智慧城轨下的城市科技发展

摘要

近年来，随着城市轨道交通基础设施建设快速的过程中，我国城市化进程也飞速

发展起来了。城市轨道交通巧妙设计的像是一个复杂的网络，城市的每一个角落都是有

机的串联起来，聚焦于八大体系、城轨云与大数据平台和一个标准体系，落实于智慧

应用的具体部署。而城市轨道又是交通系统中的“主树干”.看数据显示线网干线流

量、运营里程数的不断攀升，城轨交通的营运安全与管理也在面临着巨大的挑战和升

级。此外，基于人工智能等新兴信息技术,云计算,5G信号和物联网网络、城市轨道的

情况越来越被视为是优先解决复杂系统内部矛盾的方式。

关键词：智慧城轨智慧交通城市轨道交通技术创新大数据应用领域

Thedevelopmentofurbanscienceandtechnologyunderthe

intelligentcitytrack

Abstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofurbanrailtransitinfrastructure

construction,China'surbanizationprocesshasalsodevelopedrapidly.Urbanrailtransit

ingeniouslydesignedlikeacomplexnetwork,everycornerofthecityisanorganicseries,

focusingontheeightsystems,urbanrailcloudandbigdataplatformandastandardsystem,

implementedinthespecificdeploymentofintelligentapplications.Theurbanrailisthemain

trunkofthetransportationsystem.Lookatthedatashowthatthetrunklinetraffic,operating

mileageofthecontinuousrise,urbanrailtransitoperationsafetyandmanagementisalso

facinggreatchallengesandupgrading.Inaddition,basedonemergingInformation

technology,suchasartificialintelligence,cloudcomputing5GsignalandInternetofThings

networks,urbanrailisincreasinglyseenasaprioritywaytoresolveinternalcontradictionsin

complexsystems.

KeyWords:IntelligentUrbanRailIntelligentTransportationUrbanRailTransit

TechnologyInnovationLargeDataApplicationField

目录

摘要..........................................................I

1.正文.......................................................1

1.1研究背景及意义......................................................1

1.1.1研究背景.......................................................1

1.1.2研究意义......................................................2

1.2研究的主要内容.....................................................2

1.2.1三大交通运输方式的分析与对比研究..............................2

2.八大智慧城轨体系............................................3

2.1智慧乘客服务........................................................3

2.2智能运输组织.......................................................5

2.3智能能源系统........................................................7

2.4智能列车运行.......................................................10

2.5智能技术装备.......................................................12

2.6智能基础设施.......................................................14

2.7智能运维安全.......................................................15

2.8智慧网络管理.......................................................17

2.9城轨云与大数据平台................................................18

2.10中国智慧城轨技术标准体系.........................................2()

