顧正宜

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 上海， 200070∥高級工程師)

當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信等先進(jìn)信息技術(shù)已成為國家新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(以下簡稱“新基建”)的熱點(diǎn)研究方向。城市軌道交通結(jié)合新基建的技術(shù)特點(diǎn)，融合自身運(yùn)營維護(hù)需求，開展模式創(chuàng)新，這是目前全國各地城市軌道交通運(yùn)維創(chuàng)新的重要路線。基于全國各地的實(shí)踐案例和發(fā)展思路，本文就當(dāng)前新基建體系支撐下城市軌道交通運(yùn)維模式總體創(chuàng)新趨勢及體會做一些分析及分享。

1 政策、態(tài)勢及企業(yè)現(xiàn)狀

2017年，習(xí)近平總書記在中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會的報(bào)告中提出：貫徹新發(fā)展理念，深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，尤其要加強(qiáng)鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。2020年，國家發(fā)展和改革委員會再次解讀新基建時(shí)提出：以5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計(jì)算等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心等為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施，要支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型升級。2020年，中國城市軌道交通協(xié)會頒布的《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》中提出了“交通強(qiáng)國，城軌擔(dān)當(dāng)”的發(fā)展理念。顯然，基于新興信息技術(shù)賦能傳統(tǒng)交通基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是在城市軌道交通領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用落地，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，是行業(yè)、地區(qū)乃至國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型的總體趨勢。

但與此同時(shí)，也應(yīng)看到城市軌道交通企業(yè)的運(yùn)營現(xiàn)狀特點(diǎn)：一是企業(yè)營收相對單一。2019年全國平均運(yùn)營收支比為72.7%，同時(shí)非票務(wù)收入比重偏低。二是部分地區(qū)的線路實(shí)際開通后，客流與預(yù)期有較大偏差，導(dǎo)致運(yùn)營成本壓力較大，政府各項(xiàng)補(bǔ)貼成為企業(yè)運(yùn)營收入的重要來源。三是成本構(gòu)成中與人工相關(guān)的成本支出占比較大，約占50%左右；電力能源消耗成本占比也要在10%以上。四是隨著線網(wǎng)規(guī)模化、運(yùn)營長期化后，設(shè)備系統(tǒng)的大修更新改造費(fèi)用將逐漸成為企業(yè)(特別是開通運(yùn)營10～20年的城市軌道交通企業(yè))開支中不可忽視的重要部分。五是企業(yè)債務(wù)負(fù)擔(dān)隨著線網(wǎng)擴(kuò)張而不斷增加，特別是當(dāng)實(shí)際客流與預(yù)期不符時(shí)尤甚。

綜上所述，城市軌道交通企業(yè)在承擔(dān)社會公共運(yùn)輸服務(wù)職責(zé)時(shí)，如何保證企業(yè)自身的良性可持續(xù)發(fā)展是其關(guān)鍵。因此，切實(shí)改善支出成本比例，優(yōu)化企業(yè)組織架構(gòu)，降低能源消耗，改良設(shè)備、裝備，以及創(chuàng)新的運(yùn)營維護(hù)體系等，是其重要方面。對于新基建作為技術(shù)手段如何賦能城市軌道交通產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效，結(jié)合國家部委、行業(yè)協(xié)會的宏觀理念進(jìn)行信息化創(chuàng)新，是近幾年各地城市軌道交通企業(yè)研究的熱點(diǎn)及焦點(diǎn)。

2 新型運(yùn)維體系建設(shè)原則

1) 確保優(yōu)先滿足公交通勤服務(wù)質(zhì)量前提下，著力優(yōu)化運(yùn)維成本。2019年，國務(wù)院頒布的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》提出“全國123出行交通圈”概念，要求確保都市區(qū)1 h，都市圈2 h通勤保證。這是城市軌道交通合理存在的首要前提。探索靈活、柔性的行車組織方式，有助于在保障乘客通勤體驗(yàn)時(shí)，優(yōu)化整體運(yùn)營成本，逼近最優(yōu)運(yùn)行效率。相對2 h及以上中長途運(yùn)輸場景對交通工具乘坐舒適性的要求，短途運(yùn)輸乘客對車次頻率、準(zhǔn)點(diǎn)率更為敏感，因此提供標(biāo)準(zhǔn)化、無差別群體運(yùn)輸服務(wù)是可以接受的。

