随着城市轨道交通的快速发展和城市群建设的推进，我国城市轨道交通建设从传统单一线路向线网化、多元化（地铁、轻轨、有轨电车、市域铁路、快速公交系统等综合交通枢纽）的复杂线网工程演进。这意味着在建工地数量急剧增加，从原有单一线路扩展到线网工程，大幅增加了城市轨道交通建设管理的复杂度。但长期以来，我国城市轨道交通建设习惯于以经验为导向的粗放式管理模式，对建设过程安全、质量、进度、投资、计划、人员等管控力度有限，导致安全事故频发、工期紧张、工程质量难以得到保障，且精细化管理水平较低，难以满足社会预期要求和行业高速高标准发展的需要。因此，抓住新时代机遇，探索如何把信息化技术深入渗透到城市轨道交通建设领域，通过信息化积累大量数据，在此基础上利用数字技术、人工智能、物联网、云计算等手段，将数据资产转变为决策依据，进而促进城市轨道交通建设管理模式变革，是当前亟待解决的问题。针对城市轨道交通建设面临的挑战，多年来，深圳市地铁集团有限公司积极探索并付诸实践。从企业战略规划与顶层设计出发，与高新信息技术企业通力合作，通过签订战略框架协议、管理咨询规划等方式，对城市轨道交通建设如何引入信息化和数字化技术进行积极探索，以强化建设管理为目标、落地应用为原则，开展信息化管理，在此基础上为城市轨道交通数字化转型奠定基础。深圳地铁通过搭建一体化工程项目管理平台、安全管理平台、工程数字化管理中心（CDMC）等方式探索数字化转型之路。第一步，以城市轨道交通全生命周期为主线，推行管理流程线上化，逐步取代复杂、冗余、低效的线下纸质流程，强化过程管理；第二步，通过标准化、规范化的流程以及先进的物联网前端感知技术，实时监管建设过程中“人、机、料、法、环、测”等要素，加强安全、质量、进度、投资、计划等精细化管理水平，确保工程建设过程可控；第三步，在积累大量数据的基础上，通过数字技术、大数据、云计算等方法，将数据资产转变为决策依据，实现城市轨道交通建设数字化、智能化管控，促进业务变革。针对城市轨道交通建设过程中琐碎的线下纸质流程，深圳地铁整合城市轨道交通行业最佳实践，提炼深圳市轨道交通建设先进经验，构建以“投资控、计划云、机电通、安质保、地铁公共信息模型（M-CIM）、数字化项目管理中心（D-EPM）、问题池”为核心的“新四控两管一协调”工程项目管理体系，全面推进城市轨道交通全生命周期信息化管理，最大程度减少和规避深圳市轨道交通工程建设项目中的信息共享难题，促进城市轨道交通工程项目管理规范化。在工程现场安全管控方面，利用信息化技术将安全风险管理、隐患排查治理、盾构施工管理进行融合，实现安全管控一张图，如图1 所示。以“分级管控、动态监控、风险隐患、双重预防”为目标，按照“关口前移、精准管理、源头治理、科学预防”的原则，构建风险、隐患双重预防机制。通过业主及各参建单位的共同参与，实施全过程动态安全风险管理及隐患排查治理。人员的管理是施工管理难点。深圳地铁搭建劳务实名制管理平台，通过在现场布置人脸识别闸机，实时采集劳务人员籍贯、年龄、工种、在场人数、教育培训等信息，发现异常时（如年龄过大、未经培训等情况），可及时采取措施进行防控。通过建立劳务人员黑名单制度，对屡次违反生产管理规定及违规作业的劳务人员进行记录，并禁止其进入现场作业。深圳地铁建立线网级视频监控，利用人工智能（AI）实现安全隐患自动识别。目前已研发6 种AI 算法（分别为安全帽未戴、反光衣未穿、明火识别、吸烟行为、电子围栏、翻越行为），如图2 所示。对现场安全隐患进行全天候自动识别，安全隐患识别率提升约30%，日常巡检工作量减少约35%。一方面提升了安全管理效率，另一方面对劳务作业人员形成威慑力，减少施工现场安全违规行为，保障建设过程安全可控。通过前端监测设备、传感器、采集软件，对工程现场龙门吊、塔吊、配电箱、盾构机运行状态进行实时监控。其中塔吊监控内容包括载重、力矩、风速、幅度、角度、起吊高度；盾构机监控内容包括掘进土压力、主推力、扭矩、姿态；配电箱监控内容包括电流、温度等。