智慧车站的数字孪生技术，让运维更加便利

低调务实不张扬，是广州的城市性格。广州孕育出来的广州地铁性格也是类似，属于“默默努力,悄悄拔尖,然后惊艳所有人”的类型。

根据交通运输部发布的2020年城市轨道交通运营数据，在客流强度上，广州再度问鼎全国第一。根据国际地铁协会(CoMET)数据，在全球38家大型地铁中，广州地铁多项主要运营指标位居行业领先，其中运营安全表现、正点率排名连续多年第一。

从无资金、无人才 、无设备、无经验、无技术，到向世界输出“中国标准”。广州地铁的发展史无疑是令人热血沸腾的励志创业史。新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，新的赛道已经开启，广州地铁作为领跑者又会如何开跑？近日在由广州市科学技术协会、广州日报社主办，广州市科学技术普及中心承办第183期广州科普大讲坛上，广州地铁建设的专家解码了广州地铁的创新之道。

广州地铁前行的路：努力实现“一张网、一张票、一串城”

在香港回归前夕， 1997年6月28日上午10时，广州地铁一号线首段正式开通。此时的广州，只是中国第六个开通地铁的城市，前面还有北京、香港、天津、上海、台北。

20多年后，广州地铁通车里程由18.5公里增长至14条线路531公里，增长了约28倍；地铁全年日均客运量由17.2万人次/日增长至2019年的906万人次/日，增长了约50倍以上......

广州地铁网线示意图

广州地铁集团有限公司总工程师室党支部书记袁敏正说，除了客流强度全国第一，运营安全表现、正点率排名连续多年世界第一之外，广州地铁也创造了中国地铁历史上很多唯一。

这些“唯一”含金量十足，比如广州地铁是唯一拥有线路获得国家科技进步奖的地铁公司，是唯一牵头建设国家工程实验室的业主单位，也是唯一拥有城市轨道交通和城际铁路运营资质的业主单位。“广州地铁是具有分量和地位的。地铁企业的成功，也是城市的成功。” 袁敏正说道。

当今，粤港澳大湾区建设热潮澎湃而起。与广州在湾区区域发展中担当核心引擎一样，广州地铁也被赋予了新的使命，它不仅需要解决城市交通问题、引导城市发展，也需要与周边城市的轨道交通实现快速联系，让“轨道上的大湾区”未来更加可期。

在跨城地铁这个领域，广州地铁早在2010年在广佛线已有尝试。广佛线开通10年间，日均客流量从10万人上涨至高峰期的60万人次。未来佛山还有10多条线路将接入广州，全面进入轨道时代。

“我们将以广佛同城化、轨道一体化为样本，继续谋划广州与周边其他城市的互联互通和一体化运营。” 广州地铁集团总工程师室高级工程师王仲林说，未来大湾区的出行就如同一座城市不同区之间的出行一样，轨道1小时可实现都市圈城市中心至周边城市中心区的通达，让大湾区内市民的出行，达到同城化出行的水平，让市民享受湾区内各城市的公共资源，打造轨道上的大湾区，实现真正的湾区一体化。

18、22号线举行接车仪式。这是广州首条时速160公里的市域快线，其中橙色车厢为22号线，22号线有望成为广州和深圳第一条互相“牵手”的地铁线路。

王仲林心中的理想状态是一张网、一张票、一串城，高铁干线、城际铁路、市域铁路、中心城市轨道“四张网”要实现深度融合。这需要体制机制的不断改革，也需要科学技术的持续创新。

王仲林

广州地铁“来时的路”：跟跑到并跑就靠一股狠劲

一切向前走，都不能忘记走过的路。袁敏正说，广州地铁企业成功之路是科技创新之路，一路走来，其中既闪耀着光荣梦想，也蕴藏着艰辛智慧。

袁敏正说，这条科技创新之路分为三个阶段。一是1992年到1999年的“引进、消化吸收、创新”阶段，二是2000年到2010年的“国产化再创新”阶段，三是2011年以后的自主创新解阶段。

上世纪90年代初，广州提出建地铁，可市财政收入一年不到50亿，资金成了首要问题。市政府提出“四个一点”融资方案即政府财政解决一点，国外优息贷款解决一点，政策支持提供一点，银行贷款解决一点。这种“陷入绝境”的办法，在当时却非常奏效。

袁敏正

据袁敏正介绍，广州地铁一号线的建设当时就背负着5.41亿美元的德国政府贷款。德国人开出的条件是，德国人生产设备必须从德国购买。精明的广州人同样给德国人开出条件：你必须要把最先进的设备卖给我们。“人穷志不短，就是这份雄心使得广州地铁最终达到世界先进水平。”他说。

进口机电设备也造成了地铁线路造价过高的现状，每个公里的造价接近7 亿美元。1999年，国家出台了一系列推进国产化的政策法规。广州地铁二号线作为中国第一个轨道交通国产化项目立项。国家发改委的要求是，机电设备国产率不得低于70%。广州也给自己加码，二号线整体水平不得低于一号线。在城市轨道交通国产化起步的阶段，这两个“不得低于”相当于两座大山压在二号线的建设团队上。

事实上，广州地铁二号线在很多方面都实现了突破。比如使用上自主研发的屏蔽门。当时国内使用展台屏蔽门的线路很少，因为每条线的成本要2到3亿元人民币，但是屏蔽门能促使地铁运营实现安全、节能、环保。

