交通建设的重难点。同时,文明施工仍需进一步优化。施工对城市的影响仍是轨道交通建设的重要矛盾,空气污染、噪声污染、光污染直接对居民的生活造成不同程度的影响,管线切改、土方工程、混凝土工程、夜间施工、大型设备运转等对城市的影响和应对举措值得深思。
根据当前的建设形势,应着重推动轨道交通智慧建造发展,加快施工自动化技术的研发,增强现场感知能力。通过对自动化数据的集成分析,有效利用信息资源,推动城市轨道交通建设在智能化、智慧化方向进一步发展,从而促进轨道交通建设高质量发展。
在管理方面,信息化管理逐步形成趋势,各类平台系统层出不穷。但由于管理平台数量多,操作复杂的问题,导致在各层面的推广应用效果不佳。尤其在现场层面,过多的系统数量与复杂的操作,让很多初衷很好的管理系统的应用只流于流程,无法真正地发挥作用。信息平台整合及手持终端的轻量化方面,仍有较长的路要走。
轨道交通施工规范,主要分为国家标准、地方标准和企业标准三个层面,由于地下工程施工情况与建设当地水文地质情况息息相关,国家标准很难对其进行统一要求,而同一地区的地方标准之间,存在标准不统一,甚至有冲突的情况。企业标准也应与时俱进,根据施工技术的发展现状,及时更新企业标准。只有在各层面文件标准真正具有指导意义的情况下,施工质量才能得到稳步提升,从而促进行业整体发展。
(一)施工安全管理
在轨道交通施工过程中,应深化双重预防机制建设,通过实行风险分级管控和常态化安全隐患排查整治,采取更严格的危大工程安全管理和重大风险管控措施强化常态检查,保障地铁实时平安。督促落实常态化隐患排查责任,实行常态化现场带班检查,以辛苦指数换平安指数。应积极响应建设“平安地铁”行动倡议,切实转变工作作风,把工作落实到现场,以踏实的行动和辛勤的汗水换取平安。强化技术安防,保障建设过程平安,稳步推进工程技术应用实施,加强信息化建设。
工程施工过程中应保障施工现场风险管理全覆盖,实现风险管理专业化及动态管控。聘请风险咨询单位进行专业风险咨询及日常风险巡查,以提高风险管理效率,加大风险管理覆盖面,增强风险管理的专业性。应建立安全管控平台,实现隐患排查治理、风险管理、视频监控,以信息化手段实现施工现场安全动态管理,大幅度提高管理精度和速度。
施工过程中应建立安全督导工作制,切实做好安全生产管控。成立相应的安全督导组,下发规范安全督导工作机制的通知,形成“督导日报每周总结、分级约谈”的循环改进机制,并按隐患整改时限、隐患级别等由监理、下属公司、督导组、安质监管分管负责人、安委会副主任等分级管控、分级督办,按照“谁主管、谁负责”和“全方位覆盖、全时段盯控、全过程闭环、全面留痕迹”的原则,切实做好安全生产管控工作。一是全面推动信息化系统安全管理,完成隐患排查系统人员设备档案管理、安全培训、考试管理、黑名单管理和重要工序管控五大功能开发;二是充分利用风险监控和隐患排查点巡检系统,建立全员、全过程参与的隐患排查治理体系。利用安全风险监控系统开展线上线下隐患排查,结合大数据统计分析,实现了隐患排查多方响应、重点盯防、重点约谈的治理闭环模式。充分利用第三方单位,做好监控量测、盾构掘进参数控制、起重吊装、瓦斯隧道瓦检、原材料及成品质量的过程管控。
(二)施工质量管理
在轨道交通施工过程中,应按照要求全面落实改进和优化措施,实施标准化建设和网格化管理、文明施工管理、绿色施工和生态文明建设。建立以项目经理为第一责任人的质量管理机构,项目质量总监为质量管控主抓手,现场各工点配备质检员,形成质量责任管理“一个核心、一个抓手、基层落实”体制。建立项目安全风险管控双控体系、风险识别手册。建立钢筋集中加工中心,订单化生产,定点配送。人工加工钢筋的质量控制一直是难点,在工程建设中应全面推进工厂化标准化加工,大幅度提高直螺纹钢筋、箍筋等质量,提高生产效率,降低安全风险,使加工场所更加整洁。采用标准化定型围挡,提升施工区围挡的形象,使其更加美观。同时,应建设应急体系,构建统一指挥、协同作战的应急救援体系,通过相关系统查询所有地铁在建工程的应急物资和应急人员分布情况,依托各参建单位成立应急救援队伍和应急中心仓库,重点配备汽车吊、装载机、随车吊、挖机等应急机械和全液压隧道多功能钻机、发电机组、吨袋、填充沙袋等应急设备物资,定期开展基坑坍塌、隧洞坍塌、防台防汛及消防事故等应急演练。持续推进标准化工地建设工作,施工项目从扬尘治理、噪声控制、环保水保等方面落实文明施工常态化管理工作,通过多种措施建设生态地铁,打造美丽工地。