2) 凝煉聚焦與運(yùn)輸服務(wù)強(qiáng)相關(guān)的功能需求，有助于提升運(yùn)輸效率的功能，因此是值得強(qiáng)化和研究創(chuàng)新的。具體來說，主要分為外部需求和內(nèi)部需求兩類。外部需求聚焦與乘客出行關(guān)聯(lián)度較高的業(yè)務(wù)，如購票、安檢、過閘、換乘等體驗(yàn)及效率優(yōu)化，著力提升運(yùn)輸效率，強(qiáng)化公共運(yùn)輸?shù)纳鐣б婕靶实暮诵膬r(jià)值，可以進(jìn)一步吸引客流來正向反饋以提升企業(yè)營收。內(nèi)部需求著力于：優(yōu)化企業(yè)管理，減少組織內(nèi)耗；提升服務(wù)品質(zhì)，優(yōu)化修程修制；賦能狀態(tài)預(yù)測維修模式，提高應(yīng)急搶修反應(yīng)速度等措施。

3 新基建支撐體系下城市軌道交通運(yùn)維模式若干問題探討

3.1 基于核心業(yè)務(wù)導(dǎo)向的系統(tǒng)創(chuàng)新路線

應(yīng)當(dāng)持續(xù)探索強(qiáng)化城市軌道交通的通勤運(yùn)輸優(yōu)勢，最大化其社會公共屬性收益，包括：① 提供面向乘客的承運(yùn)便利性。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)、5G通信、人工智能生物識別、智能識別算法，賦能傳統(tǒng)業(yè)務(wù)提升效率，提供跨地區(qū)票務(wù)清分結(jié)算、線上線下快速購票、安檢互信和快速進(jìn)站模式，提升用戶服務(wù)品質(zhì)。② 優(yōu)化換乘方式。通過手機(jī)終端感知、客流圖像采集、票務(wù)過閘信息等方式，對車站實(shí)時(shí)客流進(jìn)行采集，當(dāng)累積一定周期的大數(shù)據(jù)后，利用算法模型即可優(yōu)化車站客流組織流線，以及大客流預(yù)警功能，提升車站及車輛運(yùn)轉(zhuǎn)組織效率。

3.2 基于成本導(dǎo)向的系統(tǒng)創(chuàng)新路線

城市軌道交通企業(yè)具有部分事業(yè)單位屬性，但本質(zhì)上還是企業(yè)，需要確保組織可持續(xù)發(fā)展。雖然當(dāng)前普遍采用政府補(bǔ)貼等方式對城市軌道交通企業(yè)進(jìn)行輸血，但這也取決于當(dāng)?shù)卣呢?cái)政實(shí)力。2018年，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見》中再次強(qiáng)調(diào)了城市軌道交通建設(shè)的科學(xué)性，也從一個(gè)側(cè)面反映出政府對公共項(xiàng)目債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的控制。那么對于新建和改建城市軌道交通項(xiàng)目，利用新基建技術(shù)賦能，降低人工投入、節(jié)能減排、預(yù)測維護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)維成本的有效控制，是實(shí)現(xiàn)城市軌道交通企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要切入點(diǎn)。

3.3 創(chuàng)新場景探索

1) 基于信用快速安檢創(chuàng)新。當(dāng)前，城市軌道交通運(yùn)輸中一個(gè)較為普遍的矛盾是客流高效進(jìn)站乘車與繁瑣安檢程序之間的矛盾。在國家建立完善社會信用體系的總體背景和指導(dǎo)思想下，探索以城市多維度大數(shù)據(jù)分析為支撐的乘客綜合評價(jià)體系；同時(shí)，配以快速分流、可信免檢進(jìn)站模式，以信用評估為支撐，以實(shí)名購票驗(yàn)證為措施，探索快速進(jìn)站的新管理模式，在有效提升客流速度的同時(shí)保障運(yùn)營安全，同時(shí)兼顧降低運(yùn)營成本。這是利用信息化大數(shù)據(jù)優(yōu)勢的一個(gè)重要場景。

