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引言
作为城市交通的“生命线”和区域经济发展的重要引擎，轨道交通在全球城市化进程中扮演着至关重要的角色。截至2024年底，中国内地累计已有58个城市投运城轨交通线路，总里程突破1.2万公里，且“十四五”期间预计年均新增运营线路超1000公里-2。这一规模的快速扩张在满足巨大出行需求的同时，也对运营效率、安全保障、服务质量及可持续发展提出了前所未有的挑战。传统依赖人工经验与计划性维护的运营模式，在日益复杂的线网和不断攀升的客流压力下，其局限性日益凸显。
在此背景下，以大数据、人工智能（AI）、物联网、机器人等为代表的数字智能技术，正以前所未有的深度和广度融入轨道交通行业，驱动其进行深刻的“数智化”转型。数智化不仅是技术的升级，更是一场涉及运营理念、管理模式、产业生态和价值创造方式的系统性变革。本文旨在系统阐述轨道交通数智化转型的内在驱动力，梳理其在关键领域的应用实践，分析当前面临的核心挑战，并展望未来的发展路径，为行业高质量发展提供理论参考与实践镜鉴。
一、轨道交通数智化转型的必然性与多维驱动力
轨道交通的数智化转型并非技术狂热下的盲目选择，而是应对行业内生挑战、响应外部政策要求、把握时代发展机遇的必然选择，其驱动力主要来自运营、安全、经济、政策与战略四个维度。
1.1 提升运营效率与服务质量的迫切需求
面对持续增长的客流（如兰州轨道交通日均客流量达39.64万人次，单日客流强度屡居全国前列）与有限的运能资源之间的矛盾，传统粗放式调度与管理难以为继-1。通过大数据分析客流时空分布特征，实现运力的精准投放与动态调整，是破解“小线网、大客流”矛盾的关键。例如，兰州轨道交通依托客流分析系统，在2025年前三季度实现了客运量3.5%的同比增长，于有限里程内最大化运能-1。同时，通过线上线下一体化的智能票务系统（如电子计期票、特色票卡活动），显著提升了乘客粘性与服务体验-1。
1.2 筑牢安全防线与降低运维成本的核心诉求
安全是轨道交通的生命线。传统人工巡检与定期检修模式存在效率低、风险高、主观性强、难以发现隐性缺陷等问题。数智化转型推动维保模式从“计划修”、“故障修”向“预测修”跃迁。重庆轨道交通通过引入基于AI及机器人的桥隧安全运维系统，实现了亚毫米级裂缝的自动识别（准确率超90%），并可预测结构退化趋势，有望延长桥梁寿命20%，降低全生命周期维护成本30%-3。兰州轨道交通的智能维保系统将施工提醒疏漏率降至5%以下，线路故障率同比下降12%-1。
1.3 突破盈利瓶颈与创造新增长点的经济动力
全球范围内，轨道交通运营普遍面临巨额投资与漫长回报周期的压力。数智化转型为行业开辟了“流量变现”与“数据增值”的新赛道。兰州轨道交通是典型范例，其不仅完成甘肃省首例数据资产入表（估值超2200万元），探索数据产品交易-1；还通过升级APP整合生活服务、开展直播带货等模式，将乘客流量转化为商业收入，成功探索了从“运营轨道”向“经营轨道”的转型路径-1。
1.4 响应国家战略与行业政策导向的外在要求
国家层面已明确将数据要素和人工智能作为培育新质生产力的关键。《“数据要素×”三年行动计划（2024—2026年）》明确提出“数据要素×交通运输”专项行动-2。同时，《城市公共交通条例》等法规鼓励新技术应用，为行业数智化提供了根本遵循与安全保障-5。行业技术规范，如《城市轨道交通全自动运行系统运营技术和管理规范（试行）》，则为全自动运行等高级数智化应用奠定了技术基础-5。
二、数智化转型的关键技术应用与实践领域
数智化转型已渗透至轨道交通的“规、建、管、养、运、服”全链条，在以下几个核心领域呈现出丰富的应用场景与实践成效。
2.1 智能运营与调度管理
基于大数据与AI算法的智能调度系统，能够实时分析客流、车流、路况等多源信息，实现列车运行图的动态优化和运能的精准匹配。这不仅能缓解高峰拥堵，还能在平峰期节能降耗。更高级的应用是全自动运行系统（FAO），实现列车的自动驾驶、精准停靠和智能调度，代表了运营智能化的尖端方向-5。
2.2 智慧运维与安全保障
这是当前应用最广泛、成效最显著的领域，主要体现在：