工程施工过程中,开展质量安全标准化实践,把标准化管理作为质量安全管控的重要抓手,从“管理标准化、现场安全标准化、文明施工标准化、质量控制标准化”四个方面积极开展实践研究。以建设单位为主导,协调、带动、督促各参建单位推进标准化管理进程,建立各主体单位的标准化管理组织网络,开展盾构管片生产、机电铺轨、通信信号、装饰装修、BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技术等标准化创建工作,同时通过开展检查评价工作,持续推动、提升标准化管理水平。建立质量管理制度和质量运行机制,汇编工程标准化手册,按照国家有关法律、法规、设计图纸及施工合同组织施工,施工及验收采用企业标准及企业验收质值标准。在施工前由技术负责人编制施工组织设计及各项施工技术方案、施工技术交底,在施工过程中每道工序完成后进行验收,认真实施旁站制度及“三检”验收制度和各项管理措施。
三、运营管理领域
(一)智慧运营快速发展为运营创新提供历史性机遇
城市轨道交通是智慧交通的重要组成部分,提高其精细化管理和精准化服务,需要智能化技术作为基本手段。随着我国轨道交通建设和运营规模快速发展,轨道交通基础设施和技术装备的规模日益增加、系统集成更加复杂,给轨道交通运营和设备维护工作带来巨大压力。传统的运营管理手段和设备维护模式不能很好适应网络化运营条件下的新需求,检修效率低、维修成本高已经成为常态,因此,近年来行业在逐步探索和实践智慧运营。大数据、物联网、在线监测平台、智能建设及运维平台、人工智能技术的应用,将进一步丰富和完善运营维护场景,智能客服、智能车站、智能调度、智能维修等将得到快速发展和应用,进一步提升运营服务水平。广州地铁正在研究构建轨道交通智能平台,以及全息感知精准服务、高效安全运行保障、设备智能诊断和健康管理、绿色节能环保等创新技术,实现提升服务质量、运维效率、运营效益和保障运营安全的目的。2020年3月,《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》发布以来引发行业强烈反响,有力推动了行业的技术创新。智慧城轨被纳入《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》。北京、上海、广州、深圳、重庆、南京、武汉、西安等20多个城市相继编制了智慧城轨发展规划、信息化建设规划或推进智慧城轨建设白皮书等,2021年智慧城轨建设取得新进展。
以智慧车站为例,利用大数据、移动互联网等技术手段,在客流预测监控、设备巡视管理、应急指挥、车站站务管理等方面实现自动化,各类生产和服务信息集中进行显示、分析和处理,作业命令直接推送到各岗位,有效提升车站服务水平、综合管理能力和运营效率。上海地铁积极推进智慧车站应用,实施车站设施设备状态监控后,大幅度缩短车站站务人员开关站时间,汉中路等换乘站原来每天早晚开关卷帘门、电梯、照明等系统需要两个多小时,智慧车站试点后只需要不到半小时。深圳地铁联合华为打造“5G+AI”智慧运营,探索无人机巡检、巡视机器人等技术产品,利用无人机在地铁轨道行驶区域巡航监测,使远程操控人员以第一视角进行控制和监控,并将无人机拍摄到的全景视频画面通过5G网络传输实时回传,第一时间发现异常、提早预防危险、迅速做出反应。巡视机器人通过人脸抓拍、识别功能,在车站替代安保人员进行巡视,为运营单位优化站务管理、票务管理、设备管理等日常工作创造了条件。