2) 應(yīng)急搶險(xiǎn)駐點(diǎn)評估創(chuàng)新。當(dāng)城市軌道交通出現(xiàn)故障、事故或?yàn)?zāi)害時(shí)，局部阻塞造成的蝴蝶效應(yīng)將會波及社會正常秩序，因此，快速反應(yīng)、排障恢復(fù)是城市軌道交通企業(yè)的重要責(zé)任。特別是在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營趨勢下，當(dāng)城市軌道交通企業(yè)維護(hù)保障資源有限時(shí)，駐點(diǎn)的選取、倉庫配件數(shù)量及種類、人員配比將變得尤為重要。因此需要基于災(zāi)害事故的重要性、發(fā)生概率、人員車輛實(shí)際到場的時(shí)間、不同類型故障恢復(fù)時(shí)間等多維數(shù)據(jù)的采集、分析，以科學(xué)的算法模型進(jìn)行分析并提供咨詢意見，將駐勤保障點(diǎn)優(yōu)化至最佳地理位置，為城市軌道交通排障快速恢復(fù)提供有效支撐，將社會通行秩序影響降至最低。

3) 車站運(yùn)營管理創(chuàng)新。通過基于BIM(建筑信息模型)建模的數(shù)字孿生技術(shù)，以及車站風(fēng)、水、電、電扶梯等各類設(shè)備的智能化、信息化數(shù)據(jù)采集和控制，實(shí)現(xiàn)基于大客流、啟用/關(guān)閉車站、災(zāi)害處置疏散等場景的動態(tài)可調(diào)節(jié)精細(xì)化控制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場機(jī)電系統(tǒng)一體化協(xié)同動作，實(shí)現(xiàn)時(shí)滯性系統(tǒng)(如通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng))的低時(shí)延輸出；在顯著改善車站環(huán)境的同時(shí)，簡化工作人員的操作復(fù)雜度，降低從業(yè)人員專業(yè)門檻；同時(shí)，以人工智能、雙驅(qū)算法來輔助決策及精細(xì)動作，提高整體運(yùn)營水平，甚至在將來實(shí)現(xiàn)無人化、少人化車站管理。

4) 機(jī)電設(shè)備維護(hù)創(chuàng)新。機(jī)電設(shè)備運(yùn)維很大程度上依賴于修程修制的規(guī)定和維護(hù)人員的長期經(jīng)驗(yàn)及主觀評估。當(dāng)然，這些方法經(jīng)過驗(yàn)證顯示基本可行。但是，隨著城市軌道交通規(guī)?；l(fā)展，維護(hù)人員的需求缺口極速擴(kuò)大，人員素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)難以穩(wěn)定保障；同時(shí)新設(shè)備、新型號的迭代更新僅依賴經(jīng)驗(yàn)和既有章程已很難適應(yīng)當(dāng)前城市軌道交通企業(yè)對系統(tǒng)設(shè)備的持續(xù)高質(zhì)量運(yùn)行要求。為此，當(dāng)前基于設(shè)備特征數(shù)據(jù)采集、分析的運(yùn)維創(chuàng)新模式應(yīng)運(yùn)而生，例如基于圖像識別的自動化巡檢設(shè)備、基于傳感器采集的“物理+數(shù)據(jù)”雙驅(qū)模型預(yù)測維護(hù)等的應(yīng)用，都能很大程度提高和改善運(yùn)維水平。但當(dāng)前創(chuàng)新試點(diǎn)還是以數(shù)據(jù)積累、算法優(yōu)化為主，還需要較長時(shí)間的數(shù)據(jù)積累對算法及結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