获取的数据会实时传输到信息化平台进行汇总和处理，出现异常情况时平台发出预警信号，可及时提醒管理人员采取措施，防范于未然。城市轨道交通工程专业多、系统复杂，材料管理也是一项系统性的工程，管理效果直接决定工程质量和服务水平。通过信息化平台对材料供应商选择、材料招标、材料申报、材料使用、材料检验、不合格材料退场等流程进行动态跟踪，实现材料全生命周期严格监管，做到事前可防范，事中可跟踪，事后可追溯，避免因材料不合格导致的质量事故。通过安装监测设备，监控工程现场颗粒物浓度、扬尘、噪声、温湿度、风力风向等情况，将数据实时传输到监管平台，对数据进行统计分析、提示预警，指导现场施工，并降低工程建设对城市生活的影响，转变传统城市轨道交通建设粗放式管理形象。结合倾斜摄影、建筑信息建模（BIM）、数字沙盘等技术，还原真实的施工场景，起到替代工程实景沙盘的展示效果，同时可将数字沙盘作为信息的载体，利用物联网技术感知前端施工现场各项业务，并将数据同步到数字沙盘中。工程管理人员通过三维数字沙盘“漫游”可以直观了解到施工现场真实环境，如重要风险源建构物、地质层、周围管线分布、监测点分布、站点基坑、隧道、盾构机等。数字沙盘中任何重要的模型都与施工现场业务流数据保持同步，让工程管理人员不仅能直观看到现场整体场景，还能掌握施工现场的实时变化。当在建线路下穿或上跨运营线路及重要建（构）筑物时，可实现指挥大厅、工程现场、远程专家联合值守，调用各方技术力量诊断、解决现场问题。城市轨道交通建设铺轨阶段涉及施工专业多、交叉作业多，长达数十公里的隧道内无稳定的通信信号，导致对施工人员、轨道车、机具等要素的监控和管理难度极大。根据城市轨道交通隧道建设的需求，深圳地铁建立了专业的轨行区信息化调度指挥及综合管控系统，实现隧道内无线网络全覆盖、隧道内外语音通信、视频监控、轨道车位置和速度实时监控、轨道车辆及施工区域临近报警、轨道车智能制动等功能。通过虚拟轨行区可直观展示机车位置与速度、施工作业区间、人员位置，实现可视化调度，有效避免人、车、机具相撞，确保轨行区施工安全。融合各业务系统数据，打造“轨道建设一张图”，如图3 所示，监管轨道建设的投资、进度、安全、质量、绿色施工等情况，通过时间、单位、线路、工区、工点等维度数据的纵向及横向对比，能够实现核心数据可视可管，为建设工程的辅助管理和决策提供强有力的支持。
大数据智能建模技术的飞速发展，为大数据分析提供了基础条件。深圳地铁建设过程中产生大量的盾构、勘察、设计、监测等工程数据，通过大数据、人工智能技术可避免和降低盾构施工安全质量风险，提升盾构施工安全质量管控水平。将人工智能技术与深圳地铁盾构安全管理业务深度融合，研发“盾构法施工智慧大数据平台”，创建盾构机选型、地表沉降、施工掘进参数、故障诊断、姿态纠偏等与盾构安全相关的预测模型。根据预测结果对后续工程可能发生的事故进行预警，通过对盾构机环境监测和盾构机司机的技能培训，可有效保障施工人员的安全和隧道质量。新一代信息技术的发展给传统城市轨道交通建设、运营、服务方式带来了冲击，同时也带来新的发展契机。在此时代背景下，城市轨道交通建设领域推行信息化管理与数字化转型是必然发展趋势，也是时代与社会发展的要求。利用AI、物联网、云计算等技术，对建设过程中关键因素进行精细化管控，促进传统行业与互联网技术有机融合，以此推动传统行业技术手段进步与管理模式变革，衍生出的新业务模式，是使传统行业焕发生机的内生动力。通过多年探索与实践，深圳地铁正在逐步转变粗放式管理模式，率先推进城市轨道交通建设业务的精细化、信息化管理，突破数据共享的壁垒，推进大数据在业务领域的深化应用。深圳地铁也积极融入到“数字深圳”的城市治理体系和产业生态链中，进一步提升“建智慧地铁就是建智慧城市”的理念，助推深圳地铁成为行业领先公司，为国家新基建贡献力量。雷江松. 城市轨道交通建设数字化转型实践[J].现代城市轨道交通，2020（12）：5-8.
雷江松（1970—），男，正高级工程师
深圳市地铁集团有限公司 副总经理
深圳地铁建设集团有限公司 董事长