以智慧维修为例,上海轨道交通车辆智能运维系统于2018年5月获批中国城市轨道交通协会示范工程,2019年1月被国家发展改革委批复为增强制造业核心竞争力关键技术产业化项目,研发车联网系统、轨旁车辆综合检测系统和车辆维护轨迹系统,为减少运营故障、缩小运营影响、降低故障等级、确保运营安全等提供技术支撑,人车比由0.6减为0.33。2018年,17号线列车无运营故障间隔里程超过10万km,相比过去新线开通首年的运营水平提升63.7%,未来将实现线网车辆基地和所有列车全覆盖。成都地铁研发轨道智能巡检机器人,以最高30km/h的速度运行,充电一次可运行50km,对轨道线路道床、扣件和钢轨进行精准检测,及时发现扣件缺失、断裂、浮起,钢轨裂缝,道床积水、异物等情况。若采用人工检测,每条线路需要10—20名轨道检修工每天凌晨进入隧道步行检修,每小时完成5km轨道线路,作业效率低、检修质量无法保证,还有随着运营线路不断延长,巡检工作需要占用大量的人力和工时,同时对轨行区安全管理带来隐患,难以适应城市轨道交通快速发展的需求。相比之下,巡检机器人检测效率远高于人工巡检,且准确度高,是未来轨道线路巡检技术提升的方向。
推动城市轨道交通运营不断提升系统安全、优化运维管理和降本增效是发展的永恒目标,智慧运营的快速发展和应用为运营管理创新发展提供了历史性机遇。未来一段时间,在新技术推广应用下,运营单位将在岗位融合、组织架构调整等方面不断推进管理模式优化,同时对设施设备建设运营一体化维护、多专业融合维护等也创造了条件。
(二)全自动运行系统大量投用对运营管理提出挑战
北京地铁燕房线示范工程与具有完全自主知识产权的全自动运行系统,为推动我国轨道交通装备自主创新迈出重要一步,也为创新运营管理模式创造了条件。目前,全自动运行系统正在进行大规模建设,未来一段时间将大量投入运营,在保障运营安全的条件下,如何充分发挥全自动运行系统的技术优势,在运营效率、运营可靠度、运营安全性和运营成本等方面创造出比既有线路更佳的运营表现,这对运营管理工作提出挑战。
2017年12月,北京地铁燕房线开通运营以来,在安全运营、行车效率、节能降耗、服务质量等方面的表现均优于以往非全自动运行线路,有效满足了运营需求,改善了乘车体验。上海地铁10号线是国内首条大客流高运量的全自动驾驶地铁线路,日均客流近百万人次,2014年8月9日实现有人值守的全自动驾驶运营模式,2017年3月10日实现低谷客流运营时段UTO(Unattended Train Operation,列车无人值守)模式的全自动驾驶运营模式。深圳地铁四期工程将配置全自动运行系统,在地铁12号、13号、14号和16号线实施。2019年2月,成都地铁9号线长编组全自动运行地铁车辆开始调试工作,列车全长185m,宽3m,采用铝合金车体,最大载客量可达3496人,采用最高自动化等级(GoA4)的全自动运行系统,最高运行速度100km/h,具有自动唤醒、自动运营以及远程控制等功能,搭配通过以太网实时传输的网络控制系统和故障检测装置,列车集智能性和安全性于一体。
全自动运行系统通常配置障碍物及脱轨检测装置、车门与站台门智能对位隔离技术、车辆功能远程控制技术,以及多部件在线检测系统等。智能化系统的应用,将列车和车站的更多智能转移到控制中心调度员。列车出入库、列车唤醒与出车前检查、列车运行工况、列车运行及停站、开关车门/屏蔽门、车门/屏蔽门夹人夹物探测、轨道障碍物探测、列车折返等主要功能都将实现自动化。在没有乘务人员的情况下,列车空调设置、乘客与控制中心通话、车载PIS(Passenger Information System,乘客信息系统)广播设置等均可在控制中心远程操作,同时车辆子系统数据实时传输至地面控制中心,实时掌握车辆状态和快速故障报警。新技术的应用要求运营管理模式进行转变和适应,对列车管理、车站巡视、车辆段管理等均需要进行优化,同时对控制中心管理提出了更高的要求。
因此,如何充分发挥全自动运行系统的技术优势,培养专业技能复合型人才,提高劳动生产率、改善运营维护策略、降低运营维护成本等,需要建立相关技术标准、法律法规和生产制度,特别是对调度、乘务、站务、车辆、信号之间的相互协作、联控、联合作业等方面进行规范,是未来一段时间运营单位和行业管理亟须解决和改善的重要内容。
(三)运营管理体系建设将进入深化应用和不断完善阶段
《国务院办公厅关于保障城市轨道交通安全运行的意见》和《城市轨道交通运营管理规定》明确了城市轨道交通运营管理的顶层体系架构,为未来一段时间城市轨道交通运营管理工作指明了方向。2018年,交通运输部为及时了解各地城市轨道交通运营管理情况,更好地推动城市轨道交通运营管理制度实施,建立城市轨道交通运营管理联络员制度,负责情况报告、信息报送和研讨交流等工作,强化与相关单位和部门联络沟通,同时还成立城市轨道交通运营专家库,对初期运营前安全评估等工作加强指导。2019年,陆续发布了多项规范性文件,对运营安全、客运服务、行车组织、设备维护和应急管理等提出了要求。