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智能巡检与健康管理：广泛应用轨道智能综合检测车-8、车辆智能巡检机器人-7、无人机-3等装备，替代高危、重复性人工作业。例如，成都地铁的车辆检修机器人使车门检修效率提升约100%-7。AI视觉识别技术能自动诊断车辆、轨道、接触网等关键设备的缺陷。
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预测性维护与风险预警：通过部署传感器网络，结合设备历史数据与AI模型，预测零部件剩余寿命和故障发生概率，变被动抢修为主动干预。重庆的桥隧AI预警系统即是典型-3。
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一体化应急保障：融合物联网、数字孪生和协同通信技术，构建覆盖“感知-决策-处置”全流程的智能应急平台，极大提升对突发事件的快速响应与协同处置能力。
2.3 绿色低碳与节能降耗
数智化与绿色化（“绿智融合”）协同推进。通过AI算法优化列车牵引、车站环控、照明系统等能耗大户的运行策略，实现精细化的能源管理。兰州轨道交通通过引入节能算法，年均节电约13万度-1。此外，“P+R+充电桩+光伏”等一体化项目，以及车辆段屋面分布式光伏发电，探索了清洁能源的自发自用模式-1。
2.4 数据资产化与商业模式创新
数据正从运营副产品变为核心生产要素。兰州轨道交通率先实现数据资产的确权、登记与入表，探索在商业广告、商铺租赁等场景下的数据产品交易，为行业提供了宝贵经验-1。同时，轨道APP从单一的出行工具向集出行、生活服务、电商、社交于一体的本地生活平台演进，通过积分体系、直播带货等方式，构建用户生态，实现流量价值的深度挖掘-1。
2.5 产业融合与生态拓展
数智化打破了轨道交通的行业边界，催生出“轨道+”新业态。
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“轨道+低空经济”：兰州、重庆等地正积极探索利用轨道交通场站资源（如车辆基地）发展低空经济，建设产业园区，开展无人机巡检、物流、培训等业务，打造新的产业标杆-1-3。
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“轨道+便民/文旅”：在车站内布局智能寄存柜、无人便利店、早餐取餐点等，提升服务附加值-1。结合地方文化开发特色电子票卡，使地铁成为展示城市文化的流动窗口-1。
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多网融合：通过数据与服务的打通，深化轨道交通与地面公交、共享单车、出租车等交通方式的“无缝衔接”，构建一体化出行服务体系（MaaS），解决“最后一公里”难题，系统性引导绿色出行-1。
表1：国内典型城市轨道交通数智化转型实践对比
| 城市/企业 | 转型核心理念 | 关键应用领域 | 代表性成果/项目 |
|---|---|---|---|
| 兰州轨道交通 | “绿色、智能、融合、创新”-1 | 数据资产化、智慧运维、低空经济、流量经营 | 完成全省首例数据资产入表；建设低空经济产业大厦；APP生态化运营与直播带货-1 |
| 重庆轨道交通 | AI赋能安全与效率-3 | 桥隧AI智能运维、低空智控、行业大模型 | 基于AI与机器人的桥隧安全运维系统；研发“轨道+低空”智能管控系统-3 |
| 成都轨道交通 | 硬科技驱动产业升级-7 | 智能装备制造、机器人巡检、激光清洗 | 应用车门智能检修机器人；探索激光清洗与机器人融合技术-7 |
| 行业普遍方向 | 数据要素驱动-2 | 智能调度、预测性维护、全自动运行、MaaS | 推广全自动运行系统(FAO)；建设城市级交通仿真与协同平台-2-5-8 |
三、面临的主要挑战与瓶颈
尽管前景广阔，但轨道交通数智化转型仍处于深水区，面临一系列严峻挑战。
3.1 技术层面：自主化瓶颈与系统集成难题
核心软硬件，如全自动运行系统核心算法、专用芯片、高端传感器等，仍存在对外依存度较高的“卡脖子”风险-5。同时，不同时期、不同供应商建设的各业务系统（如信号、供电、监控）架构不一、标准各异，形成严重的“数据孤岛”，导致数据共享复用困难，制约了全局优化和高级AI应用-2-4。