3智慧城轨一体化应用..........................................20

4结论........................................................21

致谢.....................................................21

参考文献.....................................................22

in

1.正文

当前,随着我国城市化进程的加快和人口规模的扩大，城市的主要的病因交通拥堵

等。所以，今天的城市是否应该使用和发展？解决城市运输问题已经成为建设地铁、

轻轨和城际高速列等城市运输体系的重要议题。

在城市轨道交通建设的大背景下、地铁建设行业蓬勃发展，城市轨道交通城市量

逐年增加,呈现出盛世的景象,轨道交通系统建设改善指导,优化空间布局，改善城市环

境，在供应效率和质量方面起着重要的作用。而普通人的日常生活与地铁之间的关系变

得越来越近，交通便利,技术安全也是大众旅游的第一选择，成为一个普通百姓的生活

的一部分。可以说，地铁交通便成为城市居民日常生活的重要工具。

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

我国轨道交通行业“十三五”计划期间发展迅猛，从2015年至2020年全国铁路

营业里程增长了2.53万kmU】、高速铁路营业里程增长了1.9万km、城市轨道交通行

业这期间新增运营线路长度4360km⑵，《2023-2027年中国城市轨道交通行业全景调

研与发展战略研究咨询报告》中城轨运营里程达9609.9公里破新纪录⑶。据统计，2020

年,世界上城市轨道交通的运营长度较2019年相比增加了5148.278公里达到33346.37

公里，其中，亚洲增加2427.63km,欧洲增力口1591.368km,北美洲增加867.01knM，

据据中信证券预估，根据数据到2025年我国铁路运营线路长度将达到1.4万公里。

在赛迪智库发布的《“新建筑”白皮书》预测里，在七大行业中高铁和城市轨道交通

覆盖的投资额最大，投资额直接预计将达到2025年的4.5万亿元。

在“十四五”期间，中国轨道交通应该完成《国家标准化发展纲要》高质量的目

标和相应的发展，深入研究国际轨道交通的发展现状和方向的标准，提高我们国家标

准水平的先进性、适配性、时效性、适用性、权威性、国际性。向高品质转变，拓展

国际视野和格局，实现高品质发展，走出国门。

我国轨交在助力关键设备和技术领域的标准继续发挥的力量，但缺乏自主权和创

意，缺乏国际化，国内机构之间缺乏协调，缺乏市场化的标准机制、后期偏重明显，轨交

行业重要的各类型装备与关键技术的研发、制造、生产、质量检验过程中涉及的主要

标准重中之重，包括车辆、装备综合、供电系统、机电系统、信号系统、通信系统、

全自动运行系统类的标准⑸。

在北京地铁、上海地铁、广州地铁纲要的指导下，先后出台了智慧城市轨道的发

展规划，从需求侧提出了相应的功能要求与阶段性目标，推进智慧城轨高标准发展，

1

满足市民出行的美好愿望。

LL2研究意义

〃智慧地球〃由IBM公司于2008年11月在美国举行的对外关系委员会上提出。

这个新概念，推动了全球对于智慧型城市的关注。第六届中国智慧轨道交通大会以

2021年苏州RTFOURM为契机，大会论文集中提到：在智慧城市时代发展的过程中,

科技产业也在不断地进步，信息创新革命进行着新一轮的改革，在我们的衣食住行的

方方面面都有智舞城市的身影。

城市轨道交通是一个公共交通体系，高效、便捷、安全、经济、绿色是其普适性

需求，用“智慧”作为其前缀⑹，有极其丰富的内涵。智慧城轨可以包含若干智慧和

智能的子体系。

L2研究的主要内容

中国城市轨道交通协会编制《纲要》的主题是促进城市轨道的信息技术，开发智能

系统和构建智能城市轨道的发展，以轨交核心的关键业务为主线及一个标准以及八

大体系。从而实现对乘客、设备、设施、环境等物理信息的全深度感知，并智能整