未来一段时间,运营管理体系建设将进入深化应用,在运营指标分析与应用、智慧运营、设施设备维护、应急管理等方面的工作将更加深入,通过实际工作不断完善和发展运营管理体系。
四、资源经营领域
近年来,我国轨道交通发展迅猛,截至2021年年底,已经开通轨道交通的城市达到50个。轨道交通已经成为城市交通的主力,相比一线城市的稳定发展,二线城市轨道交通的发展空间则更为宽广,给轨道交通资源经营提供更加宽广的空间。如何更好地发挥轨道交通资源经营的效益和特点成为每个轨道交通企业关心的问题。
随着轨道空间内资源经营持续增长的需求,以及市场中的商业、产业,特别是媒体传播行业近几年已经且还在不断发生着颠覆性的变化,全国资源经营面临着资源升级、业态升级、产品升级。因此,在自身经营增长和市场转型升级双重需求下,轨道交通的资源经营有必要从开展创新型经营和营销策略探究的高度重新出发。轨道交通资源的进一步开发,既需要关注并理解市场中资源经营的转型升级新办法,同时需要跨领域、跨行业拓展思路和视野,最终延伸创新出轨道交通资源新的商业模式。
在物业开发经营方面,“建轨道就是建城市”“运营轨道就是运营城市”已成为共识,几乎所有在建和规划发展轨道交通的城市都在大力推进TOD。在过去的几年间,各城市集中出台了多个支持TOD综合开发的地方性法规和指导意见,针对TOD推进过程中最常遇到的规划统筹、行政审批、土地收储、开发权获取、合作开发模式、收益分配等方面的关键问题进行了探索创新。更有不少城市将TOD作为城市战略推进顶层设计。
在传媒广告经营方面,2017年以来,各级各地广电机构不断加大经营创新力度,经营结构发生重要变化,广告收入占创收收入的比重不断降低;户外媒体近年来不断升级新技术,人脸识别、裸眼3D、移动VR等技术的应用使户外新媒体具有了社交化、数字化、智能化的属性,增强了与用户的联系,有助于实现场景化营销,不断提升价值。
在零售商业市场上,各种零售形式不断创新。每一种新零售的出现都是基于成本和效率所做的新商业模式的探索。轨道交通资源有必要借势城市发展的商业资源,探究其共同发展的协同模式。
站在城市整体商业格局来看,城市轨道交通把第一空间的居住地、第二空间的工作场所、第三空间的购物餐饮休闲聚会等场所连接起来,为不同空间内的人和商业的流动提供了便捷,为城市不同空间内的商业融合构建着枢纽类平台。在当前瞬息万变的商业市场中,要想取得长效持续的业绩增长,必须具备逐渐向平台运营方向转型的思路逻辑。
五、技术装备领域
2019年9月,国务院发布《交通强国建设纲要》,明确提出了2035年基本建成交通强国的目标,城市轨道交通进入高质量发展时代。城轨交通技术装备以创新发展理念为引领,以技术创新为驱动,以信息网络为基础,面向高质量发展需要,搭载人工智能、大数据、云计算、智能感知、5G通信等技术,在自主化、智能化、标准化、绿色化等方面发展。
(一)城轨交通技术装备自主化
制造业是立国之本、兴国之器、强国之基,是国民经济的主体。打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。城市轨道交通装备制造业作为创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展的典型代表,是我国高端装备制造领域自主创新程度最高、国际创新竞争力最强、产业带动效应最明显的行业之一。目前,我国制造优势产业已初步形成,但高端核心领域仍有不足,自主技术及其中国品牌的核心竞争力还比较薄弱,要求城轨行业在城轨交通车辆、牵引、制动、信号、供电等涉及安全的核心系统实现自主化、产业化已经刻不容缓。
