20195G智慧地铁白皮书.pdf

5G+智慧地铁白皮书（ 2019） 2019 年 10 月 主编单位： 上海市经济和信息化委员会 上海申通地铁集团有限公司 中国电信股份有限公司上海分公司 参编单位： 中国通信服务上海公司 中通服软件科技有限公司 白皮书编制单位 目录 前言 6 第 1 章 智慧地铁发展背景 7 1.1 轨道交通智能化 7 1.2 5G 发展驱动创新应用升级 8 第 2 章 5G 助力地铁运营智慧转型 9 2.1 地铁的智慧需求与挑战 9 2.1.1 运营安全的挑战 9 2.1.2 乘客服务的挑战 9 2.1.3 运维保障的挑战 10 2.2 智慧 +5G 助力地铁运营转型升级 10 2.2.1 运营安全管理 11 2.2.2 车站乘客服务 11 2.2.3 运维保障升级 12 第 3 章 基于 5G 的智慧地铁运营服务体系建设 12 3.1 基于 5G 的地铁智慧运营 12 3.2 三大场景九大应用的总体架构 15 第 4 章 智慧地铁应用场景 16 4.1 智慧运营场景 16 4.1.1 基于大数据的客流态势分析应用 16 4.1.2 基于高清视频的客流疏导应用 17 4.1.3 三站三线联动运能优化应用 18 4.2 智慧服务场景 19 4.2.1 三站三线全 5G 覆盖 19 4.2.2 基于 5G 的客服机器人 19 4.2.3 出行辅助 20 4.3 智慧维保场景 20 4.3.1 5G-AR 辅助车站巡检 20 4.3.2 5G 辅助机器人巡检 21 4.3.3 5G 高带宽车地通信 21 第 5 章 智慧地铁发展建议 22 5.1 网络建设布局建议 22 5.2 数据价值挖掘的建议 22 5.3 产业发展建议 23 第 6 章 智慧地铁未来展望 24 前 言 作为满足城市居民公共出行的重要手段，城市轨道交通具有大容量、集约高效、节能环保等突出优点，是城市智慧交通体系的重要组成， 对城市发展 、居民生活 起着 关键的基础 支撑作用。 近年来，我国城市轨道交通快速发展，在满足人民群众出行需求、 优化城市结构布局、缓解城市交通拥堵、促进经济社会发展等方面发挥了越来越重要的作用。城市轨道交通的运行水平决定着城市公共交通的服务质量，城市轨道交通的运行秩序直接影响大城市社会与经济系统的运行秩序。 随着 2019 年 5G 在我国的正式商用， 5G 网络作为新型基建的底层技术， 为整个信息基础设施 带来 革命性升级 ，给地铁为代表的轨道交通体系智能化转型、海量连接与庞大数据资源带来新的基础能力 。 作为 运营线路 总长 705 公里居世界首位（数据 截至 2018 年 12 月 ）的 上海地铁 ， 在智慧城市的发展背景下也面临着众多新的挑战与智慧升级需求 。 以进博会保障为 5G 智慧 地铁 应用 的实践 契机， 在数据层面，整合 5G 信令、 5G 监控视频、地铁列车监控、票务清分等数据，实现进博会地铁客流感知及预警创新应用；在交互层面， 结合视频对讲、 AR 交互、人员定位等 5G 应用，实现进博会地铁大客流疏导、地铁行车组织、突发事件应急处理等创新应用 ，构建“ 三大场景九大应用” 的智慧地铁运营平台 ，从点到面提升上海地铁智慧运营、智慧服务和智慧维保能力， 探索 全球领先的城市轨道交通运营服务 体系 。 综合而言， 随着智慧城市的发展，互联网、大数据、物联网等新技术的广泛应用， 新一代信息技术驱动下 的智 慧轨交运营将成为智慧城市的 主要 标志之一。基于 5G 网络高带宽技术，打破现有车地通信鸿沟，建立 “ 车 -地、车 -车、人 -车 ” 之间的高速通路，实时采集地铁列车监控和视频数据，将数据分析和计算能力推送到地铁列车，为地铁线路全专业智能运维、地铁列车无人驾驶等创新应用提供支持。 第 1章 智慧地铁发展背景 1.1 轨道交通智能化 中国的轨道交通业自 20 世纪 80 年代开始孕育，随着线路长度，机车数量，客运数量等指 标不断攀升，现已成为世界最大的城市轨道交通建设市场。 目前，中国大陆及港台地区城市轨交运营 规模列世界第一。预计至 2020 年底，我国城 市轨交覆盖城市将由 2005 年的 8 座增加到 45 座，地铁总里程数将逾万公里。 从 2011 年到 2018 年每年新增的运营线路长度如下图所示。 图 1 我国地铁新增运营线路长度 1 在不断增长与建设的背景下，轨道交通作为城市交通的重要组成部分，其智能化是智慧城市、智慧交通的重要组成。 在国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020 年 )中指明， “高速轨道交通系统 ”和 “智能交通管系统 ”是优先主题。轨道交通智能化系统是以电力 /电气化系统、信号 通信系统、以及信息系统为基础的综合平台，是现代轨道交通发展的必然趋势。 