智慧城軌先行工程先進性、安全性、經濟性分析

文/中國城市軌道交通協會

遵循習近平總書記關于城軌交通的指示精神，落實《交通強國建設綱要》，順應智慧交通發展趨勢，城軌交通行業正在推進城軌信息化、發展智能系統、建設智慧城軌。

什么是智慧城軌？中國城市軌道交通協會發布的《智慧城軌發展綱要》明確的內涵是：新一代信息技術成果與城軌交通深度融合，經自主進化，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的中國式新一代智慧化城市軌道交通。

智慧城軌建設尚處在初始階段，已經建成的智能智慧系統，是否比傳統城軌更加安全可靠、更加出行便捷、更加運營高效、更加綠色環保、更加經濟實惠，從而推動城軌交通高質量發展，為行業內外關注。為此，中國城市軌道交通協會對5個先行工程進行了調研和分析，初步分析表明：技術先進，安全可靠，經濟合理，成效明顯。

1

北京燕房線全自動運行工程——作為國家發改委自主創新示范工程，突破了城軌交通的“卡脖子”技術，開創了我國自主化城軌交通全自動運行的先河，技術水平國際先進，運營安全大幅提升，初期投資有所增加，運營成本有所降低。

該工程，攻克了長期由少數外商壟斷的一批關鍵核心技術，研制了成套技術裝備，提高了運輸能力和服務質量,運行準點率達到99.992%，成為繼法、德、日之后又一掌握全自動運行技術的國家，躋身世界軌道交通先進國家行列。

全自動運行系統減少了人為誤操作，提高了運營安全性。2020年服務可靠度（線網5分鐘及以上延誤事件平均運營里程）較北京地鐵路網平均水平高41.6%，安全可靠性大幅提升。

燕房線按傳統地鐵建設，主線線路（14.4公里）工程建安費和車輛購置費概算428138萬元；增加全自動運行功能后，增加投資近7000萬元，占1.63%，每公里增加投資486萬元。全自動運行線路牽引能耗降低5%，同等運行間隔的配備車輛數減少20%以上。綜合運營成本降低15%左右，經濟性較好。

自主研發的這套系統，運營3年的實踐證明，具有較高的安全性，已占有國內市場31%的份額（若包括隨后開發的其他自主研發全自動運行產品達到51%）并已具備向運輸強度更高線路推廣使用的條件。此成果參加了秘魯利馬地鐵、紐約地鐵和香港市區線的投標競爭，發展前景良好。

2

重慶CBTC互聯互通工程——作為國家發改委示范工程，攻堅克難，全球首創了跨線運行的CBTC新技術，從而實現了城軌交通互聯互通運營，提高了服務水平，提升了運營效能，還節省建設投資。重慶地鐵攻克了CBTC跨線、貫通、越行等世界城軌一直在努力競相攻克的互聯互通運營的關鍵核心技術，實現了由4條線路（總里程136公里）、4種信號制式的基于CBTC互聯互通，滿足了乘客跨線直達便捷出行需求，平衡、增加了線路之間的運能，共享了車輛、基礎設施、能源和維修資源，實現了真正意義上的網絡化運營，大幅提升了運營效能和經濟效益。

工程增加5條聯絡線投資300萬元和CBTC互聯互通交叉測試平臺及開發測試軟件投資1.2億元；節省配屬列車10列、60輛，節約購置費4.5億元，還可減少35%車場生產用地面積，提高平峰時段運行列車的滿載率，總體上節約了大筆投資。

CBTC互聯互通交叉測試平臺,現為4條線路服務，以后可為全市上千公里巨網服務；同時已成為CBTC互聯互通認證授權實驗室，可為全行業服務；中國城市軌道交通協會已頒發團體標準，現已有20多個城市的50余條線路正在籌建互聯互通工程，屆時將獲得更加顯著的規模效益。

3

上海智能運維工程——作為國家發改委示范工程，實現了運維體制和技術的創新，初期投資有所增加，運維效率大幅提升，運維成本眀顯下降，車輛可靠性、運營可靠度和列車準點率提升后的經濟收益更加明顯。

示范工程由車輛、通號、供電三大智能運維系統構成，建設初期每公里增加158.5萬元，其中車輛專業56.6萬元/輛、通號專業48.1萬元/公里、供電專業53.8萬元/公里。

