智能化，城市轨道交通未来发展方向

本刊记者/曹银平

智能化，城市轨道交通未来发展方向

本刊记者/曹银平

广州地铁设计研究院有限公司副总工程师 毛宇丰

毛宇丰（1960-），男，教授级高工，毕业于浙江大学科学实验仪器工程系测试技术与自动化仪器专业。现就职于广州地铁设计研究院有限公司，任副总工程师、院资深设计师，负责地铁弱电系统、控制中心工艺、车辆基地工艺、车站工艺、线网维修工艺、线网各线路之间各机电系统专业接口协调等技术工作。

智能化是近年来城市轨道交通发展的热点，目前我国轨道交通的智能化建设已从探索阶段进入实际开发和应用阶段，特别是大数据、云计算、无线通信等新兴技术的发展，为城市轨道交通不断走向智能化提供了技术支撑，相信城市轨道交通智能化建设将大有可为。本期记者专访了广州地铁设计研究院有限公司副总工程师毛宇丰，请他谈谈城市轨道交通智能化的发展现状以及未来趋势。

发展中的城市轨道交通

城市轨道交通智能化是指通过提升自动化系统的信息化程度，从而进一步提升自动化和智能化的程度，提高自动化系统的安全性、可靠性，提高全局及整体的自动化水平，在提高服务能力和服务水平的同时，降低工作人员的劳动强度，减少人员配置数量，降低人工成本。

毛宇丰立足城市轨道交通系统发展，向记者介绍说，支撑一条地铁线路正常运行的机电系统主要包括：车辆、通信、信号、供电、轨道、给排水和消防等系统，这些系统缺一不可。目前地铁底层的机电系统正不断地向智能化发展，已出现了一些智能化的控制系统，如智能照明系统、智能疏散导向系统、智能低压系统、智能马达控制系统。随着地铁运营服务水平和安全要求的不断提高，地铁逐步增加了一些新的系统，主要有：综合监控、自动售检票、环境与设备监控、乘客信息、传输网络、无线通信、计算机网络、集中告警、民用通信、公安和消防通信、通风和空调、扶梯和电梯、屏蔽门、防淹门、门禁等系统。近年来又在积极引入地铁互联网信息查询系统、WIFI无线上网系统，进一步提高了地铁的自动化、信息化和智能化的水平。

据毛宇丰介绍，通信系统中的视频监控、广播、专用通信、公务通信、乘客信息等信息系统已逐步纳入整个自动化系统的监控范围，从而改变了以往自动控制系统只面向实体对象的情况，并开始面向信息系统、甚至是向虚拟对象延伸，自动化系统与信息化系统在功能上正在向融合的方向发展。这些智能化新系统在地铁行业的广泛应用，将为城市轨道交通迈入物联网时代奠定基础。

毛宇丰告诉记者地铁信息化与智能化面向的对象主要是以下两个方面：

（1）上层系统是面向操作人员（包括控制中心调度、车站值班员、维修和管理人员），面向全局的信息化与智能化，也包括实现自动化、信息化和智能化的辅助决策、统计、分析、评估和报表等。上层的信息化未来也可同时面向市民和乘客，可以通过网络查询地铁的相关信息。目前地铁信息化与智能化的具体表现形式主要有：综合监控系统的决策支持系统和线网（应急）指挥系统的决策支持系统等。决策支持系统主要用于在事故或紧急事件情况下，为操作员提供指导和帮助。它通过预先输入的处理规程和逻辑分析，自动发出恰当的操作建议，协助操作员做出正确的决策。同时也可避免或减少操作员因心理紧张出现误操作，可在一定程度上规避风险，避免对地铁安全产生影响，是系统保护机制的重要组成部分，也是实现系统联动控制功能的重要手段。

（2）底层系统是面向机电设备监控对象（或环境监测对象），是面向单一系统或单体设备局部的信息化与智能化。比如：智能照明系统、智能疏散导向系统、智能低压和智能马达控制系统、火灾自动报警系统的智能探头、闭路电视监控系统的智能化摄像头、广播系统针对背景环境条件进行广播等。以智能马达控制系统为例，采用智能控制模块以后，增加了对马达的检测信息和智能化分析，对马达的状态进行全面的诊断和分析，对设备的状态可以实现预警和报警，这不仅有利于实现预防性维修，由以往计划维修向状态维修的方向发展，还针对今后人力资源和成本不断增加的情况，有利于减少人员降低人工成本。