1 资料来源： wind，长城证券研究所 图 2 城市轨道交通智能化系统产值构成 2 根据地铁的开通周期， 预计 2019-2021 年将迎来开通潮，智能化系统项目将集中验收 ，智能技术在更大范围的轨道交通线路中应用与普及。 1.2 5G 发展驱动创新应用升级 5G 网络作为新型基建的底层技术，有望带来整个信息基础设施的革命性升级。我们认为 5G 网络和人工智能、云计算、物联网将会构成新的网络基础设施，用于收集和处理海量连接产生的庞大数据资源。 在网络基础设施构建了强有力的平台之后，将会产 生新的海量数据。通过强大的新无线网络，更多的环境数据、政府及企业的运营管理数据、个人及家庭活动数据将得以发掘和输入，为大数据的发展提供丰富原料。 快速增长的数据量将对大数据的分析和应用带来从量变到质变的影响。大数据分析的成果将通过大规模的云服务应用在环境管理、政府和公司运作、个人生活领域，催生出更多的新社会运作模式。 因此， 5G 将驱动未来更加 丰富的 创新 应用趋势。其中，最具潜力 的应用特征有三个：增强型移动宽带 (eMBB)、 超可靠低延迟通信 (URLLC) 和海量机器类通信 (mMTC)。 从本质上讲， eMBB 可提供更加出色的移动 数据连接。这包括使2 资料来源：中商产业信息网，长城证券研究所 用固定无线接入与传统固定宽带竞争。 URLLC 将 在对实时性要求高的医疗、工业、应急指挥等领域发挥关键作用 。在这 些应用中，出色的网络性能可以节约成本并挽救生命。而 mMTC 可使智能电网和智能城 市等应用成为可能。这些应用需要出色的覆盖范围和大量连接能力，拥有改变我们生活方式的潜力。 第 2章 5G 助力 地铁 运营 智慧 转型 总体来看，作为满足城市居民公共出行的重要手段，城市轨道交通渐趋网络化、智能化发展，面对日益增长的大客流，运营安全风险仍在不断提高， 居民的服务 体验需求不断上升， 运营管理 与服务 面临巨大的压力与挑战 。 其中，作为 运营线路 总长 705 公里居世界首位（数据 截至 2018 年 12 月 ）的 上海地铁 ， 在智慧城市的发展背景下也面临着众多新的挑战与智慧升级需求 。 2.1 地铁的 智慧需求与挑战 2.1.1 运营安全的挑战 地铁是由人员、设备、管理和环境组成的一个复合的、多层次的运营安全系统，超大客运量常态化 在不断 考验 车站总体的 安全治理能力。客流不仅冲击重要换乘车站，同时使新线与旧线运能不匹配的矛盾突出。 上海轨道交通路网规模目前已经突破 705 公里，已开通运营的轨道交通线路达 17 条，车站 415 座，庞大的客流量对于车站运营质量也提出了更高的要求。需要考虑如何 借助逐步升级的数字化视频体系，实现广泛、连续、实时、 跨站协同的智慧运营管理。 2.1.2 乘客服务的挑战 在城市化加速、客运压力加大的时代，城市市民不断追求更安全、更便捷、更智慧的交通出行方式，以及个性化服务和丰富的多元性乘坐体验。 乘客在轨道交通出行的过程中，依然会存在移动互联网需求，而且移动互联网的需求会与当前技术的发展保持同步，可能会涉及视频点播 /直播、视频通话、视频会议、视频监控等大视频业务。需要考虑在轨道交通人员密集环境下，特别是乘客在列车车厢内，如何满足公众移动通信的需求。 2.1.3 运维保障的挑战 随着国内城市轨道交通的飞速发展及客流量的增加，也暴露了设备运行强度大、维保人员工作量增加、夜间维护 窗口时间较短等一系列问题，对当前运营设备维保工作提出了更高的要求与挑战。据不完全统计，目前国内车辆维修平均人车比为 0.6。 以上海地铁为例， 由于其 超大规模、车辆数量激增、运营时间延长、运维压力增大等因素， 同时建设时序长（新线不断开通，老线已进入大量更新、改造）以及长期的高负荷运行， 迫切需要通过采用新的技术手段，改进运营管理的水平，提高运营列车可用度。 因此， 以智能运维建设为抓手， 综合 先进的自动化控制技术、智能化分析技术和系统集成技术，改造并提升传统车站监控系统的技术能级， 激活更多的地铁信息数据连接能力，同时还 能提升智能地铁数据分析与决策能力 。 从而有效降低人工服务和人工操作的频次，全面提高车站客运管理能力、车站设备管理能力和车站人员管理能力， 使 实现车站运营管理模式的变革，进而摆脱传统管理模式的束缚 、 提升车站运营管理水平，体现智能运维建设对轨道交通系统的促进作用和运营管理水平的拉动效应，推进智慧地铁产业的形成和加速发展。 2.2 智慧 +5G 助力地铁运营转型升级 因此，综合来看 地铁及车站的运营、服务与保障具有客流量大、数据并发高、跨站点协同、实时性要求高、数据分析复杂等特征与挑战。以 5G 为代表的新一代信息技术的融合与应用，是未来轨道交通发展、应对特大城市公共交通运营保障需求的重要手段。