“作為全國第一條地鐵，北京地鐵1號線自1971年運行至今已歷經整整半個世紀。其間，北京市軌道交通運行里程從最初的23.6公里增加到727公里（截至2020年底），增長近30倍。”北京市軌道交通設計研究院研究員張波在接受《中國科學報》采訪時說。
而據中國城市軌道交通協會最新統計，2020年我國地鐵運營總里程6200余公里，在建5000余公里。“目前，我國軌道交通運營里程已經位居世界第一位，智能運維也處于世界前列。”北京交通大學副教授王耀東表示。
不過，多位專家向《中國科學報》表示，當前我國軌道交通智能數據采集設備、高精尖傳感器等設備對外依存度仍然較高，亟須加強自主創新，推動交通強國建設。
運維日趨智能化
“我們軌道交通起步較晚，但發展較快。”在近日舉行的聚焦軌道交通領域的2021年北京地區廣受關注學術成果報告會上，北京公交有軌電車有限公司總工程師董皓在接受《中國科學報》采訪時說。
根據中國城市軌道交通2020年度統計和分析報告，截至去年底，我國有45個城市開通城市軌道交通運營線路244條，運營線路總長度7969.7公里，其中地鐵運營線路6280.8公里，占比78.8%，其他制式城軌交通運營線路占比21.2%。當年新增運營線路長度1233.5公里。
伴隨著軌道交通運營里程的增長，我國軌道交通智能運維也步入世界前列。
以北京地鐵為例，張波表示，50年來北京地鐵發生了三大轉變：從最初的以戰備防空為核心，轉變為以交通運輸和解決大城市病為核心；傳統的人工設計、施工和運維方式，逐漸轉變為數字化、信息化的方式；接下來智慧化將成為城市軌道交通發展趨勢。
在數字化城市軌道交通建設方面，當前我國基于建筑信息模型（BIM）的相關研究和應用風頭正盛。“BIM有助于將實體建筑信息化，把所有的數據集成到一個模型上，通過虛擬地鐵來管控，實現地鐵智慧化。”張波向《中國科學報》解釋。
據介紹，基于BIM的數字軌道交通包括三個層次：一是實現軌道交通的數字化；二是實現軌道交通數字化孿生建設，在軌道交通實體建設的同時，同步建設一套數字地鐵；三是依托BIM，推動后續參數化（或智能化）設計，實現智能施工、綠色施工以及智慧運維等全產業的升級。
同時，對于給出行安全帶來挑戰的地鐵隧道“病害”——隧道裂縫、滲漏水、沉降、襯砌剝落、掉塊等，國內相應檢測技術也日趨智能化。例如，在裂縫檢測方面，王耀東和同事把機器視覺技術、圖像處理技術、人工智能技術應用在地鐵隧道檢測中。
“機器視覺的特點是效率高、可移動、非接觸，特別是信息處理自動化、智能化，性價比高，且容易操作。”王耀東說，這種智能巡檢技術有助于解放人力，服務運維。
對外依存性技術需自強
盡管我國軌道交通運營里程和智能運維水平已處于世界前列，但多位專家在接受《中國科學報》采訪時仍強調，軌道交通領域仍亟須加強自主創新。
“我國軌道交通智能數據采集設備、高精尖傳感器還需要從國外進口。有些國外檢測設備功能相對單一，但因為核心技術壟斷地位，報價卻達到數百萬元，甚至上千萬元。”王耀東說。他表示，我國仍需大力推進基礎研究創新，將主動權掌握在自己手中。
對此，張波也表示，當前基于BIM的軌道交通基礎建模軟件仍來自國外，亟須開發基礎軟件。
事實上，去年美國禁止哈工大等高校使用科學計算軟件MATLAB事件曾引起廣泛關注。“各種設備、軟件長期依賴國外，終究不是辦法。國產設備當自強，對于軌道交通領域一些基礎的設備和軟件，我們必須走自主化、國產化的道路。”北京交通大學副教授張永生說。
盡管短板仍然存在，但在北京市交通委公交設施設施管理處處長、北京大學兼職教授孫壯志看來，不必為此感到氣餒。以高鐵為例，他指出，我國在許多“卡脖子”技術方面已經有所突破，“比如車輛、轉向架等核心和關鍵部件已經實現國產化”。
在他看來，我國的軌道交通發展有諸多優勢，如有大規模的市場為技術創新提供“實驗場”；國家對技術創新持非常開放的態度，使得高鐵在國內比國外有了更高程度的商業化應用；知曉差距并堅持追趕，最終實現并行，并在一些領域實現引領。
“在軌道交通行業，我們還存在一些‘卡脖子’的地方，比如軸承（涉及材料、加工設備、工藝等多個點），以及一些設備和軟件。但我們有強大的市場推動力，有創新的原動力，假以時日，這些技術瓶頸一定會突破。”孫壯志自信地說。
科技創新賦能產業發展
未來30年，我國將加快建設交通強國。2035年，基本建成“人民滿意、保障有力、世界前列”的交通強國，到2050年全面建成交通強國，實現“人享其行、物優其流”的美好愿景。
在這一“路線圖”的指引下，“十四五”時期，科技創新將加速賦能交通運輸發展。
對此，北京交通大學交通運輸學院教授姚恩建表示，隨著5G、人工智能、大數據、物聯網等技術的發展，數字化、網聯化、智能化將成為軌道交通的發力點。同時，推動軌道交通的整體發展，需要夯實科技發展基礎，推進“產學研用”深度融合。
“在人才培養方面，除了基礎教學，我們要時刻關注行業，注重與產業、行業的交流合作，加強學生對于整個行業發展的了解和解決行業實際需求、實際問題的能力，通過產學研用的融合，提升人才培養質量。”他說。
“目前，智慧軌道交通仍處于起步階段，首先要實現整體數字化，在此基礎上與智能化產品、機械裝備相融合，最終實現人文、綠色、高度智慧化的軌道交通，給城市居民出行帶來極大的便利。”張波認為，我國智慧軌道交通發展前景可期。馮麗妃
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