1969年10月，新中国第一条地铁在北京建成，并于1971年开通运行，由此拉开了新中国地铁建设的序幕。交通部最新数据显示，截至2021年年底，全国有51个城市开通运营了城市轨道交通，运营总里程比2012年增长4．2倍，2021年全年完成客运量较2020年增加61．2亿人次。
以广州为例，2010年广州地铁总客流量11．81亿人次，2019年总客流量达到33．06亿人次，十年之间翻了三倍，总里程突破600公里，运营车站数量增至294座，20余条线路在这个城市的地下空间穿梭。
但与日俱增的客流量，越来越复杂的线路，也为轨道交通的管理和运营提出了新的挑战，因此轨道交通的数字化转型被摆上了议程。轨道交通该如何数字化转型？数字化手段如何助力轨道交通适应当下和未来的发展要求？
9月23日，《中国交通报》与腾讯智慧交通联合发起的系列策划《智慧交通观察·群聊2022》第三期举行，邀请国家重点研发计划先进轨道交通重点专项总体专家组组长、轨道交通控制与安全国家重点实验室首席教授、北京交通大学教授贾利民，广州地铁集团有限公司副总经理蔡昌俊，北京市轨道交通指挥中心专家张莉，腾讯智慧交通副总裁施雪松等轨道交通行业的专家，围绕轨道交通的数字化转型趋势，以及北京、广州等城市的探索经验，展开了讨论。
职能改变倒逼城市轨道交通数字化转型
贾利民认为，随着地铁客流量的加大，如今的轨道交通面临着安全、服务品质、设施运力调配等挑战，这就要求轨道交通在管理和技术支撑手段上做出改进，这样才能让轨道交通路网的能力得到充分发挥，让轨道交通的运营安全、高效。
结合广州当地的实际运营经验，蔡昌俊表示，轨道交通的职能正在发生改变，最显著的一个变化就是，过去的轨道交通是作为一种群体性的服务工具，如今要向个性化服务转变，轨道交通的职能不再仅仅是把乘客安全送到目的地，而是要针对每一种类型的乘客，提供更为精准的服务。
蔡昌俊表示，从更宏观的角度看，轨道交通是一个城市的重资产基础设施，建设理念也要进行改变。传统的轨道交通，建设完成之后，基本形态和功能是被锁死的。但乘客的需求在随时变化，改造和重构传统的轨道交通，会耗费大量时间和金钱，所以这就要求现代的轨道交通能够快速响应乘客日益增加的个性化需求。
图注：穗腾OS
对此，2019年广州地铁与腾讯合作，研发了基于工业互联网、物联网的新一代城市轨道交通操作系统——穗腾OS。“我们目的就是希望利用现代信息技术，打造一个可以不断迭代升级的现代城市轨道交通系统，来适应城市轨道交通面临的各种需求。”蔡昌俊说道。
图注：穗腾OS2．0产品架构图
腾讯智慧交通副总裁施雪松表示，穗腾OS连接了广州地铁所有的子系统和设备，这些系统和设备互联以后，再集成广州地铁多年沉淀的业务流程，然后为一线的工作人员提供“拖拉拽”的开发界面，让地铁工作人员跨越代码鸿沟，自己就可以编排一些业务流程。
“真正懂得地铁各种应用场景的，就是地铁的一线工作人员，穗腾OS带来的好处是，当地铁的日常管理和运营，面临越来越多不确定性的时候，一线工作人员的应对能力是非常敏捷和强力的。”施雪松总结道。
据悉，为有效应对广东多暴雨情况下轨道交通防洪防汛这一难题，广州地铁集团于去年7月份，基于穗腾OS在短短3周时间内完成车站和区间智能防洪防汛应用的开发、测试和上线工作，开发周期整整缩短75％。
2021年，北京轨道交通全年客流量是30．66亿人次，比广州还要高一些。张莉认为，北京轨道交通只能走数字化的道路，竭尽所能去满足乘客出行的需求。比如北京轨道交通面向通勤乘客人群，基于互联网票务推出了针对通勤人群的累积乘车优惠，并在疫情期间，实现了乘客进站自动核验核酸数据，既服务了首都防疫大局，同时又让乘客无感进站。
成本常年居高不下数字化手段助力降本增效
从表面上看，客流的日益增加，让轨道交通“红红火火”，但这也带来了高昂的成本，其中人力成本占据了绝大部分。行业数据显示，2000年－2010年之间，巴黎地铁的人工成本，占据了整个运营成本的80％，因此必须要通过数字化技术手段，从根本上改变成本结构。
贾利民认为，利用技术手段建立轨道交通的数字镜像，并使数字镜像和物理对象互动，这样就可以提高轨道交通的运营和管理效率。比如做决策之前，都先在数字世界里进行仿真，确认无误后，然后在物理世界实施，这就会大幅提高效率，并降低成本。