为适应日益增长的城市轨道交通建设、运营发展需求,我国通过加快构建形成“产学研用”相结合的城轨交通创新体系,不断深化城轨关键装备及核心技术的自主创新,正逐步扭转大量关键核心技术受制于人的被动局面,有效带动了上下游相关企业协同发展,进一步提高了城轨技术装备在国际市场的影响力和竞争力,为国家重大战略和重大工程的实施提供了有力支撑。2017年12月30日,我国第一条拥有完全自主知识产权的全自动运行(FAO)轨道交通线路——北京燕房线正式通车运营。这是我国城轨发展史上的里程碑事件。2019年3月19日,国家有关部门组织召开燕房线示范工程现场会,充分肯定通过“产学研用”协同创新,突破了轨道交通全自动运行关键技术,形成了具有自主知识产权的标准体系。
未来将继续深入推进城市轨道交通关键技术装备自主化发展,重点围绕城市轨道交通关键系统及核心技术,以适应城市轨道交通网络化运营、一体化管理的发展趋势,适应新型城镇化发展的新型车辆装备、安全保障系统及装备的自主研发和工程化应用,持续提升城市轨道交通智能化管理水平和安全保障能力,提高我国城市轨道交通装备的技术水平和核心竞争力。
(二)城轨交通技术装备智能化
当前大数据、云计算、人工智能、物联网等智能技术的快速发展和相互融合,不断促进社会生产和消费从工业化向自动化、智能化转变,新技术与制造业的深度融合正在世界范围内掀起一场全新的科技革命和产业变革。随着世界主要城轨交通强国正积极推进新技术、新材料、新工艺与轨道交通的融合发展,国内的新一轮产业技术革命也正与加快转变经济发展方式发生历史交汇。把握住新技术革命带来的机遇,推动城轨交通技术装备智能化发展,是我们赢得全球轨道交通科技竞争主动权的重要战略抓手,也是推动我国城轨交通装备制造业跨越发展、相关产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。面对新技术革命带来的新机遇、新挑战、新要求,我国相继制定了政策指导文件,为今后一段时间的轨道交通装备发展指明了方向。
中国城市轨道交通协会于2020年3月发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》,提出应用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G、卫星通信、区块链等新兴信息技术,全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息,经自主进化,创新服务、运营、建设管理模式,构建安全、便捷、高效、绿色、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通。智能技术装备是智慧城轨的重要组成部分,应准确把握城市轨道交通智能化发展趋势,主动引入新科技、新技术,以智能化、数字化为方向,研发适用于互联互通的全自动运行系统,实现不同制式的轨道交通信号系统互联互通、车辆匹配,实现市区城轨、市城快轨、城际铁路的“三网融合”,研究集约型车辆网络基础平台,研制智能化列车自主运行控制系统,构建智能通信平台推动5G+技术在城轨的应用落地,在车站级集成各弱电专业所有装备信息综合感知与实时控制,研究基于云架构、大数据、5G+的人脸识别、智能分析、智能视频感知的智能视频系统,构建数字化和智能化的运维基础设施,以及车辆智能运维系统。
(三)城轨交通技术装备标准化
多年以来,我国城市轨道交通无论是技术装备,还是工程建设标准,都未能实现统一的接口标准,各装备供货商之间的系统也无法互联互通,因此,城市轨道交通线路长期以来大多采用独立运营、跨线降级的方式运行。近年来,互联互通已成为国内城市轨道交通技术装备新的发展方向,以信号系统为例,其正逐步通过规范统一系统总体架构、通信协议、工程设计标准等,在系统层面实现CBTC及降级模式下的互通互换及联通联运。互联互通已成为城市轨道交通的重要发展趋势。作为当前城市轨道交通尤其是城轨装备制通领域亟须解决的核心瓶颈问题之一,城轨交通技术装备的互联互通及互操作相关系列标准的建立,将极大地推动行业的可持续发展。
同时,既有的城轨车辆也存在产品平台多样化、研发和试验检测平台多样化、车辆零部件互换性和模块化程度不高、检修水平和智能化水平较低等问题,造成研发投入重复,创新合力难以形成,增加了用户的维护和全寿命周期成本,制约了城市轨道交通的健康快速发展。
