2020版首都智慧地铁发展白皮书.pdf

首都智慧地铁发展白皮书 指导审核组 贾利民 北京交通大学 教授 仲建华 中国城市轨道交通协会专家和学术委员会 执行 副主任 刘 建 北京市地铁运营有限公司 原副总经理 战明辉 北京轨道交通指挥中心 原 主任 唐 涛 轨道交通控制与安全国家重点实验室 主任 曹 冲 中国卫星导航定位协会 首席科学家 龚 明 中车研究院 院长 李 平 中国铁道科学研究院 研究员 孙壮志 北京市交通委员会设备设施监管处 原处长 郜春海 交控科技股份有限公司 董事长 孙帮成 中车研究院 副院长 报告编写组 谢正光、徐会杰、楚柏青、魏运、李宇杰、白文飞、寇 淋淋 、王艳辉、于 力 明、 张迪、 蔺陆洲、 李明华、卢恺、豆飞、李莉、方薇、张文强、 陈文、 代伟 首都智慧地铁发展白皮书 前言 当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革蓬勃 发展 ， 正推动着人类社会向智慧时代迈进。与此同时，随着经济社会发展，我国已转向 高质量发展阶段 。 在此背景下， 作为“新基建”重点建设领域之一、城市交通大 动脉的地铁，正在 面临着一次全新的变革与挑战 。 首都地铁作为我国地铁 的 发展摇篮和 行业龙头， 经过半个世纪的发展，取得 了令世界瞩目的成就 ，已发展成为超大 规模的 城市轨道交通系统，运营综合实力 达到“国内领先、世界一流”水平，实现由“跟跑” 向 “并跑” 的转变 。 进入新 时代和新阶段，首都地铁在 支撑 交通 与 城市现代化 ， 服务首都功能实现和市民出 行，实现高质量发展的过程中面临着更高的要求。 一方面， 交通强国 战略和习近 平总书记的 重要 指示对 首都地铁发展提出了更高要求 ， 要 继续大力发展轨道交通， 构建综合、绿色、安全、智能的立体化现代化城市交通系统，始终保持国际最先 进水平，打造现代化国际大都市 。另一方面， 首都 “四个中心”城市战略定位 和 现代化 发展 对首都地铁 也 提出了 新 要求 。同时， 市民 对首都地铁的 交通需求 已从 “走得了”向“走得好” 转变 ， 人民群众对安全、效率、舒适、经济、个性化和 定制化的 需求 越来越高，单纯的安全可达、方便快捷已难以满足出行需求，出行 品质正成为乘客关注的重点。 上述 挑战和 要求 需要 首都地铁 转变传统发展模式，建 立一套 满足首都城市和 经济社会发展 的地铁运营 新 模式 。 而 新技术发展及其在 城市轨道交通 行业的应用 ， 为地铁的 网络化、数字化、信息化和智能化转型发展 提供了有力支撑 ， 也 使得 智 慧地铁成为行业热点与趋势 。 在此背景下， 综合运用新的思想 、 理念 和技术 发展 首都智慧地铁，构建 首都 地铁运营新模式， 实现 “ 提质、 降本 、 增效 、节能 ” 和 高质量创新发展 成为必然选择 ， 这也是 北京地铁牢牢把握交通“先行官”定位， 深入贯彻习近平总书记对北京重要讲话精神，践行交通强国战略、落实首都战略 定位，推进首都地铁高质量发展，满足市民美好出行 需求 的重要举措。 为有序推进首都智慧地铁建设，北京市地铁运营有限公司 联合国内多家行业 优势单位，开展了 智慧地铁 研究并编制形成了 首都智慧地铁发展白皮书（ 2020 版），在分析 北京地铁面临的新形势、新挑战，以及智慧 化 建设需求 的基础上， 提出了对智慧地铁的认识与理解，明确了首都智慧地铁的建设思路与目标， 构建 了以 智慧 客服 、 智慧 运行、 智慧维护 和 智慧 管理为核心业务的 顶层设计与 功能规 划 ，并确定了发展路线与重点工作任务，提出了 首都智慧地铁高质量发展指标体 系 和保障措施 ， 以此作为指导首都智慧地铁 发展 的纲领性文件，以实现首都智慧 地铁的高质量发展。 首都智慧地铁发展白皮书 I 目 录 上篇：探路 . 1 首都智慧地铁发展背景与使命 . 1 1 首都智慧地铁发展背景 . 2 1.1 发展历程与基础 . 2 1.2 发展特点与需求 . 4 2 新时代新要求新使命 . 6 2.1 国家战略支撑 . 6 2.2 首都发展要求 . 7 2.3 人民 出行需求 . 8 2.4 行业发展指向 . 9 2.5 技术发展驱动 . 9 2.6 新机遇新使命 . 9 中篇：拓路 . 11 开拓新时代首都地铁运营新模式 . 11 3 智慧地铁的理解与认识 . 12 3.1 智慧地铁内涵与理解 . 12 3.2 智慧地铁特征与定义 . 12 3.3 智慧地铁演化与等级 . 