长期以来，任何一个城市的轨道交通，都是利用夜间的窗口时间，对轨道进行巡查，并且在高峰时段，安排大量值守人员，随时准备应对可能要来的设备故障，这些都是轨道交通行业中耗费人力成本的环节。
据蔡昌俊介绍，广州地铁已经开始利用数字化技术，实现了对设备系统的自动诊断和全生命周期的健康评估，把人力人从重复性的检测工作中解放出来，既提高了效率，又降低了成本。
比如地铁站里的扶梯，尤其是广州地铁番禺广场站这样的换乘枢纽，扶梯数量多达数十部，依靠值班站长一个一个去开动，就需要耗费好几个小时。利用数字化技，值班站长站在控室里，通过控制系统以及视频、AI技术，确认扶梯上没有人和其他杂物后，就可以实现一键开关，既降低了值班站长的劳动强度，又提高了工作效率，从整体上压低了运营成本。
“我们就是要让那些重复性的检测工作，过去靠投入大量人力而无法实现增值的工作，全部由系统自动完成，让人去为系统和为基础设施做增值的工作。总结起来一句话，降低轨道交通的沉没成本，这是我们在轨道交通建设阶段就要考虑的事情。”蔡昌俊强调。
公开资料显示，目前广州地铁18号线生产检修人员配员可减少16％；在一键开关站、视频巡检等应用上线后，原本需要1个小时完成的人工巡站工作，现在通过智慧摄像头10分钟即可完成。
图注：广州地铁一体化智慧安检
张莉也介绍了北京轨道交通相关的运营经验。例如针对北京轨道交通服务设施冗余配置的情况，开展智能化运行的数字化升级，从票务系统开始试点，人多多开闸机，人少少开闸机，实现了降低能耗和运营成本的两个目的。
安全无小事从流程上改变轨道交通安全应对机制
贾利民强调，像北京、广州这样的超大城市，地铁日均客流量达到千万级，最大的挑战就是来自安全。如此高密度的人员，在移动状态下的聚集，任何意外事件都可能导致非常严重的后果。因此，必须改变应对危机事件的流程。
贾利民认为，通过数字化的手段，运营者可以全面了解设施设备当前所处的状态，是不是超过了安全阈值的评估，如果超过了，系统就会预警，进行采取一定措施，这样就使得地铁运营人员对安全突发状况，从过去被动响应式的“事故驱动”，转向主动式的“预警应对”。
据蔡昌俊介绍，广州地铁已经基本实现了对列车运行的实时安全诊断，比如提前预判机电设备是否会发生故障，实时检测轨道是否处于平顺状态，隧道环境内是否有异物飞入。“我们设定一个阈值，如果显示低于这个阈值，就证明列车运行的平稳性为优。”蔡昌俊介绍道。
广州地铁也会对设备的全生命周期做出长期的预判，判定整个系统是否已经劣化到不能靠简单地维护或者更换配件就能够恢复的，为乘客提供一个切实安全可靠的出行工具。
张莉从票务系统的角度提出了实践的经验，比如北京建立了AFC监视中心系统，从流程上改变了安全事故的应对机制。首先监视中心有一个闸机负荷感知系统，当某一组闸机在短时间内负荷非常高，监视中心大屏要弹出报警，提醒业务人员去关注，其次通过摄像头，与现场站务人员进行信息联动，正确判断现场究竟发生了什么突发事件，导致闸机口的负荷突然增高。
总之，要让业务和技术保持联动的状态，每一次现场有突发事件，都可以具体情况，具体分析，然后迅速做出有效控制和消除安全隐患的解决方案，保证应急处置的高效。
打破壁垒穗腾OS助力粤港澳大湾区
《广东省综合交通运输体系“十四五”发展规划》提出，广东省“十四五”规划建设重大交通基础设施项目总投资预计约为4．6万亿元，其中仅用于轨道交通基础设施建设的投资就达2．2万亿元，占比近一半。届时，广东轨道交通网络将更为密集，“轨道上的大湾区”呼之欲出。
“未来，我们希望将穗腾OS作为大湾区轨道交通统一的数字底座。”蔡昌俊表示，建立实现业务融合和数据融合的平台，才能从根本上打通不同线路间、不同运营主体间的技术与管理方面的壁垒。
对此，施雪松提出，腾讯也在利用大数据融合和地图能力，探索城市交通和高铁的一体化规划，比如通过乘客迁徙规律、实时路况等，为轨道交通行业提供实时的热力分布等信息，助力优化不同方式间的运力供给。
施雪松强调，穗腾OS的本质核心是通过物联、AI、孪生技术等能力，支撑了跨系统的数据融合和全系统的自动化，未来广州地铁的系统想扩容，拓展新的线路，或者需要和城市交通做更好地结合，因此整个系统的可扩充性是非常强的。
