AI赋能智慧城轨高质量发展

AI赋能智慧城轨高质量发展 —— 打造“安全、高效、人本”的智慧城轨视觉引擎 商汤智能产业研究院 商汤智慧城市与商业事业群 图片由商汤自研大模型生成 AI赋能智慧城轨高质量发展 目录 01前言 02第一章：城轨交通线网规模化趋势下的复杂性挑战 1.1.我国城轨交通线网规模化发展背景和挑战 1.2.视觉AI是破解城轨交通复杂性挑战的关键 06第二章：视觉AI赋能智慧城轨建设的七大方向 2.1.缓解客运组织压力 2.2.提高站务管理效率 2.3.增强乘客出行体验 2.4.保障列车运行安全 2.5.加快应急响应速度 2.6.提升资产运维水平 2.7.创新可持续经营模式 16第三章：打造“安全、高效、人本”的智慧城轨视觉引擎 3.1.云边协同部署方案 3.2.“1+2+3”的开放式平台架构 3.3.五大优势总结 3.4.典型项目速览 32第四章：智慧城轨发展未来展望 4.1.以智慧票务为起点，打造MaaS交通出行一体化体验 4.2.依托智慧城轨，重构城市空间新形态 4.3.智慧城轨有效支撑城轨交通绿色低碳发展 4.4.都市圈和智慧轨交双向带动、融合发展 4.5.信息安全是智慧城轨发展的底线 AI赋能智慧城轨高质量发展 [前言] 从地图上看，城市公共交通像一张形态复杂而又设计巧妙的大网，将城市的每个角落有机地连结在一起。如果将城市交通比作人体的循环系统，那么城轨交通便是系统中的主动脉，它具有运输容量大、远距离、速达性、准时性等诸多特点，在扩大城市通勤半径、缓解城市交通堵塞、优化城市交通结构和空间布局等方面起到了重要作用。经过半个多世纪的发展，我国拥有城轨交通的城市之多、线路之长和运量之大，高居世界前列。截至目前，北上广深等城市的超大规模城轨网络，以及成都、西安等大城市骨干网已基本形成，其他大中城市也相继完成骨干线路的建设。 城轨交通作为百年工程和城市最大的单体建筑，一方面其发展与人民需求、城市和交通发展息息相关——新时代人们的出行需求提升、城市现代化发展以及交通一体化发展，均对我国城轨交通高质量发展提出了新的要求；另一方面传统的 单线建造模式，造成了当前我国城轨交通仍以物理层面线网化下的单线运营模式为主，网络化效能有较大的提升空间，运营服务水平难以匹配新的要求变化，1需要从整体系统的优化提升、管理模式的高效重构等诸多方面进行变革创新。 随着新一轮科技变革和产业变革的蓬勃兴起，以人工智能为代表的新兴信息技术不断应用于包括城轨交通在内的各行各业，掀起了产业智能化转型浪潮。“智慧化”成为城轨交通未来发展和新基建的重要方向，而智慧城轨建设也成为了响应新时代要求下城轨交通高质量发展的重要抓手。 通过基建焕“新”，智慧城轨在延续传统基建设施功能的基础上，以人工智能为核心，将5G、云计算、大数据、物联网等技术与传统城轨业务深度融合，探索在线网化背景下城轨场景的智慧化实践，从而推动城轨行业在系统优化和管理重塑上的创新变革。与此同时，《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的正式出台，不仅为智慧城轨建设描摹出“1-8-1-1”的发展蓝图，更是首次确定了未来十五年智慧城轨建设的顶层设计、行动纲领和发展目标，由此也为城轨交通的智慧化发展按下了“加速键”。 目标在前，蓝图在手，如何以人工智能为核心进一步推动和落实智慧城轨的发展和建设，不仅需要深厚的行业认知，还需要对前沿技术的深刻洞见以及两者之间的融合贯通。 作为一家人工智能公司，商汤拥有深厚的技术积累，并坚持在AI前沿技术、AI基础设施等方面长期投入，已形成了集大规模AI算力、大模型生产平台、AI模型算法服务于一体的全栈式人工智能能力，并以此为底座打造行业级AI赋能平台推动各行各业的智能化升级，让AI驱动行业变革。过去几年，我们积极投入智慧城轨建设，围绕行业目标和挑战，与生态合作伙伴和行业客户一起探索场景创新和落地方案，并通过与行业的深入对话和实践共创不断丰富行业认知，推动技术与产业的高效融合。