14 4、首都智慧地铁建设思路与目标 . 16 4.1 总体思路 . 16 4.2 基本原则 . 16 4.3 建设目标 . 17 5 首都智慧地铁顶层设计与规划 . 20 5.1 业务需求分析 . 20 5.2 业务功能规划 . 24 5.3 系统架构体系 . 30 下篇：引路 . 35 引领轨道交通行业高质量发展 . 35 6 首都智慧地铁发展路线 . 36 6.1 总体实施路径 . 36 6.2 重点工作任务 . 37 6.4 首都智慧地铁高质量发展指标体系 . 40 7 首都智慧地铁保障体系 . 42 首都智慧地铁发展白皮书 II 7.1 制度保障 . 42 7.2 组织保障 . 42 7.3 技术保障 . 43 7.4 人才保障 . 44 结束语 . 46 首都智慧地铁 发展 白皮书 1 上篇：探路 首都智慧地铁发展背景与使命 首都智慧地铁 发展 白皮书 2 1 首都智慧地铁 发展背景 随着 新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起， 新一代信息技术 与各行业技术的 融合进程不断加快，融合领域不断扩展，融合程度不断加深，不仅使得各行业的 信息化水平得到极大提升， 其强大的渗透力、带动力和技术创新力还对传统行业 的发展形态、发展理念、发展模式和运营模式产生了重大影响 。 信息资源 与技术 日益成为至关重要的生产要素 和生产力 ，生产关系 也在不断变革， 尤其以物联网、 大数据、云计算、人工智能、 北斗、 5G 等为代表的 新一代智能技术的产生与发 展，正推动人类社会在农业时代、工业时代、信息时代后向智慧时代迈进， “智 慧化”浪潮蓬勃兴起，方兴未艾，智慧城市、智慧交通等层出不穷 。 在此环境下， 作为 “新基建”重点建设领域之一 、 城市交通大动脉的 轨道交通 ， 将新一代 智慧 技术引入 地铁 ， 构建运营新模式 ， 打造更加安全 可靠 、便捷舒适、经济 高效、 绿 色 节能 的地铁系统 已成为发展共识， 智慧地铁应运而生。 1.1 发展 历程与 基础 北京 地铁作为我国地铁的 起源 ，从 1953 年 11 月 开始筹备规划， 1969 年 10 月正式运营 通车 ， 直到今天 半个多世纪的时间，历经“ 战备 为主 ， 兼顾交通， 从 无到有（ 1953-1969 年） ” 、“体制改革，管理升级 ，从军到民 （ 1970-1999 年）”、 “ 备战 奥运 ，快速发展 ，从小到大（ 2000-2008 年）”、“文化创新， 六型地铁， 从 大到优（ 2009-2020）”四个阶段的发展， 在运营规模、产业链条、技术装备、运 营管理等方面取得多项成就 ， 已发展成为超大城市轨道交通系统， 在最新的国际 地铁协会 CoMET KPI 指标综合排名第 4 位， 运营综合实力达到“国内领先、世 界一流”水平 ，实现由“跟跑”变为“并跑” 。 图 1.1 北京地铁发展历程 首都智慧地铁发展白皮书 3 （ 1） 运营规模 领先 ， 网络化格局显著 截至 2019 年底，北京已建成开通城市轨道交通线路 23 条，运营里程达 698.6 公里，车站 405 座，运营里程世界第二，是唯一具有两条独立运营环线的城市； 客运量达到 39.5 亿人次，日均客运量达 1035 万人次， 排名世界第一， 占公共交 通总运量的 55.6%，成为 首都 交通大动脉 ； 形成了地铁、中低速磁浮、现代有轨 电车等适用不同交通需求的多层次、 多 等级、多制式并存的城市轨道交通系统体 系， 运营网络化效应凸显， 为建立 “四网融合” ，实现基础设施、运输服务、行 业管理的互联互通 提供了基础 。 图 1.2 2019 年 世界城市地铁年客运量对比 （ 2） 产业 布局完善，行业领军作用凸显 通过不断创新体制机制，在投融资、规划设计、建设施工、运营管理等地铁 全寿命周期形成了多元化的竞争主体及专业化管理格局；建立了包括中国第一家 地铁技术学校在内专业化的人才培养基地，孵化了包括地铁车辆装备有限公司和 运营技术咨询公司等专业化的技术装备和咨询服务企业，构建了完整的产业链条， 实现了专业技术人才输出，服务行业发展，领军作用凸显。 （ 3） 技术装备 领跑 ，填补国 内多项空白 依托完备的产业链条和丰富的人才资源，北京地铁在车辆装备、 列控系统、 技术改造 等方面均实现了自主创新的技术突破 。