因此,以用户需求为主线,结合新产品、新技术、新材料的技术升级换代,适应城市轨道交通装备的互联互通需求,开展城轨交通技术装备互联互通及互操作标准的研究,构建安全、可靠、智能、舒适、经济、环保的标准化城轨交通装备,推动建立标准体系及架构,建立支撑城轨交通装备的技术标准、技术规范,降低城轨交通装备的差异性,形成标准化、模块化、智能化的自主知识产权车辆、信号、供电等城轨交通装备,满足互联互通和统型要求,形成协会团体标准并开展标准全过程试验验证,实现标准与技术、标准与创新、标准与认证的相辅相成,最终建立与国际接轨的中国城市轨道交通标准化技术装备和标准化体系,更好地助力中国城轨交通装备制造“走出去”。
(四)城轨交通技术装备绿色化
以“绿色、环保、节能”等为核心的可持续发展理念已成为国际社会的普遍共识,城轨交通装备作为方便快捷、绿色环保的产品,越来越受到青睐。发展城轨交通能对改善城市污染状况、提高大气环境质量和改善居民生存环境起到积极的作用。尽管城轨交通已经是一种绿色交通方式,但随着民众对绿色和可持续发展的要求越来越高,城轨交通在绿色、节能、低碳、环保方面依然有一定的改善空间,这主要表现为以下两个方面:
1.大规模城市轨道交通和基础设施建设对沿线周边产生了噪声、振动、电磁污染问题,而民众对城市环境要求越来越严格,尤其是在夜间,对地铁运行产生的振动响应更为敏感。未来,应重点关注轨道交通噪声和振动的消解措施,合理预测轨道交通可能产生的噪声和振动影响,从轮轨关系、弓网关系等角度研究城轨交通装备减振降噪的问题。
2.城轨交通迅猛发展的同时,也带来了巨大的电能消耗。尽管城轨交通是低能耗交通工具,但是随着城轨交通网络规模的不断扩大,线路行车密度的不断增加,系统的电耗总量呈现阶段性上升趋势,其中牵引能耗和车站通风能耗占总能耗比例较大。因此,未来应把节约能源作为重要考虑因素,构建交流中压环网与推广直流牵引网的双向变流技术,加快直流保护、直流配电开关关键部件的国产化开发应用进度,车站综合节能、可再生能源系统技术装备广泛应用;研究探索直接使用市电系统供电的方案,实现线网级能源调度,提升列车智能水平,实现列车的最佳化运行控制;推广永磁牵引技术、SiC(碳化硅)变流技术等,降低列车重量,提高能源利用效率,使我国城轨交通总体节能率大幅提高。
[1] 上半部分数据来源:中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通行业发展报告(2020)[M].北京:中国铁道出版社有限公司,2020:第3页.
[2] 中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通行业发展报告(2020)[M].北京:中国铁道出版社有限公司,2020:4.
[3] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[4] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[5] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[6] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[7] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[8] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[9] 参见中国城市轨道交通协会公众号,https://mp.weixin.qq.com/s/UF-yicPL1GFl7MImJpsaEA,最后访问时间:2022年9月10日。
[10] 《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》,中国城市轨道交通协会信息2022年4月22日第2期,总第26期。
[11] 中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通行业发展报告(2020)[M].北京:中国铁道出版社有限公司,2020:12.