3.2 安全层面：新型网络安全风险加剧
系统越智能、互联程度越高，遭受网络攻击的潜在入口和破坏力就越大。列车控制系统、调度中枢等关键信息基础设施一旦被入侵，可能引发灾难性后果。此外，海量乘客个人信息和运行数据的采集、存储与使用，也面临着严峻的隐私泄露风险-5。
3.3 经济层面：高昂投入与收益平衡困境
数智化转型的前期投入巨大，包括硬件改造、软件研发、平台建设和人才引进等。然而，其产生的效益（如降本、增效、增值）往往具有滞后性和间接性，短期内难以量化并覆盖成本。特别是对于中西部地区的运营企业，面临更大的成本收益平衡压力-1。
3.4 人才与组织层面：复合型人才短缺与组织变革滞后
行业亟需既懂轨道交通业务，又精通数据分析、AI算法、网络安全的跨界融合型人才，此类人才目前严重短缺-5。与此同时，传统的金字塔式、部门壁垒森严的组织架构，难以适应数智化所需的扁平化、跨部门敏捷协同的工作模式，组织与文化变革是比技术升级更艰巨的任务。
四、推进策略与未来展望
为推动轨道交通数智化转型行稳致远，需要采取系统性的推进策略。
4.1 策略建议
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强化顶层设计与标准统一：在国家与行业层面，加快制定覆盖数据接口、系统架构、网络安全等的统一标准体系，破除“数据孤岛”-2-4。企业应将数智化转型深度融入发展战略，进行全局规划。
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攻坚关键核心技术：依托“政产学研用”创新联合体，集中力量攻关全自动运行、专用芯片、工业软件等短板，推动国产化替代与迭代-5。鼓励如重庆、成都等地，围绕具体场景（如山地运维、智能装备）形成特色化技术优势-3-7。
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构建纵深防御安全体系：建立覆盖物理、网络、数据、应用的全方位安全防护体系，部署智能安全监控，定期开展攻防演练-5。同时完善数据合规治理框架，保护乘客隐私。
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创新商业模式与投资机制：探索政府引导、企业主体、社会资本参与的多元化投融资模式。鼓励企业像兰州轨道一样，积极探索数据资产交易、流量经营等新商业模式，拓宽收入来源，反哺技术投入-1。
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培育跨界人才与变革组织：高校与企业合作，设立“交通+数字”复合型专业方向-5。企业内部建立数字化领导力，推动组织架构向敏捷、跨职能的团队模式转型。
4.2 未来展望
未来，轨道交通数智化将呈现以下趋势：一是“车-路-站-云”一体化协同，基于5G、北斗、数字孪生技术，实现全局实时感知与协同控制；二是人工智能深度融合，行业专用大模型将成为标配，赋能从宏观决策到微观故障诊断的所有环节；三是“轨道+”生态持续繁荣，轨道交通将更深地融入城市智慧能源网、物流网、信息网，成为智慧城市的重要节点和产业孵化平台；四是人性化服务极致体验，基于MaaS的“一键式”、“门到门”个性化出行服务将成为现实，轨道交通出行将从一种交通方式升华为一种高品质的生活体验-8。
结论
综上所述，数智化转型是轨道交通行业应对当前挑战、实现高质量发展的必由之路和战略抉择。它通过智能运营、智慧运维、数据赋能和产业融合，正在深刻重塑行业的效率、安全、服务和盈利模式。尽管前路存在技术、安全、经济与人才等多重挑战，但通过加强顶层设计、突破核心技术、筑牢安全防线、创新商业模式以及加快组织人才变革，轨道交通必将能够驾驭数字智能的时代浪潮。未来的轨道交通将不再仅仅是运送乘客的交通工具，而将进化为一个自感知、自决策、自进化、开放融合的智慧生命体，为城市可持续发展与人民美好生活提供更强大的支撑。以兰州、重庆、成都等地的实践为先导，中国轨道交通的数智化转型，不仅将为国内行业升级探索路径，也为全球同行业贡献宝贵的“中国智慧”与“中国方案”。
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