自主研发的 VVVF 列车牵引系 统在房 山线成功运行，开创了车辆装备国产化自主创新之路；自主研发的 CBTC 信号系统在亦庄线开通 运用 ，燕房线成为中国首条自主研发的全自动运行地铁线 路，标志着我国成为世界上第 4 个成功掌握列控核心技术和全自动驾驶（ FAO） 系统技术的国家；技术改造方面，创造了新线开通、既有线运营、老线改造同步 进行，边开通边运营边改造的“北京地铁模式”，开创了不间断运营实施改造的 成功范例。 （ 4） 运营管理 创新 ， 治理服务水平一流 通过实施“平安型、人文型、高效型、节约型、法治型、创新型”的六型地 首都智慧地铁发展白皮书 4 铁战略，构建了“人、机、环、管”四大要素和“治、控、救”三道防线组成的 “矩阵式”安全管控体系，安全可靠性指标始终保持世界领先水平；建立了以人 为本的服务理念，服务能力和品质不断提升，服务水平达到世界一流水准；创新 了 行车组织方式， 实施超 常 超强运行图，最小行车间隔实现 1 分 45 秒 ， 达到世 界一流水平； 树立了“节约、高效、共赢”的效益理念，践行“降本增效”措施， 牵引单耗、乘客人公里用电等能耗指标连续保持世界领先水平； 坚持依法治企和 依法治“线”并重，着力推进法治和德治相结合；不断强化研发体制机制创新， 完善了以应用为导向、 “用产学研”紧密结合的研发创新体系 ，创新了维修管理 模式、乘务制式、行车组织方式、车站客流组织方案、票制票价，网络化故障抢 修体系等内容，网络化运营水平得到显著提升。 1.2 发展 特点 与 需求 城市轨道交通是城市发展的产物，也是城市发展 和现代化 的重要支撑。城轨 交通与城市发展始终相辅相成。北京作为首都 和超大型城市 ，是全国的政治中心、 文化中心、国际交往中心、科技创新中心 ， 对于其他城市，具有 安全 服务 保障要 求高、国家重大活动多、 支撑国家和区域发展责任重 ，以及 示范引领作用强等 明 显 特点。 作为首都城市交通大动脉 ， 北京地铁 伴随 着首都城市的发展， 已成为超大城 市轨道交通系统， 北京特殊的城市战略定位 和特点， 使得 北京超大城轨系统 在支 撑首都 现代化 发展和 服务首都功能建设 的过程中， 呈现出“超长 、 超复杂、超强、 超高”等特点。 “超长”体现在北京地铁建设跨度时间长、线网运营里程长、乘客平均运距 长 等；“超复杂”体现在运营场景复杂、客流特征复杂、运行交路复杂等 运输组 织 超 复杂 ；“超强”体现在客流短时冲击强、设备服役负荷强、列车运行措施强 等 系统荷载超强 ；“超高”体现在安全保障要求高、乘客服务需求高、 企业运营 成本高等。 上述特点也为北京地铁的 进一步的高质量 发展 带来诸多难题。 （ 1）安全管控闭环难 。 网络化运营条件下，北京地铁系统的 巨量设备设施、 高密度强随机客流、难以预测的人因要素、动态的风险要素耦合关系 以及 复杂的 风险传播路径等 因素 ， 导致 风险要素 提前感知、预判、预测和预警 能力不足 ，异 常情况依赖被动接报，主动防控 能力有待提升 ， 难以实现运营安全“知 -辨 -治 - 控 -救”的闭环管理，容易造成“小故障、大影响”。 （ 2）系统运行协同难 。 由于传统 线路 “一线一中心”的设计建设模式，不 同专业系统的烟囱式分散建立，以及地铁网络客流时空分布规律难以掌控等的制 首都智慧地铁发展白皮书 5 约，不同线路、不同专业、不同业务系统间数据集成度低、互联互通性差， 导致 线网运力和运量匹配度低 、不同系统设备运行协同性差、 客流波动和故障场景下 调度响应速度慢 、 网络运输整体效能不高等问题， 难以实现客流驱动的网络化 协 同 调度运行。 （ 3） 海量客流组织 难 。 北京地铁超大规模 线网 中 有海量客流 ，既有安检模 式与技术装备不适用于地铁大客流场景 ，“检人”能力与客流量之间的矛盾日益 尖锐；同时 存在乘客出行信息获取意识不强，获取不及时 、不全面，运营信息发 布不到位，出行服务信息推送不精准；站务、客票等服务设备设施智能化、无人 化水平不高，互动力、服务力不足；乘客的个性化、定制化服务手段缺乏 以及生 活增值服务相对较少 等问题 ，导致乘客 排队时间长、出行体验差 ， 服务品质难以 提升 。 （ 4）巨型系统维护难 。 在运维方面， 北京地铁 巨量 设备设施的 状态检测、 诊断决策和维修处置仍主要依靠人工作业 ，智能化程度较低， 对检修数据的深度 挖掘和分析能力 不足，难以实现状态的预测预警和全寿命周期维修策略的优化， 维修模式仍以 “故障修 +计划修”为主 ； 且 设备运维与资产管理联动不足，资产 价值属性与物理属性不一致，难以支撑资产 管理 。