5) 車輛裝備運(yùn)維創(chuàng)新。城市軌道交通電客列車作為城市軌道交通的核心資產(chǎn)，是整體運(yùn)輸服務(wù)的主力，也是能源消耗、運(yùn)維保障成本的主要組成部分。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)信息采集、大數(shù)據(jù)云、人工智能算法支撐的車輛修程修制創(chuàng)新在幾大車輛制造企業(yè)的推動下，預(yù)測修、狀態(tài)修的模式不斷得到驗(yàn)證改良。有數(shù)據(jù)表明，中國國家鐵路集團(tuán)有限公式在2020年對動車組、機(jī)車車輛實(shí)施的修程修制實(shí)施的改革，使全年動車組高級修方面支出減少120億元，在機(jī)車車輛大修方面支出減少160億元，在貨車維修方面支出減少18億元左右，能夠?yàn)檎w運(yùn)維成本優(yōu)化做出較大貢獻(xiàn)。

3.4 新基建云架構(gòu)體系建設(shè)實(shí)踐及未來走向

3.4.1 當(dāng)前實(shí)踐現(xiàn)狀

在中國城市軌道交通協(xié)會的倡導(dǎo)下，基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)的“城軌云”架構(gòu)體系在全國各地開展了部分試點(diǎn)創(chuàng)新，不斷探索以業(yè)務(wù)融合為方向的云架構(gòu)體系，同時(shí)各類專業(yè)云方案也在不斷試點(diǎn)和驗(yàn)證中。云架構(gòu)方案的概念和理念也在各方共同推動下不斷得到修正和優(yōu)化。

但是，也應(yīng)看到，當(dāng)前方案的著力點(diǎn)是以服務(wù)器虛擬化為側(cè)重點(diǎn)，提供以IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的云架構(gòu)服務(wù)模式)層應(yīng)用軟件運(yùn)行環(huán)境為交付條件的綜合生產(chǎn)業(yè)務(wù)云技術(shù)架構(gòu)。業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間的接口并沒有完全突破原業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)體系。筆者認(rèn)為“虛擬煙囪化”可能依然存在。而為了實(shí)現(xiàn)虛擬資源池化所搭建的數(shù)據(jù)中心機(jī)房、大帶寬傳輸系統(tǒng)、服務(wù)存儲陣列設(shè)備及異地容災(zāi)措施的投入所換來的價(jià)值并未完全釋放。另一方面，云架構(gòu)化伴隨帶來的“隱形中間層”，為管理分工、權(quán)責(zé)劃分、運(yùn)維界面等非技術(shù)層面的管理問題，提出了需要進(jìn)一步完善解決的方向。

3.4.2 未來走向

當(dāng)前云架構(gòu)主流方案在信息化基礎(chǔ)設(shè)施，如數(shù)據(jù)中心機(jī)房、服務(wù)器集群、傳輸網(wǎng)絡(luò)、虛擬化等方面，已經(jīng)形成了行業(yè)基本共識和成套體系方案，但是對新基建所涉及的價(jià)值創(chuàng)造方面，尚具有進(jìn)一步提升和挖掘的潛力。主要體現(xiàn)在：

1) 大數(shù)據(jù)云平臺的最終運(yùn)用目標(biāo)：新基建倡導(dǎo)的新興信息技術(shù)，助力的是宏觀的、整體的應(yīng)用，至少是城市級的數(shù)據(jù)應(yīng)用，而局部、微觀、短期的數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新并非其優(yōu)勢。數(shù)字化改革的目的是通過海量數(shù)據(jù)提供宏觀信息及決策，提升服務(wù)品質(zhì)，優(yōu)化企業(yè)運(yùn)營效率，以及網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)?；瘧B(tài)勢下的成本控制。目前基于“城軌云”的應(yīng)用實(shí)踐案例由于實(shí)踐時(shí)間尚短，在切實(shí)提質(zhì)增效上還在持續(xù)探索和驗(yàn)證。