合环节进行自动优化。建设、运营、服务创新管理模式，运营便捷、高效、绿色、

安全、经济等是中国新一代城市轨道交通智能化技术的目标。

1.2.1三大交通运输方式的分析与对比研究

城市轨道交通具有大容量的特点，土地节约、节能、全天候、空间利用率高、运营

费用低、减少污染（无污染）和安全，是城市公共交通的一个支柱，具有更高的舒适、安

全、准时、快速访问环保绿色。

特殊时期：具备民用与军用的功用，平时，它是在承受城市人民上下班之间的重

要交通要道，一旦发生战事，可以隐蔽为足够的人保命。因此地铁，已经成为了我们

国家名副其实的地下长城，维护着整个国家和国民生命与财产的安全；北京早期的地

铁一号线更是以“战备为主，兼顾交通”的特性；

铁路具有快速性、时效性、载客（货）最大、成本相对低廉、安全、可持续发展

性、互联互通；铁路建成后国家高铁很多条客运线路也已经实现了盈利，相较于公路

和航空，铁路的发展潜力大、受控制的、有轨道的、换乘方便。铁路的运营成本无疑

2

是最低的；发展速度也会更快；

特殊时期：决定陆战推进速度和战果的规律；高铁具有强大的投送能力，能够在

短时间将地面部队快速大量投放到指定地点，达到预期的军事转移目的。

航空运输具有安全性好、输破损率低、时效性高、速度快、空间跨度大；现代化的运

输方式体现了航空运输的航空地位与优势；但由于飞机本身的航空货物价格昂贵，运

行过程中的控制环节比其它运输方式要多，而且在飞机上很难造成损害，所以飞机的

事故发生率要比地面运输低得多；在整个运输环节，货物的损坏率是最低的；由于航空

货运采用的运送工具是飞机，飞机的飞行时速比起其他的交通工具更快得多；航空运

输对外辐射面广，使国内与世界的联系更加密切。实践检验真理⑺。

2.八大智慧城轨体系

响应时代发展拟绘出一张智慧城

轨⑶发展蓝图；创建智能乘客服务、智

城依云与人《（林;平台能运输组织、智能能源系统、智能列

舞雪城凯技术如巾体系车运行、智能技术装备、智能基础设

施、智能运维安全和智慧网络管理八

图1智慧城轨发展蓝图大体系；建立一个城轨云与大数据平

台；制定一套中国智慧城轨技术标准体系。（见图1）的布局结构。

2.1智慧乘客服务

智慧乘客服务体系涉及存检票系统、安防系统，安检系统、客服系统等与乘客服

务相关的系统，更在于提升旅客乘坐轨道交通的舒适度和便捷水平，以实现自动化、

无人化为目标，从而提升为智能装备、智能系统。树立“以人为本”的服务管理理念，

实现全方位的智慧乘客服务。

售检票系统通过信用体系，推进人票检一体化，实现乘客无感支付和智慧过闸；如

轨道交通人脸识别闸机无感通行系统（AFC）的核心是人脸检测和识别：通过人脸比

对分析系统、存储节点、计算节点、信息安全和网络备份组成。将人、票、站三者进

3

行比对，三者均验证通过则放行乘客；（见图2）

人脸识别闸机无感通行系统：在安防系统、安检系

统方面、客服系统等与乘客服务相关的系统，城市轨道

运营人员对安防利客服设备的应用；如，深圳地铁站智能

辅助AI智能安防系统，通过拍照方式进行安防筛查进行

技术支持（见图3）；商汤与迅达合作的电梯，在安全智

图2售检票系统

能响应系统中应用视觉AI技术与站内自动扶梯结合（见

图4）；青岛地铁采用AR数字人“智能云站务员”，以覆盖传统地铁客服中心所有常

规业务的方式，代替人工向乘客提供身临其境的实景交流服务，并不断自我学习，持

续升级优化（见图5）；OLED智能魔窗将透明显示技术和地铁交通工具相结合，将原

有的安全玻璃改造成兼具安全，透明，智能功能的创新集成智能产品。这扇“智慧魔

窗”不仅让乘客看到外面的风景,还可以传输图像和文本消息。现代快报记者也注意到

了，乘客可以接触到窗口，了解火车和它的实时信息.此外“魔窗”还具有智慧出行服

务功能，甚至外地乘客还可以通过“魔窗”，了解城市资讯、周边美食、旅游住宿、

3D智能报站等资讯⑶。

基于商汤AI技术的迅达自动扶捞安全智能响应系统

O

00（0------

图3人脸识别间机无感通行系统图4Al安检机拍摄

图5AR数字人”智能云站务员”