另外他补充道，目前城市轨道交通基础自动化系统采集的信息已经基本足够确保城市轨道交通运营的安全，只是如何更好的运用这些采集的信息，进一步提高系统的自动化和智能化程度，还需进一步努力，为减员增效创造条件。

轨道交通走向智能化之挑战

聊到我国城市轨道交通智能化发展面临的挑战，毛宇丰直言，近些年，我国城市轨道交通行业发展非常快，但是设计、建设、施工和运营等方面有经验的专业人才非常短缺，宏观的指导和规范跟不上发展情况。城市轨道交通的规划、建设和设计与国家的宏观发展（人口发展、城市化发展和老龄化发展）战略还需要进一步对接，在列车运力、车站规模、楼扶梯数量等方面做好充分预留，避免线路开通不久就出现饱和的情况。另外一些系统和设备普遍“大马拉小车”，不仅能耗惊人，还花费大量的钱财大规模的应用一些不解决问题的“能源管理系统”，被一些域外编制的规范牵着鼻子走。

他坦言我国整体轨道交通行业的自动化技术发展与国外还存在一定差距，并详细介绍了目前我国轨道交通智能化建设方面存在的一些普遍性问题：

首先是业主管理水平存在较大的差距。运营方不能提出完整的系统要求和功能需求给建设方，建设方往往不懂运营，很多建设管理人员没有学过自动化系统或没有从事自动化系统的工程经验，只能粗放管理。如一些系统按照豪华配置，但只实现简单功能。自动化系统属于计量系统，目前全国的城市体轨道交通自动化系统在投入运营时几乎都没有做过计量标定就验交了，这是相当危险的事情。

其次是设计单位水平存在较大的差距。设计单位的人员对运营也不了解，很多设计人员没有学过自动化系统或没有从事自动化系统的工程设计经验，从其它专业转做自动化系统的设计，无法深入到自动化系统的设计细节，对一些监控对象的工艺系统设计提不出清晰的要求，导致通风空调系统监视和控制功能都可以实现，但调节功能几乎无法实现。究其原因，通风空调系统设备配置普遍“大马拉小车”，脱离实际应用，如系统调试时先做静态平衡，将富余的能力（靠变频器降频和关闭阀门开度）“先平衡掉”，对平衡不了还富余的部分，担心变频低烧风机不允许再调节，导致自动化系统无法进行动态平衡和调节，实际运行能耗惊人。另外，运行的方式和策略不合理，没有与当地的实际气候条件相关联，实际运营导致自己创造热源，自己再处理热源，不仅运营能耗非常高，还会加快轨道交通隧道内部环境的破坏及降低设备的使用寿命。

第三，自动化系统设计、工艺设计与建设、施工、运营相互脱节。设计怎样设计，建设就怎样管理，运营也不敢调整和改变，与国内的冶金、电力和化工等行业的自动化水平存在较大的差距，迫切需要其它先进行业输入人才和经验。另外还存在自动化系统非常先进，自动化的程度不断提高，但人员配置没有减下来，缺乏为政府减轻财政负担降低成本的动力。因此，需要建立一套评价体系，行业内部需要评比，以便激发各方改进的动力。

展望轨道交通未来发展

自动售检票系统作为轨道交通面向乘客的首要窗口，其未来发展将对轨道交通智能化实践产生重要影响，毛宇丰从小处着眼，向记者详细介绍了其未来的技术发展与应用。

自动售检票系统支付媒介从以往仅限于IC卡，将开始向增加手机移动支付、二维码、微信及支付宝等多种支付方式方向发展，为乘客提供更多的便利。另外，因支付方式对系统的实时性要求很高，这就要求自动售检票系统必须向实时系统的方向发展，这也符合线网指挥中心对自动售检票系统的要求。地铁自动售检票系统（AFC）线网清分中心系统已经开始向云计算方向发展，目前正处于招投标及工程实施阶段，预计很快就会投入使用。

由于地铁自动售检票系统（AFC）在客流来源、车站换乘量、大客流预测及车站外大客流估算和精确性方面存在一定的局限性，需要借助其它的信息手段解决，因此个别城市开始研究基于移动通信的地铁客流信息采集技术，利用手机网络中的信息来分析推算动态客流实时情况，实现地铁客流量的监测和预测，其将会作为一种新兴的客流动态监测手段，成为各种交通信息关联的桥梁。 这方面国内已经有部分城市地铁在多方合作研究，配合地铁的自动售检票系统（AFC）引导地铁车辆、公交车辆调配、换乘，优化运行，减少交通拥堵、调配运力，减少等待的时间等。