上述 局面 导致 企业维修成本高、 维修资源共享低、维修资产与需求无联动、维修模式不集约等问题， 运维 管理 难 以由经验支撑向数据支撑转变，运维模式难以由“周期修”和“故障修”向“ 网 络化集约化 状态修”转变。 上述 北京地铁发展的内在需求对地铁运营模式 提出了更高的要求 ， 迫切要求 转变传统的发展模式，将新一代发展思想理念和智慧技术引入地铁， 发展首都智 慧地铁，构建北京地铁运营新模式和新型架构体系，解决 北京地铁在安全管理、 高效运行、乘 客服务以及资产维护等方面 的 发展难题， 推动企业的高质量创新发 展 ， 保障 北京 超大 地铁 网络安全高效运输和服务 。 首都智慧地铁发展白皮书 6 2 新时代新要求新使命 十九届五中全会审议通过中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个 五年规划和二三五年远景目标的建议， 开启了全面建设社会主义现代化国家 新征程。 随着经济社会发展，城轨交通也正在转向高质量发展阶段 ，在此背景下 ， 除了北京地铁的内生需求外， 国家 战略 政策指引、首都功能建设要求 、 人民美好 出行需求 、行业发展战略指向 和 技术发展驱动等外部需求也 为作为首都地铁 发展 提出了更高要求 ，为建设首都智慧地铁提供了支撑 。 2.1 国家战略支撑 2019 年 9 月 19 日，中共中央、 国务院正式发布交通强国建设纲要，明 确了一个目标、两个阶段、三个转变、四个一流、五个价值取向和九大建设任务。 纲要提出， 推动交通发展由追求速度规模向更加注重质量效益转变，由各种交通 方式相对独立发展向更加注重一体化融合发展转变，由依靠传统要素驱动向更加 注重创新驱动转变， 构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系， 打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务，建成人民满意、保障有力、世 界前列的交通强国。 同时，在区域协同发展方面， 中共中央政治局 2015 年 4 月 30 日审议通过京 津冀协同发展规划纲要 要求扎实推进京津冀地区交通的一体化布局、智能化管 理和一体化服务， 大力发展公交优先的城市交通体系， 构建以轨道交通为骨干的 多节点、网格状、全覆盖的交通网络，形成“轨道上的京津冀”。 建设交通强国是以习近平同志为核心的党中央立足国情、着眼全局、面向未 来做出的重大战略决策，京津冀协同发展是有序疏解北京非首都功能、解决北京 “大城市病”，面向未来打造新型首都经济圈的国家战略举措。 北京 作为全国政治、文化、国际交往与科技创新中心 ，在京津冀都市圈、全 国乃至国际上均起到强劲的引领、示范和辐射作用。 北京地铁作为首都城市交通 的大动脉 ，国家战略既为首都 智慧 地铁描绘了顶层设计，又为其创造了前所未有 的发展环境和条件 。 2019 年 9 月 25 日，习近平总书记再次视察北京地铁，指出 “城市轨道交通是现代大城市交通的发展方向。发展轨道交通是解决大城市病的 有效途径，也是建设绿色城市、智能城市的有效途径。北京要继续大力发展轨道 交通，构建综合、绿色、安全、智能的立体化现代化城市交通系统，始终保持国 际最先进水平，打造现代化国际大都市。”总书记的重要指示明确了城市轨道交 通的重要地位和作用，提出了新时代下首都智慧地铁的发展要求和使命。 首都智慧地铁发展白皮书 7 北京地铁必须抓住机遇， 发挥 首都 地铁“轨道上的流动社会”主角作用，加 快推进首都地铁高质量发展，为首都都市圈轨道交通融合发展做出重要 贡献，为 京津冀协同发展做出重要贡献，为建设交通强国做出重要贡献 。 （ 1）打造一流首都地铁网络体系。 在 进一步加密中心城区轨道交通线网， 加快推动副中心内部轨道交通网络建设 的基础上， 推进城轨与其他交通方式融合 发展， 打造 多 网融合、 互联互通 的轨道运输体系， 构建城市（群）一体化交通网， 实现 “城市交通区域化、区域交通城市化” 。 （ 2）打造一流的首都地铁技术装备体系。 积极推进 先进信息 技术与地铁的 深度融合，大力发展城市轨道交通先进技术装备， 推进我国智慧城轨建设进程， 支撑城轨技术弯道超车，为我国城轨技术装备实现国际“并跑”和“领跑”创造 条件。 （ 3）打造一流的首都地铁治理体系。 不断完善企业（集团）组织领导体系、 权责体系、制度体系和监督体系，不断完善公司治理机制、企业（集团）运行机 制、市场化竞争机制和考核评价机制，推进运用网络化、数字化、信息化、智能 化技术手段提升治理体系和治理能力现代化水平 。 （ 4）打造一流的首都地铁服务体系。 充分融合新一代信息技术，构建智慧 服务新模式，推进服务供给侧结构性改革 ，探索共享化、一体化、人本化、低碳 化出行模式，为旅客出行提供全链条解决方案，满足人民群众多样化、定制化的 高品质出行需求。 2.2 首都发展要求 2017 年 9 月， 中共北京市委、北京市人民政府发 布并实施 北京城市总体 规划（ 2016 年 2035 年），明确指出“北京的一切工作必须坚持 全国政治中心、 文化中心、国际交往中心、科技创新中心的四个中心城市战略 定位， 并提出 “通过疏解非首都功能及一核两翼战略空间布局，将北京建设 成为国际一流 的和谐宜居之都”，进一步明确了“公共交通优先的战略，加强交通需求调控、 鼓励绿色出行 ”的交通治理工作思路和方向。同时，市委市政府要求以更高目标 追求谋划交通治理和发展，并提出要出台繁荣夜间经济要求。 作为 维系 首都 正常运转的交通大动脉， 落实首都城市战略定位 、服务首都功 能实现， 是新时期赋予首都 智慧 地铁 建设 的重要使命。 （ 1） 在助力政治中心和国际交往中心服务保障能力上有所作为 。 紧紧围绕 把北京建设成为拥有优质政务保障能力和国际交往环境的大国首都的要 求 ， 提升 路网 运力运量动态匹配能力、 提升政治敏感性和日常安全服务保障能力 ， 提升重 大活动安全服务保障能力 ， 提升首都地铁国际化服务水准 。 首都智慧地铁发展白皮书 8 （ 2） 在助力文化中心建设上有所作为。 紧紧围绕把北京建设成为弘扬中华 文明与引领时代潮流的文化名城的要求，充分利用地铁作为首都文 化展示窗口的 作用，加强中华优秀传统文化宣传和社会主义先进文化传播辐射，培育地铁文明 品牌和法治地铁文化，传承保护地铁历史文脉和发展地铁文化产 业。 （ 3） 在助力科技创新中心建设上有所作为。 紧紧围绕把北京建设成为全球 创新网络的中坚力量和引领世界创新的新引擎的要求，立足提升服务品质、提升 网络化运营水平、突破重点难点，研究运用新技术新设备；立足先发优势，输出 技术和管理。 （ 4） 在 优化城市空间形态功能和 提高 绿色出行 能力上有所作为 。 紧紧围绕 北京“ 疏解非首都功能及一核两翼战略空间布局 ”和“公共交通优先的战略” 的工作思路和方向， 基于轨道站点布设情况完善城市发展规划与功能布局， 推动 中心城区和副中心城市轨道交通建设，提升运输服务能力，降低机动车使用强度， 提高公共交通服务能力和水平 。 （ 5） 在助力首都夜间经济繁荣上有所作为。 紧紧围绕首都北京繁荣夜间经 济的新要求，要调整运营方案，延长运营时间， 强化夜间的运营组织， 调整检修 计划， 提升设备设施维护能力 ，确保全路网运营安全。 2.3 人民出行需求 随着社会经济不断发展，消 费结构持续升级，出行总量持续增加， 交通需求 从“走得了”逐步演化为“走得好”，人民群众对城市轨道交通安全、效率、舒 适、经济、人性和多样的要求越来越高，单纯 的安全可达、方便快捷已难以满足 地铁出行需求，出行品质正成为乘客关注的重点。 首都地铁虽然已经进入大规模网络化运营新阶段，基本满足了乘客“走得了” 的出行需求，但和乘客日益增长的更高层次美好交通需求还存在较大差距，这给 首都地铁运营服务提出了新的要求。 首都地铁要坚持以人民为中心的思想，按照 “需求导向、持续改进、首善服务”的服务理念，推进服务供给侧结构性改革， 构建“轨道上的都市生活”，满足乘客新时代高品质服务需求。 （ 1）增加服务供给，调节供求关系。 优化调整列车运行计划，精准投放运 力，进一步提高网络运输整体效能；加快推进综合智能服务平台建设，整合 PIS、 广播、热线、票务、导航、出行规划和客 流引导等平台，实现信息一键式发布和 乘客一站式服务，提升乘客出行的便捷时效性。 （ 2）强化基础建设，改善服务环境。 着力提升员工服务素养，推动从方便 自身管理向方便乘客出行转变；着力完善服务设施，最大限度方便乘客出行；着 力改善服务环境，切实改善车站和车厢的温度、亮度、空气、噪音等出行环境， 首都智慧地铁发展白皮书 9 提升乘客出行舒适性。 （ 3）强化服务管理，提升服务品质。 结合乘客需求，创新多样化服务产品 和模式，推进乘客服务自助化智能化无障化，推进地铁公共文化建设，适时推出 具有北京地铁文化特色的文创产品等，提升乘客出行的人性化与多样性。 