示范工程實現了由單一專業維修向多專業綜合維修的管理創新、傳統的計劃修向狀態修體制創新、傳統維修向智能維修的技術創新。一是車輛專業，故障判斷由傳統方式120分鐘以上縮短為2分鐘，軌旁檢測由2人每列車80分鐘縮短至40分鐘，車輛可靠性指標MDBSF（平均無故障運行里程）提升15%。二是通號專業，車載可靠度提升71%，運營可靠度提升35%，列車準點率大幅提高。三是供電專業，供電故障錄波調取由人工方式10分鐘縮短為遠程調取2分鐘，變電所巡檢由傳統的每4天一次提升為每天6次。運維智能化水平和運營可靠度明顯提升。

4

廣州地鐵、深圳地鐵和上海地鐵的智慧車站——大幅提升乘客服務質量和設備運營效率，全生命周期運營成本投入產出效益明顯（10年全生命周期節省資金占初期投資140-150%）。

廣州地鐵改建和新建各1座智慧車站，實現“一個平臺+四組應用（綜合信息發布、智能客流引導、智慧安防、智慧站務）”，促進廣州地鐵數字化、智能化轉型升級。

深圳地鐵改建2座智慧車站，實現行程規劃、站內導航、信息發布、語音購票、快速安檢、無感過閘等乘客服務，車站管理以及車站設備智能檢測檢修。

上海地鐵新建5座智慧車站，實現智能開關站、智能監控、智能乘車引導等核心功能創新，有效提升車站運營管理效能。運營初期經濟效益測算，如表1。

表1 運營初期經濟效益測算

隨著技術成熟度和應用水平的不斷提高，管理體制機制和智慧化項目的深度融合創新，智慧化帶來的經濟效益會更加顯著。

5

呼和浩特和太原城軌云平臺——城軌云平臺既是智慧城軌又是網絡化運營的支撐基礎，是城軌交通推進高質量發展的必要條件。

建設城軌云和大數據平臺，實現城軌業務的集中承載，計算、儲存、網絡和安全資源的按需分配、動態調整和資源共享，減少設備數量和用房面積，提高設備利用率，降低總能耗，實現故障精準處置，提高安全可靠性，節省運維人員降低人力成本。

呼和浩特地鐵依托1、2號線（49公里）構建城軌云和大數據平臺及網絡管理中心等，總投資為1.35億元左右。相應減少傳統城軌信號、綜合監控、售檢票等專業系統投資1.3億元左右，總體上沒有增加工程投資，并為3、4、5號線預留條件，屆時還可節省投資。自2019年底運營以來，平峰和高峰時段計算資源利用率分別提高20%-30%和50%，存儲和網絡資源利用率提髙30%以上，人力成本節約近50%。

太原地鐵依托2號線（23.65公里）建設城軌云和大數據平臺投資1.0997億元，相應減少傳統城軌信號、綜合監控和售檢票等專業系統投入4293萬元，品迭后凈增投資6704萬元。承載第2條線路時增建網絡安全管理中心投資1000萬元左右，增減品迭后凈增投資減為3400萬元左右；承載第3條線路后基本持平。

云計算和大數據技術已成功應用于我國銀行、政務、公安和能源等領域，其先進性和成熟度得到普遍認可。城軌云和大數據平臺以及網絡安全等相關技術規范，是中國城市軌道交通協會組織業界100多個單位，160多位專家編制的，并在實驗室驗證，應用的實踐也證明：城軌云平臺運行穩定可靠，技術是成熟、安全的?，F在北京、上海、廣州、重慶、深圳和武漢等20多座城市將普遍采用城軌云技術，以此推動技術進步和企業智慧化建設。

上述先行工程是當前智慧城軌建設中實施的最大的5個智能智慧系統，具有代表性，也具有整體性。先行工程反映的創新技術躋身世界先進行列、乘客服務質量大幅度提升和運營效率顯著提高，表明智慧城軌技術的先進性。

先行工程反映的技術裝備可靠性有所提高，運營可靠度得到提升，表明智慧城軌技術的安全性。先行工程分析經濟性時，既將初始投資落到細分項目上，還重視了綜合分析的方法論。一是投入產出效益分析，如云平臺分析了提高計算、儲存、網絡資源的利用率和人工成本的經濟效益；二是波及效益分析，如云平臺分析了相關聯的信號等五個專業投入的減少情況；三是網絡化效益分析，如云平臺分析覆蓋一條線時投入比較大，覆蓋二、三條線以上時，只增加很少或不增加投資，再擴大覆蓋面則可減少投資；四是全生命周期成本分析，如智慧車站10年全生命周期成本節約費用為初期投資的140%-150%。五是若制定主要智能智慧系統的基本規范（協會制定的城軌云體系規范即將全部完成），各城市在規范基礎上因地制宜優化功能要素，還可控制初始投資，實現遠近經濟能效的更優化配置。通過全面分析，表明智慧城軌具有較好的經濟性。