广州地铁二号线率先在全国同行中安装地铁屏蔽门系统。

“我们在一号线建设时就特别想用，但是财力不够，只是预留位置。在建设二号线时，广州地铁坚持上屏蔽门，自己找了广州国内企业来做。” 袁敏正说，经过半年实验，国产屏蔽门实现了100万次无故障，最终广州地铁二号线也率先在全国同行中安装地铁屏蔽门系统。

如今，中国盾构机每年出厂台数、拥有量、盾构隧道施工里程，都已经排名世界第一。而中国成为盾构大国，广州的盾构工作同样功不可没。

广州地铁一号线在建设时，有9公里的隧道在城市中心区穿过，只能采用盾构工法来建造，但当时国内在广州这种复杂地质条件下施工没有经验，只能选择国外公司承建。后来二号线建设，也有6个区间需要盾构法来修建。

地铁七号线二期“尝鲜”三模盾构机。

但这次中国人选择自己修建，借助一号线的经验，盾构机核心部件靠进口，设计施工完全靠中国人自己，项目最终如期顺利完成。由于广州的地质条件在全国有典型性和代表性，中国人在广州用盾构法顺利修建地铁隧道，也为国内其他城市带来了信心。在此之后，参与过广州盾构施工的技术人员奔赴全国各个城市，为后来盾构技术的推广与普及奠定了技术与人才基础。

广州地铁二号线最终顺利开通，相比一号线工期缩短一半，国产化率70.21%，每公里造价从一号线的6.6亿元降低到4.8亿元。“广州地铁二号线节能、环保和安全技术集成与应用”项目也获得“2006年度国家科技进步二等奖”。

袁敏正说，通过地铁二号线的建设，广州地铁对中国地铁有三点贡献，一是敢于担当，突破禁区示范作用，二是创建了盾构施工的理论和方法，三是创建了业主、设计方、施工方合作共赢的新局面。

广州地铁“脚下的路”：给地铁装上智慧大脑

从2011年起，广州地铁承担国家863计划重点项目，开展城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术研究。所以早在十年前，广州地铁就开始在列车上安装传感器，研发车地无线传输设备，在地面搭建数据传输中心，开发随时掌握列车状态的智能化系统。

2015年，该科研项目奖如期完成，为中国城市轨道交通发展指明了方向，如今这项成果在全国各地的地铁线路落地。广州地铁也赢来一份大礼包——国家工程实验室建设。

城市轨道交通系统安全与运维保障国家工程实验室。

2016年3月，国家发改委批准由广州地铁集团牵头建设“城市轨道交通系统安全与运维保障国家工程实验室”。如今实验室一期工程已经完成，已成为国家一批重大科技项目的承载平台、成为城轨智能化的试验场。实验室目前正在开展城轨综合检测和主动运维技术的研究，并打造数据实验室，探索数据变成财富的有效路径。

如今实验室旗下广州运达公司研发的项目“列车360度检测系统”已经在广州地铁21号线逐步代替80%的人工检测。

当下的广州地铁正在积极拥抱大数据、云计算、人工智能等前沿技术。他们希望以轨道上的湾区为目标，用互联网思维和技术对传统轨道交通进行重构和再造。

智能运维系统

“我们对智慧地铁展开了思考，致力于打造全时空精准便捷的乘客服务和全景式灵活高效安全的运营管理，满足新时代乘客多元化的服务需求。”广州地铁集团副总工程师俞军燕如此说道。

俞军燕

全时空精准便捷的乘客服务，是让地铁主动与乘客产生更深层次的交流。乘客不必前往地铁站才能知道哪些列车客流大，哪些列车出现的故障，哪一节车厢拥挤哪一节空闲，地铁会通过智慧大脑主动向乘客精准推送相关消息，让乘客提前做好预判。地铁也可以通过人工智能算法，来预测短时间内的客流变化，指引进站乘客安排好时间。

智慧车站综合管理系统

智慧地铁还可以实现人脸识别过闸机，如此便能实现安检和票务的服务充分融合。智慧大脑通过对乘客习惯的分析，推送相关的消费信息和消费渠道。乘客可以在地铁上就完成购物、订餐等行为，下车之后就能立即在轨道交通综合枢纽完成消费行为，实现无缝连接的“都市轻生活。”

全景式安全灵活高效的运营管理，则意味地铁可通过智能运维系统实现在线监测，全天候感知重要设备系统运行情况，这样便可方便地进行维护。

如今这些智慧地铁的应用场景已经在广州塔、天河智慧城示范车站实现。乘客已经可以体验地铁官方app资讯推送、进站电子导向、人性化智能照明、无感票务支付、安检票务一体机、集中式的综合自助服务、一体化无人智能客服中心等等。

未来，广州地铁十三五新线及七号线西延顺德段共 11 条线路的设计和建设，也会将智慧地铁的相关要求在新线中落地实施。广州地铁也将在 2020 年— 2024 年结合既有线大修升级改造工程，逐步实现既有线智慧地铁功能的实施落地工作。

在数代地铁人的努力下，中国地铁已经从跟跑实现并跑。智慧地铁无疑是一场新赛道，前面无路也无人，但广州地铁依然会勇于开拓，继续向前奔跑。

来源：广州日报

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