4

却彗布史明幺

多元票务I智◎出行I智瑟客潦I列车科能曾能女怆I汨目车站|智能环境

2.2智能运输组织

智能运输组织（见图8）体系以智能化城轨运输组织与线网运营应急（调度）指挥

中心铺助决策系统与智慧车站管控体系联合作用下各个职能部门互联互动实现运能运

量的精准匹配与都市圈、城市群、城市内轨道交通网络高效智能运转。

智能运输组织

图8智能运输组织体系

5

承担轨道交通事故应急中心,⑹的职责，在内部，负责快速地确定事故应急决策，

并向线路中心实时反馈；在外部，负责轨道交通事故应急资源管理和队伍配置、预案

的管理等工作；对外负责与公交、消防公安单位的协调联系；在ATS信号系统下对线

网列车运行情况监控u、与应急管理侬并通过CCTV、线网广播:⑶、PIS等手段，为车

站提供指导，引导与监控客运'业务、同时也需要依托其它系统的数据运算操作支撑，

如ACC清分系统为旅客流量数据的统计提供支持。调度员可经由线网系统时线网设备

系统进行操作与维护；

以及NOCC系统(见图9)为全市轨道交通线网的生产管理系统的指挥、监督、

协调提供了保障，拥有多种业务功能模块，制订统一的运营调度规则和计划，对武汉

轨道交通对各线路的操作事务进行评估、监控和监督。在发生严重事故或对邻线产生

重大影响的事故时，由NOCC系统平台实时指挥和协调。武汉地铁集团建设事业总部

为武汉地铁运营调度的网络化、智能化转型奠定基础。

图9武汉轨道交通NOCC系统

辅助决策支持系统(DecisionSupportSystem,简为DSS)以数据模式和知识进行

人机交互模式与计算机应用系统结合进行有组织性的决策支持。由于地铁空间的相对

性，对密闭空间的人流量大、疏散困难的特性，地铁运营企业应对突发的人流量事故、

火灾、设备故障等事故，在很长一段时间内，对各种可能出现的情况，都有详尽的应

对计划。DSS集成了集成监测系统中的数据

6

DSS将综合监测系统中的数据和各种规则基础上的计划资源结合在一起，在发生

紧急事故或灾难时，为运行人员、相关维修人员和值班主任提供支持，辅助他们做出

正确的决定。

车站远程监控管理系统（见图10）由分布于各站的前端数字化视频编码设备、前

端高清网络摄像机、H端总控系统等几部分组成。前端编码设备与车站原有监控系统

并联，将各摄像机信号压缩编码，并存储/上传，清晰度达D1。高清网络摄像机的高

清视频信号（720P）经网络上传至局总控系统后，由专用分析软件提取人/车动向，

可实时掌握站区内各种人/车异常信息并报警。

图10车站远程监控管理系统

2.3智能能源系统

智能能源系统（见图3）围绕能源“供一用”环节，通过变电所、牵引所、车辆-

变电耦合、车辆用电的永磁牵引、智能变频与照明系统、车站段用电的智能变频、自

动电扶梯与照明系统、供电设备等智能运维技术，构建智能城轨绿色能源综合应用体

系、实现优质供电，高效用电，提升能源系统节能率。

7

智能智底能源系统组织

供电系统能量管理系统用电系统

牵引所

变电所—>车辆变电耦合站段

城市轨道交通供电系统2作为的动力源泉，负责电能的传输与供应。牵引供电系

统(见图13-14)包括牵引网络与牵引变电所。牵引变电所的站位、容量的设置应符合

运行方便、供电合理的要求，以满足尖峰运行时的最高负荷要求，电力照明系统和一

般的电力照明系统是一样的，由分配变压器।⑸进行变换，其电压是3和AC380V,系

统采用TN-S三相四线制。根据《地铁设计规范》对电缆、配电变压器的标准，牵引

和配电变压器通常使用空气直接冷却的干式变压器，对于隧道内的风机、电梯、排水

系统等负载，应考虑到它们的负载特性，合理地使用和解决这些负载。该系统采用

SCADA(AutomaticControlAutomaticDevice,电力监控)系统，提高了供电系统的自

动化程度和可靠性。采用计算机与网络相结合的方式与分层分布式的结构，以OCC

(ControlCommunicationCircuit,主站)系统为核心,结合车站、车站基础设施、变电

所、通信和接触网设备等子站系统，形成了一套完整的电力操作监捽系统.供电模式

为主变电所、降压变电所、牵引变电所，该供电模式通过在沿所述路线布置的所述牵

引变电站中实现所述架空接触网或所述第三轨道，并且使用所述行走轨道作为返回路

径来返回而将电力供应给所述列车。(参见图15)通常，导轨具有电阻，并且不能与

地完全绝缘，从而存在通过导轨向地漏出的电流的一部分，该漏出的电流被称为“杂

散电流”3；智能变频空调与照明系统的用电供应。

8

IIOKV第y

生殳电所

mv

4,版环网nun

AFIk攵电所l牵引降收«F版变电所2孽则降压交电所3

殳电用i

♦叫x

tera

图12供电系统结构示意图图13牵引供电系统结构示意图

中压环网接触网3

7

能慎找H在渔机也

金嗽($)02

走行轨&

F

DCI5OOV/75OV

图14能馈式牵引供电系统结构示意图图15牵引网电磁暂态等效模型

综合监控系统其它专业系SEpt

中

央

车

站

变

现电环*»«MMKMHBM

场站梓

图16电力监控系统结构示意图图17智能照明系统

9

「

>

0

3

2

80V

AC3

一

瀚

|精助息

四T

系统

空调

变频

智能

图18

运行

能列车

2.4智

域内

控制区

设备在

道交通

式的轨

不同制

过使用

体系通

图19）

⑺（见

运行

列车

智能

现城

度。实

一调

被统

可以

中心

控制

，在

运营

跨线

通与

换互

以互

车可

到列

，做

互通

互联

车自

进列

极推

通，积

联互

营、互

线运

”式跨

融合

三网

轨“

区城

、市