我们相信，以人工智能为核心的智慧化技术与轨道交通的结合将极大推动城市运转效率，创造更加智慧、安全、便捷的城市生活体验。 第一章： 城轨交通线网规模化趋势下的复杂性挑战 1.1.我国城轨交通线网规模化发展背景和挑战03 1.2.视觉AI是破解城轨交通复杂性挑战的关键05 AI赋能智慧城轨高质量发展 1谢正光魏运，新时代我国城市轨道交通运营新模式探讨，都市快轨交通，2022-2 01图片由商汤自研大模型生成02 AI赋能智慧城轨高质量发展 1.1.我国城轨交通线网规模化发展背景和挑战 自1969年北京第一条地铁线路开通至今的半个世纪里，我国城轨交通建设经历了从无到有、由缓至快、由线到网的发展阶段，并伴随着城市化进程的逐步扩大，我国城轨交通线网和客流规模已稳居全球第一。据交通运输部统计，截至2022年12月31日，全国（不含港澳台）共有55个城市开通运营城轨交通线路共计290条，运营里程9584公里，车站5609座，实际开行列车3316万列次，完成客运量194亿人次（受疫情影响）。与此同时，除地铁外，为适应多层次交通需求，越来越多的城市开通了轻轨、市域快轨、有轨电车等其他制式，形成了多制式轨交并存的发展新格局。 开通运营里程 建设速度 “十四五” “十五五”期间 未来5~10年，城轨交通将进入从快速步入平稳，进而转入建设缓慢下行，运营管理快速提升的转型发展阶段，行业重心也由过去“以建设为主”，逐步向“运营、经营并举”逐步过渡。2其中，“运营、经营并举”指的是既要做到在列车运行、乘客服务、车站管理等运营组织方面的提质增效，同时也要兼顾商业化创新，做到在经营效益上的开源节流。 时间 图：“十四五”时期开始进入“建设”向“运营、经营”转换期（来源：城市轨道交通） 然而，快速攀升的线网流量和运营里程，使得城轨交通网络的复杂性日渐增加，为城轨交通的运营和经营带来巨大挑战。尤其是大中型城市，规模体量上的“量变”会带来运营和经营要求上的“质变”，相比一般规模的轨交网络，其复杂度与难度也将显著增加，主要体现在如下四大方面： 1.1.1.安全风险难管控 在线网规模化趋势下，安全风险呈现出“工况复杂”的特征，由安全风险导致的突发性与复杂性事件的发生数量以及危害程度明显增加，导致安全风险管控能力不足，难以进行提前感知、预测、预警，容易造成“小事故、大影响”。 AI赋能智慧城轨高质量发展 安全风险具体表现为“发生概率高、影响范围大、复杂程度高”。3一方面，城轨系统中巨量的设施设备、高强度客流的随机波动，以及难以预测的人因要素、动态风险等使得突发或异常事件发生概率极大增加；另一方面，网络化加剧突发事件的复杂程度，使得线路/节点和各专业系统间的关联度愈加紧密，风险传导效应增强。突发事件影响会通过网络连接由点向面进行扩散，可能波及较大局部甚至整个网络的正常运营。例如，2022年11月早高峰期间，上海地铁某线路发生触网故障，导致部分区段供电中断，两列列车迫停，给乘客出行造成一定影响。 1.1.2.运营效率难提升 随着线网规模体量增长和覆盖范围扩大，城轨运营的管理对象同步增多，管理跨度也逐步增大，运营管理规模和内容显著扩大；同时，不同业务模块、专业系统、制式轨道之间的关联度趋于紧密，往往需要跨业务、跨部门进行协同运作，导致城轨运营管理复杂度进一步增加，而传统人拉肩扛式管理模式存在“高成本、低效率”问题，已无法适应当前网络化运营需求。 例如，在运维管理方面，线网上的设施设备数量随着线路里程的增多而急速增加，且运行年限也不断增长，使得维护任务量呈现加速增长的趋势。巨量设施设备的状态检测、诊断决策和维修处置等当前仍主要依靠人工作业为主，成本高、运维效率和可靠性也相对较低；在运输组织方面，客流总量快速增长以及网络客流时空不均衡等现象为客运组织、行车组织造成一定压力，当前主要通过人为实施限流等措施进行缓解，效率低且也为乘客出行带来诸多不便影响；在站务管理方面，车站场景复杂、客流特征多样，站务工作也相对较杂，依赖人力被动式管理会造成信息收集和决策执行存在一定延时，站务运作效率低，且受人力条件局限（如专业化水平、人员数量等），难以做到全天候、全局式管理。 