宁波轨道交通5号线一期工程智慧城轨的探索与实践

徐金平 

宁波市轨道交通集团有限公司运营总监 正高级工程  

杨树松 

宁波市轨道交通集团有限公司副总工程师  高级工程师

在新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起的背景下，随着新一代信息技术与城市轨道交通业务融合进程不断加快，融合领域不断拓展，融合程度不断加深，智慧城轨应运而生。2020年3月，中国城市轨道交通协会（以下简称中城轨协会）编制发布《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》（以下简称《智慧城轨发展纲要》），推动行业整体向智慧时代迈进。建设智慧城轨已成为当前行业的发展共识和发展趋势。面对新形势、新任务、新要求，宁波轨道交通以建设浙江省首条全自动运行线路5号线一期为契机，逐步形成具有宁波轨道交通特色的智慧城轨发展蓝图，以智慧城轨建设引领宁波轨道交通高质量发展。

一、规划智慧城轨发展蓝图，构建轨道交通发展新格局。

智慧城轨是交通强国建设的战略突破口，也是未来轨道交通行业的发展方向。宁波轨道交通秉承“提升城市品质，缔造幸福出行”的责任使命，按照“安全、便捷、高效、绿色、经济”的发展目标，以解决轨道交通行业难点痛点为目的，以实际运营需求为导向，编写制定了《宁波轨道交通智慧城轨顶层设计规划》，并于2021年4月顺利通过中城轨协会专家的评审。

《宁波轨道交通智慧城轨顶层设计规划》作为指导宁波轨道交通5号线一期及后续线路智慧城轨建设的纲领性文件，打造了具有宁波特色的“1-3-5-8-N”智慧城轨发展蓝图，通过搭建1个宁波轨道交通云平台，创建智慧乘客服务、智能能源系统、智能列车运行等8大体系，实现N个智慧化应用，统筹推进新兴信息技术与轨道交通业务的深度融合和探索应用。

图1   宁波轨道交通智慧城轨发展规划简图

5号线一期工程智慧城轨建设是宁波轨道交通对智慧城轨发展蓝图的一次实践验证。5号线一期工程是浙江省首条按照GoA4等级开通运营的全自动运行线路，也是由宁波轨道交通自主设计运营场景、自主联调联试、自主组织试运行的首条全国产化线路。在无经验、无指导的情况下，经过科学探索、创新实践，宁波轨道交通打造以服务乘客为核心，集智能列车运行、智慧车站、智能能源系统等技术设施于一体的浙江省第一条智慧城轨示范线路，全面提升系统的智能化、自动化、自主化水平，在初期运营安全评审中受到行业专家高度评价。5号线一期工程的开通运营代表着宁波轨道交通全面迈入5线并行的网络化、数字化、智能化运营新时代。自2021年12月28日开通以来，总体运营良好。

二、建设智能高效的轨道交通，构建智能列车运行新模式。

宁波轨道交通5号线一期工程以全自动运行最高等级GoA4模式开通运营，搭载的全自动驾驶系统由国内厂商自主研发。在满足全自动运行通用功能的基础上，宁波轨道交通创新多项系统功能设计，大幅度提升列车智能化程度、环境感知能力、故障自愈能力，实现设备自主化运行、智能化控制以及高效化精准化的应急处置，打造安全、高效、协同、韧性的轨道交通运行系统。

研究攻克自主驾驶列车运行关键控制技术，采用目前自动化水平最高的GoA4运行模式，实现自动唤醒、自检、自动洗车、自动出库、自动精确停站、自动开关门、自动发车、自动回库、自动休眠、跳跃停车、蠕动、车门/站台门对位隔离、空开自动复位、远程控制等功能，满足108项全自动运行场景应用要求。研究探索了支持全自动运行控制系统的列车障碍物主动探测系统，结合视频、毫米波雷达等多传感技术，实现列车运行前方各种障碍物的主动检测，有效防止列车与人、轨旁障碍物、前方车辆碰撞的危险发生。

研究应用基于移动互联的大数据车辆智能运维技术，覆盖列车牵引系统、辅助电源系统、网络控制系统、空气制动系统、车门系统、空调系统、走行部在线监测系统、弓网在线监测系统等各大系统。在发生异常情况时第一时间进行报警，同时采集、分析运行数据，为检修模式升级提供技术支持。当发生故障时，列车可自动进行故障诊断与自我修复，还可进行远程隔离、远程复位、远程旁路，确保了列车可用性。

全面实现全电子计算机联锁，用电子执行单元取代计算机联锁执行层的采集/驱动板和继电接口电路方案，进一步满足了未来城市轨道交通联锁设备集成度高、安装速度快、维护方便的使用需求。

创新智能调度技术，在5号线一期全自动运行系统基础上，以行车安全为核心，实现包括智能编图、智能列车批处理、智能小交路、智能回库条件识别、火灾智能控制等功能，逐步从传统计划运输向智能运输转变。同时将信号ATS与综合监控系统深度互联，综合监控系统工作站界面集成了信号ATS工作站界面，进一步满足运输计划灵活调整、调度资源有机联动、应急处置科学高效的需要。