2.4 行业发展指向 2020 年 3 月，中国城市轨道交通协会发 布了中国城市轨道交通智慧城轨 发展纲要，提出了“交通强国，城轨担当”的使命感，从行业层面对智慧城轨 建设的发展战略、建设目标、重点任务、实施路径、体制机制和保障措施等进行 了统筹规划和顶层设计，为城轨行业的智慧发展提供了指导。 北京地铁作为城轨行业的龙头企业， 具有强劲的引领和辐射作用。北京 地铁 要继续贯彻落实新发展理念，以智慧城轨建设为手段，构建超大城市轨道交通安 全高效运行与服务新型架构体系，力争打造成为智慧地铁创新驱动发展引领、协 同管理示范的新引擎、新生 态和推动智慧地铁高质量发展的全国样板，推 动行业 创新发展。 2.5 技术发展驱动 科技的进步与发展推动着产业的迭代更新 ，使得“智慧化”浪潮蓬勃兴起 ， 为发展模式转变和产业转型升级提供了契机和有 效手段 。 2020 年 3 月 4 日，中 共中央政治局会议指出要加快 5G 网络、人工智能、工业互联网、大数据中心等 新型基础设施建设，支撑传统产业向网络化、数字化、智能化方向发展。在此背 景下，作为 “新基建” 重点建设领域之一的轨道交通，加快与新一代 智能技术的 融合， 支撑地铁行业向网络化、数字化、信息化和智能化转型发展成为新时代发 展要求 ，智慧地铁建设势在必行。 作为我国地铁发展摇篮， 以及我国交通体系的重要组成部分和技术创新的重 要阵地， 首都地铁必须实施创新驱动，着力强化理念创新，着力强化管理创新、 科技创新， 用新思想新理念引领新行动，强化技术发展战略需求导向，推进新一 代智能技术与首都地铁的深度融合，建立“北斗 +5G+智慧地铁”运营管理新模 式，进一步 实现“创新型 地铁”建设 。 2.6 新机遇新使命 上述国家 战略 政策指引、首都功能建设要求、 行业发展指向、 人民美好出行 需求和新一代信息技术的发展在为首都地铁发展提供了新要求的同时，也为首都 地铁智慧化发展提供了难得机遇 和 环境条件 。在此背景下，站在首都地铁 50 年 发展成就的基础上，利用智慧化手段推动首都地铁高质量发展， 打造国际最先进 首都智慧地铁发展白皮书 10 水平的高质量“六型地铁”，满足政府、企业和乘客多元主体需求与美好愿景 ， 成为首都 智慧 地铁发展的使命。 （ 1）支撑交通强国建设、落实首都功能的 行业 发展使命。 新时代首都地铁的发展不仅要缓解城市交通拥堵，增强城市环境保护，优化 城市空间形态，提升城市生活品质，更要 落实首都战略定位，服务首都功能实现， 助力京津冀协同发展 ，为建设国际一流和谐宜居之都提供坚强支撑。同时，充分 利用首都地铁的运用经验与能力， 积极参与外埠建设与技术支持，服务行业发展 ， 助力交通强国建设。 （ 2）完善治理体系、提升质量效益的企业经营使命。 作为首都公共服务类企业，必须紧跟国家治理体系和治理能力现代化的时代 步伐，不断完善企业治理体系，提升企业治理能力，推动地铁的 “ 共治精治法治 ” ， 引导广大乘客“共治共建 共享” ；提升精细化管理和运输能力，解决出行与运输 能力的供需矛盾；优化网络化运营效率，建立方便快捷、高效运营的地铁网络； 降低能源消耗和成本，增强地铁环境友好；提高技术和管理创新能力，创新驱动 地铁高质量发展。 （ 3）满足人民新时代美好出行愿景的乘客服务使命 。 新时代首都地铁要以乘客的服务需求、乘客与企业的共享共治为工作出发点， 积极创新服务模式与内容， 构建智慧服务新模式，推进服务供给侧结构性改革， 改进服务质量，提升服务的品质，成为贴近民心、顺应民意的地铁，实现“轨道 上的都市生活”，满足乘客新时代美好出行愿景。 首都智慧地铁发展白皮书 11 中篇：拓路 开拓新时代首都地铁运营新模式 首都智慧地铁发展白皮书 12 3 智慧地铁的 理解 与 认识 3.1 智慧地铁 内涵 与 理解 智慧地铁源于 IBM 提出的 “智慧地球”和 “ 智慧 城市 ” ， 从根本上是“智 慧”与“地铁”的有机融合。所谓智慧是指对事物分析判断和发明创造的能力。 地铁的本质属性是一种大容量的公共交通工具，最基本的目的是实现人和物的位 移，由人、列车、设施设备和管理系统四个基本要素组成，地铁发展形态就是人、 列车、设施设备和管理系统四个要素之间的相互关系。 图 3.1 智慧地铁内涵认知模型 因此， 智慧地铁本质内涵可理解为使地铁具备人的决策、学习、创新和交 互能力的 新型 地铁 位移服务 系统 ，其核心是通过借助新一代的思想、理念和技术， 在充分信息获取的数据驱动下， 重塑地铁系统中人、列车、设施设备和管 理系统 之间的相互关系，将人从地铁系统中解放出来， 实现从“人适应地铁”到“地铁 适应人” ，“生产范式”向“服务范式”，“被动服务”向“智能服务”的转变。 