1.1.3.乘客体验难保障 伴随生活水平的提高，乘客对出行品质和体验的追求也随之增长。乘客需求不单单是从A点B点的时空位移，而是在整个出行过程中也能够收获良好的服务体验——既要“行得了”，还要“行得快、行得好”。例如，减少“门到门”出行时间、增加换乘连接可靠性、及时获取出行相关信息和服务，以及更多的人文关怀等，在便捷性、及时性、舒适度和人文化等方面为乘客服务提出更高要求。 1.1.4.经营缺口难闭合 在经营方面，城轨交通作为准公益型服务定位，决定了其票价水平无法参照成本支出而定。绝大多数城市的轨道交通运营收入主要以票务收入为主。根据《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》的不完全统计，2021年全国城轨交通平均每车公里经营收入13.27元，运营成本23.6元，成本倒挂现象显著。而随着网络建设推进，由成本倒挂所造成的收支缺口或将越来越大。虽然一些城市轨交尝试TOD开发4，但上盖空间综合利用等方面仍存在资源利用不足等情况，导致盈利能力不强，经营缺口难以闭合。如何利用城轨交通得天独厚的流量中枢和空间资源，进行价值发现和创造，从而反哺运营开支，促进经营可持续发展，将是轨交行业积极探索的方向之一。 2周晓勤，中国城市轨道交通发展战略与“十四五”发展思路，城市轨道交通，2022-11-15 3俞光耀，上海超大规模轨道交通网络运营管理对策研究，上海书店出版社，2018年，42页 4TOD（Transit-OrientedDevelopment）是指以公共交通为导向的城市空间开发模式，通过以轨道交通站点为核心进行片区一体化开发，打造集商业、商务、居住、生态、公共服务等功能于一体的城市片区中心，已经成为公认的最为集约高效的城市发展模式。 0304 AI赋能智慧城轨高质量发展 1.2.视觉AI是破解城轨交通复杂性挑战的关键 面对线网规模化趋势下的复杂性挑战，城轨行业迫切需要转变传统运营和经营的思维模式，结合技术创新和业务创新来突破当前发展瓶颈，实现安全、高效、人本的运营环境和持续稳健的经营创新。 习近平主席在第二届联合国全球可持续交通大会致辞《与世界相交与时代相通在可持续发展道路上阔步前行》中提出“坚持创新驱动，增强发展动能。要大力发展智慧交通和智慧物流，推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合，使人享其行、物畅其流。” 新一代信息技术与城轨交通深度融合下的智慧城轨建设被认为是破解城轨行业复杂性挑战的重要抓手。 智慧城轨的内涵是以数据为核心构建人、车、站等要素信息的全面互联，利用数“智”辅助人“智”的方式，帮助城轨交通快速、高效的进行决策执行，进而重构传统业务流程，引发新的范式变革——从过去对“物”的被动式管理转向对“人”的主动式服务，从事后问责补救转向事前预测规划、事中实时把控，从而提升运营和经营效率，以及人们的出行品质和服务体验，达到安全运行、降本增效、人本服务、价值创新的发展目标。 对海量系统要素的全面感知，即是将系统采集到的原始数据转化为机器可以理解的结构化数据，是实现数“智”的基础。其中，视觉类传感设备的广泛应用为城轨交通网络装上了“眼睛”，结合视觉AI技术对海量视图原始数据的分析处理，提取有效的结构化信息，使得城轨交通系统拥有了视觉感知能力，可以识别、理解城轨网络中复杂要素的动态变化，并在此基础上进一步形成数“智”来指导城轨系统的高效运行。可见，“无视觉不智能”，视觉感知是智慧城轨感知系统的重要组成，而视觉AI则是实现城轨视觉感知的技术关键。 第二章： 视觉AI赋能智慧城轨建设的七大方向 2.1.缓解客运组织压力07 2.2.提高站务管理效率08 2.3.增强乘客出行体验10 2.4.保障列车运行安全12 2.5.加快应急响应速度13 2.6.提升资产运维水平13 2.7.创新可持续经营模式15 AI赋能智