三、打造以人为本的轨道交通，构建智慧车站服务新体系。

宁波轨道交通始终贯彻习近平总书记“人民城市人民建，人民城市为人民”的重要理念，把以人民为中心的发展理念贯穿于智慧城轨建设的始终，打造人民的轨道交通。车站作为乘客出行服务的窗口和载体，是智慧城轨中的一个重要智慧节点。宁波轨道交通坚持“以人为本”的价值导向，通过深度挖掘车站服务管理的智能化应用，构建车站内部“人、机、环”的全方位动态感知、系统集成联控、智能分析、提前预判、协同处置及移动化操控的高度自运转模式，逐步实现“提升乘客服务体验，解决一线服务痛点，降低企业服务成本，提高乘客服务效率”的目标。

智慧乘客服务方面，在5号线一期车站打造智慧客服中心，以乘客出行需求为核心，建立新型服务模式，为乘客提供智能票务处理、综合资讯查询、失物招领、智能乘客招援等服务，实现车站服务的自助化、智能化。手机端迭代升级“宁波地铁”APP功能，为乘客提供更为全面的信息服务，且不断尝试增加微信、支付宝免密支付等新功能。构建基于云架构的多线路中央计算机系统（MLC），不断丰富互联网移动支付功能，为乘客出行提供更加多元、更加方便、更加快捷的服务。

车站智慧运行方面，在车站既有综合监控系统平台基础上搭载智慧车站管控系统，深度结合全自动运行，构建“乘客服务”、“运管调度”、“智慧运维”、“智慧客流”等应用，涵盖车站三维图形综合数据展示、全自动运行数据与分析、数据互联互通、智能视频分析、智能环境控制（高效机房）、机房智能巡检机器人及变电所智能化运维等内容，为车站人员提供更智能、更全面、更联动的运营管理，为乘客提供更友好、更实时、更智能的服务体验，为运维管理提供更快捷、更全面、更详细的实时设备现状。同时，将智慧车站综合数据展示屏嵌入IBP盘面内，为运营管理提供更快捷、更全面、更详细的实时车站运营现状，提升车站运营管理工作的及时性和针对性。

图 2   宁波轨道交通智慧城轨管控系统车控室

图 3   宁波轨道交通智慧城轨管控系统人机界面

四、建设绿色低碳的轨道交通，构建智能能源节能新示范。

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和目标，是以习近平总书记为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。城轨交通作为大容量公共交通基础设施，是城市引导承载低碳出行的骨干交通方式。碳达峰、碳中和以及绿色发展事关城轨交通可持续、高质量发展的大局。

为全面贯彻“碳达峰、碳中和”重大战略决策，进一步落实《智慧城轨发展纲要》的建设目标及重点任务，宁波轨道交通在全面总结前期节能技术研究应用经验的基础上，以3号线二期、4号线、5号线一期工程为依托，以节能减排、绿色低碳、智能高效为目标，构建“供用管”一体的综合节能技术创新体系，打造“基于云平台的智能能源系统节能示范工程”，为行业实现更高水平的节能减排，迈向绿色低碳、可持续发展的道路输出“宁波方案”。前阶段，该项目已被中城轨协会正式列为示范工程。

图 4   “基于云平台的智能能源系统节能示范工程”立项技术审查会于2月23日在宁波召开

“基于云平台的智能能源系统节能示范工程”在城市轨道交通行业率先提出打造“供用管”一体的智能能源系统综合节能技术体系。在供能侧，全面采用国内首创的架空接触网结合专用轨回流技术、双向变流牵引供电技术以及地源热泵、光伏发电等绿色新能源技术，从能源输送、能源转换、能源结构等多个角度挖掘节能潜力；在用能侧，研究应用车辆永磁同步牵引技术、车站通风空调全局优化技术、直流集中供电智能照明技术，从车辆牵引系统、车站通风空调系统、照明系统等多系统提升节能降耗水平；在管理侧，研究构建基于云平台、大数据的能源管理系统，以数字化管理手段，实现能源系统的智能化、精细化管理。同时，将形成一套适用于智能能源系统的标准规范，为城市轨道交通建设和运营智能能源系统提供示范和依据。此示范技术将在第三期6、7、8号线建设中全面推广应用，预计运营综合能耗将下降25%。

图 5   专用轨回流供电系统

图6   双向变流牵引供电系统

图 7   车辆永磁同步牵引系统

五、谋划可持续发展的轨道交通，构建城轨治理新格局。

智慧城轨建设不仅仅是技术变革，同时也是组织和管理模式的变革，更是发展理念的变革。为了进一步适应宁波轨道交通智慧城轨发展、数字化改革、多线建设、网络化运营等新形势新挑战，在5号线一期开通运营后，宁波轨道交通主动求变、科学谋划，开展组织架构和治理模式的调整，以打造“轨道交通事业发展的主抓手、现代城市深度经营的主力军、轨道产业生态构建的主平台”为战略目标导向，解决现有组织架构和管理模式中不适应新时代发展需求的问题，进一步强化设计统筹、机电统筹、产业统筹和信息化统筹，建立与智慧城轨相匹配的管理体系，推进运营治理体系和治理能力的现代化，进一步增强宁波轨道交通发展动力活力和可持续发展能力。

智慧城轨建设永远在路上。未来宁波轨道交通将持续发扬“坚韧、善为、创新、求精”的轨道交通精神，不断总结和创新，将“数字化”基因真正融入宁波轨道交通业务支撑和生产运行，在后续第三期建设规划线路上续写智慧城轨的新篇章，打造人民满意、保障有力和国内一流的新一代智慧型宁波轨道交通，为宁波高质量发展建设共同富裕先行市贡献更多的轨道力量。

来源：运营专委员会供稿