首先， 智慧地铁是一种 新型 系统 。 在这个系统中对人、载运工具、基础设施、 管理系统等各地铁要素进行了重构。在传统 的地铁认识中，各要素的边界是 清晰 的，随着技术的发展，各要素边界变的交融 模糊 ，如车辆原 本 仅仅作为载 运 工具 使用， 在 智慧地铁中车辆有可能 具有 计算 和 决策功能， 这种 要素 功能 之间的 转变 使得智慧地铁实现了 一种交通 质变 。 其次， 智慧地铁是一种 新型 发展模式 。 在 这种模式下， 地铁 系统作为一个 智 能体 ，能够根据人的需求和社会 环境 的变化进行 自主学习 ， 不断创新进化以适应 新的需求与环境， 在具体功能上 表现 为对人 和社会 需求的满足 ，是一种全新 的 出 行、运营和 管理 期望， 表达了 乘客、企业、政府想达到的一种未来地铁发展愿景 。 最后， 智慧地铁是一个 新型 发展阶段 ， 作为交通 系统 发展的 更 高级阶段，是 随着 社会、经济和技术发展所经历的一段过程，但不是地铁发展的最终目标 。 3.2 智慧地铁 特征 与 定义 根据对智慧地铁 内涵 的 认知 与 理解 ，总结了智慧地铁应具备的三个主要特征 ： 首都智慧地铁发展白皮书 13 （ 1）自组织 运行 ，自 感知 判断 区别于传统地铁系统主要采用人工感知和决策的方式，智慧地铁通过利用遍 布各处的传感设备和智能终端，依托移动互联网等先进通信手段，实时自主感知 系统中各要素的状态，并借助大数据、云计算和人工智能等技术，对海量的数据 和信息进行实时、集中、准确的分析与判断， 做出科学决策后智能下发 ，各地铁 系统根据下发的决策命令自动调整运行状态，实现地铁系统的自主组织与判断， 这体现了 智慧地铁技术性特征 。 （ 2）自主创新，持续进化 智慧地铁通过对大量数据、信息和知识的积累与迭代，自主辨识和学习外部 环境以及乘客、企业、政府等多元主体的内在需求 ，并持续将新技术、思想和理 念融入到地铁领域，整合原有业务功能，实现自主创新，并主动适应内外部条件 变化，持续进化更好地服务公众出行、企业经营、城市建设与区域发展，实现需 求侧的智慧响应和供给侧的智慧服务，推动行业成长与发展。因此，智慧地铁是 一种开放创新的发展模式、不断融合提升的发展过程和持续适应新需求的发展状 态，具备自主创新，持续进化的能力，这体现了 智慧地铁动态性特征 。 图 3.2 智慧地铁动态性特征认知模型 （ 3）以人为本，高效协同 地铁具备大容量交通和公共交通的双重本质属性，大容量交通属性使得乘客 在出行时除了需要处理与列车、设施设备、管理系统的关系外，还需要处理与其 它乘客、运营人员等的关系。同时，公共交通的属性使得地铁无法实现乘客起终 点的“门到门”服务，需要涉及与其他交通方式的接驳，影响出行的便捷性和高 效性。智慧地铁针对个体出行面临的问题，更加强调各业务系统间的资源整合与 高效合作，实现乘客与列车、基础设施、管理系统和 环境间 的协同， 以保障乘客 全出行链的良好体验 ，这体现了 智慧地铁本质性特征 。 首都智慧地铁发展白皮书 14 基于上述理解，提出智慧地铁的概念为： 是指通过 综合运用新 的 思想 和 理念， 借助 新一代的物联、 通信、能源、材料、时空定位 等 赋能 技术，以定制响应乘 客、企业和政府等多元主体的需求为目的，在对地铁全过程、全系统、全要素 进行透彻感知的基础上，建立的具有自组织能力、判断能力、创新能力、持续 进化的 新型地铁位移服务系统 。 图 3.3 智慧地铁概念认知模型 3.3 智慧地铁 演化与 等级 智慧 地铁 的 发展离不开技术 和 传统模式 下发展 的积累 与 量变， 并且 具有典型 的继承性和分阶段的特性，是一 个不断融合提升的发展过程， 这种 演变 过程从 本 质 上 表现为地铁系统感知主体、诊断主体、决策主体、管控主体及协同方式的变 化。依据这种变化 ， 可将智慧地铁的发展划分为 5 个阶段。 表 3.1 智慧地铁的发展阶段划分 发展阶段 感知主体 诊断主体 决策主体 管控主体 协同方式 L0:无智慧化 人 人 人 人 人适应地铁 系统 L1:初级智慧化 人为主 系统为辅 人为主 系统为辅 人 人 L2:中级智慧化 系统为主 人为辅 系统为主 人为辅 人为主 系统为辅 人为主 系统为辅 L3:高级智慧化 系统 系统 系统为主 人为辅 系统为主 人为辅 地铁系统适 应人 L4:完全智慧化 系统 系统 系统 系统 i - S u bwa y 主体 功能 业务 乘客 企业 政府 管理 维护 运行 服务 感知 诊断 决策 学习 Sma r t M et r o 首都智慧地铁发展白皮书 15 （ 1）无智慧化（ L0）：对于地铁各要素状态的感知和诊断完全依靠人来进 行，包括客流、列车、设施设备、环境等状态，根据感知和诊断的状态结果由人 进行决策，并实施相应的管控措施。 （ 2）初级智慧化（ L1）：随着 新技术的应用，感知 主体 和诊断主体 发生 了 变化， 部分 功能已经开始由系统实现， 由于智能化 程度 较低 ，这个阶段仍然以人 工为主，特别是 在决策和管控方面仍然需要依靠人来进行。 （ 3）中级智慧化（ L2）：新技术 的深入已经开始在感知和诊断方面起到关 键作用，人 只是起到辅助作用 ，同时，系统和设备 也已经具备部分决策和管控的 功能，可以辅助人来完成部分 决策 和管控 功能，在这个阶段 之前地铁系统 的 协同 方式没有发生 本质 变化 ，仍 处在人 适应地铁 系统的 线性 量变积累 过程。 （ 4）高级智慧化（ L3）：此阶段开始地铁系统 协同方式发生了 本质 的变化， 其感知主体和诊断主体基本 由系统完成， 大部分 的 决策和管控也由 系统自动完成， 人在决策 和管控中处于辅助作用， 协同 方式已经实现了人适应 地铁 系统到 地铁系 统 适应人的转变 。 （ 5）完全智慧化（ L4）：完全智慧阶段是 一 种 更高 级阶段的形态 ，对地铁 系统的感知、诊断、决策和管控可完全依靠相应系统自主完成，不需要人的干预， 人仅仅 作为监管者和被服务者 ，这是 一种理想化的发展阶段 ， 也是真正意义上的 智慧地铁 。 首都智慧地铁发展白皮书 16 4、首都智慧地铁 建设思路与目标 按照新时代新要求赋予的新使命， 基于 对智慧地铁的 认识与 理解， 建设首都 智慧地铁是北京地铁牢牢把握交通“先行官”定位， 深入贯彻习近平总书记对北 京重要讲话精神， 践行交通强国战略、推动京津冀协同发展、落实首都战略定位， 推进 行业与 首都地铁高质量发展，满足市民美好出行的必然选择和重要举措。 4.1 总体思路 新时代首都智慧地铁是以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导， 深入 贯彻党的十九大精神， 以交通强国建设纲要为引领， 紧紧围绕统筹推进“五 位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局，坚持新发展理念，坚持推 动供给侧结构性改革，坚持以人民为中心的发展思想， 牢牢交通“先行官”定位、 京津冀协同发展和首都城市战略定位， 坚持“ 提质、降本、增效、节能 ”的工作 方针 ， 以提升安全服务保障能力及质量效益为重点，以完善治理体系、提升治理 能力为目标，以智 慧地铁建设为手段，以构建首都地铁运营新模式为着力点，以 提升企业治理能力为保障， 加快 推进首都地铁高质量发展，打造人民满意、保障 有力和国际最先进水平的“六型地铁”， 切实提升人民群众的安全感、获得感和 幸福感， 为服务交通强国建设、推动京津冀协同发展，落实首都城市战略定位、 建设国际一流和谐宜居之都，满足市民美好需求，推动行业发展提供坚强支撑。 4.2 基本原则 （ 1）需求牵引，业务导向 以首都地铁实际运营需求为牵引，立足首都地铁功能定位与业务发展现状， 找不足、补短板，以数字化、信息化、智能化为手段，推进物联网、云计算、大 数据、 5G、人工智能、知识工程、北斗等新一代智慧技术与首都地铁的深度融 合，整合创新业务，构建首都智慧地铁新运营模式， 满足 乘客、企业和政府等地 铁多元主体的 全面 需求。 （ 2）目标聚焦，统筹规划 聚焦“打造人民满意、保障有力和国际最先进水平的六型地铁”的战略 目标，立足“支撑交通强国战略、服务首都功能建设、满足市民美好需求、服务 行业发展”的高点定位，着眼首都地铁发展全局，适度超 前，整体规划，顶层设 计，打破壁垒，统筹开展新时代首都智慧地铁建设。 首都智慧地铁发展白皮书 17 （ 3）以人为本，创新引领 人既是智慧地铁的建设者、参与者，还是享用者，是智慧地铁发展的主体， 要坚持以人民为中心的发展思想，注重人文关怀，坚持共建共治共享，以创新为 动力，进一步解放思想，强化理念创新，用新思想新理念引领新行动，强化人才 创新、技术创新、管理创新与文化创新“四轮驱动”，通过智慧引领、创新发展， 全面推动“六型地铁”向国际最先进水平发展。 （ 4）分步