2) 數(shù)據(jù)中臺/平臺化：當(dāng)前各種數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用場景實(shí)踐的開展，尚未形成一個(gè)有機(jī)整體，工務(wù)、通號、供電、車輛等業(yè)務(wù)板塊自成體系的態(tài)勢還較為顯著(這也和企業(yè)組織架構(gòu)有關(guān))。通過對生產(chǎn)系統(tǒng)、辦公管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、篩選和結(jié)構(gòu)化，形成業(yè)務(wù)體系、數(shù)據(jù)體系對接的平臺/中臺化PaaS(平臺即服務(wù)的云架構(gòu)服務(wù)模式)體系，通過大數(shù)據(jù)挖掘及人工智能訓(xùn)練來為上層運(yùn)營、維護(hù)、管理等業(yè)務(wù)開發(fā)提供宏觀決策支撐，或?qū)⒊蔀槲磥頂?shù)字運(yùn)維價(jià)值化的一個(gè)方向。

相對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新開發(fā)的敏捷性，城市軌道交通業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性特點(diǎn)更吻合中臺/平臺化架構(gòu)體系。但是中臺/平臺化的開發(fā)部署需要更多基于當(dāng)?shù)仄髽I(yè)運(yùn)營管理的精細(xì)化進(jìn)行開發(fā)。這往往是核心難點(diǎn)所在。

當(dāng)前對云架構(gòu)下大數(shù)據(jù)的價(jià)值運(yùn)用開發(fā)尚未完全體現(xiàn)。這一方面是云平臺技術(shù)企業(yè)對城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)業(yè)務(wù)這一細(xì)分專業(yè)領(lǐng)域認(rèn)知較為有限，另一方面是城市軌道交通企業(yè)對基于云平臺的業(yè)務(wù)管理優(yōu)勢還在逐步認(rèn)知和探索的過程中。因此，基于諸方建立共識認(rèn)知后的整體大數(shù)據(jù)云價(jià)值體系的閉環(huán)構(gòu)建才是關(guān)鍵。

3.5 規(guī)劃、設(shè)計(jì)及咨詢的定位

設(shè)計(jì)、咨詢從業(yè)人員是數(shù)字化、智能化運(yùn)維應(yīng)用價(jià)值目標(biāo)認(rèn)知以及新基建信息技術(shù)理解的雙重交匯點(diǎn)，是城市軌道交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)、咨詢從業(yè)人員的服務(wù)價(jià)值，就是成為城市軌道交通企業(yè)和信息化供應(yīng)商之間的橋梁，既了解一定的業(yè)務(wù)流程，也同時(shí)兼顧一定的技術(shù)能力。他們應(yīng)以復(fù)合型、綜合型人才服務(wù)進(jìn)行服務(wù)輸出，方能提出最合理的方案。

城市軌道交通運(yùn)維方案，是結(jié)合當(dāng)?shù)仄髽I(yè)特點(diǎn)的長期定制化服務(wù)，其設(shè)計(jì)、咨詢?nèi)藛T應(yīng)具備歸納需求、提煉標(biāo)準(zhǔn)、整合業(yè)務(wù)、建立場景的綜合梳理策劃能力，為企業(yè)提供頂層、長期、宏觀數(shù)字化運(yùn)營解決方案，起到承上啟下、內(nèi)外融通的作用。當(dāng)前具備這樣能力的信息化咨詢、設(shè)計(jì)人才還比較稀缺，尚需要挖掘和培養(yǎng)。

4 結(jié)語

在當(dāng)前國家、社會、城市的數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體趨勢下，如何運(yùn)用新基建信息技術(shù)，切實(shí)提高城市軌道交通運(yùn)行及維護(hù)體系的效率，是重要課題。當(dāng)下的很多創(chuàng)新實(shí)踐在節(jié)能、預(yù)測維修、高效運(yùn)行等業(yè)務(wù)場景方面做了很多有益的嘗試，取得了一定的進(jìn)展。但筆者認(rèn)為：技術(shù)架構(gòu)已不是當(dāng)前首要關(guān)鍵因素，更重要的是跨專業(yè)、體系化、宏觀級的策劃和管理思路和理念。這是新基建體系支撐下城市軌道交通企業(yè)精細(xì)化管理和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。