为了进一步改善自动售检票系统车站终端设备闸机的性能，闸机扇门将由剪式扇门逐步的向新式拍打门的方向发展。配新式拍打门的闸机具有安全可靠、人性化、占用空间少、响应速度快、顺向开启有利于提高通过能力、机构简单、维修方便、能耗低、投资和维修成本低等优势，这将成为今后闸机发展的重点方向。

毛宇丰还从新兴技术领域阐述了城市轨道交通未来的智能化发展，他举例说，基于移动通信的交通客流信息采集技术，可以利用手机网络中的信令信息来分析推算动态客流实时情况、交通实时状况，实现地铁和地面交通人流量的监测和预测。目前已在美国、欧洲等国家得到论证和推广，国内深圳也在实际运用，其作为一种新兴的动态交通客流探测和预测手段，充分利用了现有的手机网络资源，将推动整个交通智能化的发展。未来还将通过各种交通信息化和智能化的发展，推动各种交通的有序衔接，从而推动整个交通的高效运作和发展。

他谈道，要实现各种交通有序衔接和匹配，需要建立大交通观念，建立城市各种信息的互联互通和信息共享，智慧城市、智慧交通和智慧地铁相互依托和衔接，公共交通应逐步实现以智慧地铁为主导，智慧接驳各种交通，进而建立大交通体系。轨道交通各种监控和信息化系统的信息将作为智慧城市和智慧交通的重要组成部分，与各方实现共享。

据毛宇丰介绍，世界各国先进城市轨道交通在向列车无人驾驶和车站无人值守或少人化值守的方向发展，另外也有国家城市轨道交通在逐步向全天候24小时运营方向发展。这些运行模式都对城市轨道交通的自动化、信息化和智能化建设提出了更高的要求。“无人驾驶系统国外有大量的应用和多年的使用经验，目前国内北京、上海、广州都有相关项目案例投入使用，说明这项技术是成熟和可行的，今后会进一步扩大和推广应用的范围，相信这将对城市轨道交通的运营管理模式、思想观念产生非常大的影响。”毛宇丰表示。

此外，毛宇丰认为未来城市轨道交通的发展还将基于提高乘客服务水平、提高安全防护水平及提高运营管理效率等各方面需求的考虑，新的自动化监控系统和信息化系统（如乘客无线上网、乘客求助及报警、感温光纤、电器火灾和剩余电流、智能导向、智能安防和安检系统、运营辅助维修等系统等）将会越来越多地引入城市轨道交通，城市轨道交通综合监控系统将进一步扩大集成和互联的范围，整合相关系统的信息，以便满足城市轨道交通智能化发展的高要求。

工业和信息化部印发贯彻落实《国务院关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》行动计划（2015-2018年）

为贯彻落实党的十八届五中全会精神，促进互联网和经济社会融合发展，拓展网络经济空间，提高发展质量和效益，根据《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，工业和信息化部研究制定了《工业和信息化部关于贯彻落实<国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见>的行动计划（2015~2018年）》，希望各部门单位结合实际制定配套政策措施，积极探索新方法、新路径，营造良好环境，抓好贯彻落实。

行动计划的总体目标为到2018年，互联网与制造业融合进一步深化，制造业数字化、网络化、智能化水平显著提高。两化融合管理体系成为引领企业管理组织变革、培育新型能力的重要途径；新一代信息技术与制造技术融合步伐进一步加快，工业产品和成套装备智能化水平显著提升；跨界融合的新模式、新业态成为经济增长的新动力，培育一批互联网与制造业融合示范企业；信息物理系统（CPS）初步成为支撑智能制造发展的关键基础设施，形成一批可推广的行业系统解决方案；小微企业信息化水平明显提高，互联网成为大众创业、万众创新的重要支撑平台；基本建成宽带、融合、泛在、安全的下一代国家信息基础设施；初步形成自主可控的新一代信息技术产业体系。

行动计划详细阐述了两化融合管理体系和标准建设推广行动、智能制造培育推广行动、新型生产模式培育行动、系统解决方案能力提升行动、小微企业创业创新培育行动、网络基础设施升级行动、信息技术产业支撑能力提升行动七大行动规划。并明确了强化组织保障、改革体制机制、创新财税支持、创新人才培养、加强国际合作五大保障措施。