智慧城轨ICT十大技术趋势

HUAWEI智慧城轨ICT十大技术趋势构建万物互联的智能世界前言I 1—刖舌无论是丝绸之路的建立，还是大航海时代的开启，古往今来，交通不仅是经济的脉络，更是文明的纽带。伴随中国新型城镇化发展不断推进，更多的城市群与都市圈将会逐步形成。从“打造轨道上的京津冀”到“打造轨道上的城市群”，城市轨道交通就像是主动脉与毛细血管，连接着城市群与都市圈，为之源源不断输送“养分”，共创未来智能世界。智能世界的核心是ICT技术是否能赋能并加速行业数字化转型。在走向智能世界的道路上，“数字经济”就是“经济”，“数字生产力”即“生产力”已经成为社会共识。数字生产力跃迁的核心是ICT技术，具体到城轨行业加速数字化转型，更是离不开ICT技术的赋能。在推进传统城轨交通向智慧城轨升级的过程中，哪些问题亟待解决？又有哪些技术趋势值得关注？这一过程中，城市轨道交通领域技术创新的“最后一公里”怎么走？又该如何更好地利用ICT技术跃升数字生产力？缩略语 缩略语 28目录I目录TOC\o"1-5"\h\z刖舌» 。1智慧城轨整体趋势»趋势一:云原生技术增强业务敏捷创新和系统可靠性 07\o"CurrentDocument"趋势二：存算融合支撑城轨数据大幅增长 09\o"CurrentDocument"趋势三：终端设备智能互联互通提升城轨运营基5岀效能 11\o"CurrentDocument"趋势四：云边协同促进城轨站段智能业务降本增效 13\o"CurrentDocument"趋势五：人工智能服务使能城轨全域提质增效 15趋势六：全光网络构建智慧业务可靠联接 17\o"CurrentDocument"趋势七：5G提供低时延、大容量、多业务无线承载 19\o"CurrentDocument"趋势八：云网安端共同构筑业务安全防护盾 21\o"CurrentDocument"趋势九：数字李生提升安全管控、服务质量与运营效率 23\o"CurrentDocument"趋势十：数字化与新材料助力实现绿色城轨 25\o"CurrentDocument"后记» 27附录»参考文献 28智慧城轨整体趋势0303智慧城轨整体趋势智慧城轨整体趋势I#ZI趋势十ZI趋势十数字化与新材料助力实现绿色城轨 f■《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》指出，相较2020年，2025和2030年综合能耗强度要分别降低10%和15%;新建建筑中绿色建筑面积占比分别达到70%和100%；碳排强度分别降低20%和30%o到2025年，新增具备可开发条件的屋顶和场地的光伏发电覆盖率达到100%,分布式和建筑光伏一体化技术推动光伏在城轨领域广泛部署。传统能源的建设方案中，发电、用电系统分别建设，缺乏统一管理和协同，导致能源效率低、用能成本高。通过运用数字化和新能源技术可以实现光储直柔，训练网络碳排放强度节能算法计算和系统管理碳排，将能源的发电、输电、配电、用电各个环节从传统的烟囱式独立系统架构和孤岛式管理，演进至统一架构、统一管理和综合应用，实现全链路统筹、协调和优化，提升能源利用效率，降低用能成本。车站通风空调系统耗能约占行业总能耗的30%~40%,单纯凭借硬件节能或者基于人工经验的简单调优已达节能上限。利用AI技术通过海量数据训练车站节能算法，通过对城轨车站等场景下客流密度和车站内外部环境变化的预测，寻找出影响温度的数百种关键因素，从上百万种组合中推理出车站负载、环境温度下的最佳控制参数，并下发至空调及通风系统，可将车站COP（即“空调能效指标”）提升10%~20%。数据中心承载着城轨云大量的算力，行业领先PUE已达到1.15o部分老数据中心PUE平均超过1.5,耗能超标需要整改；新建数据中心，仅风冷模式在南方很难达到PUE小于1.15。通过新增存储液冷、增程式高效水冷实现削峰填谷，结合AI联动调优，实现改造数据中心PUE小于1.2,新建数据中心PUE小于1.15,打造绿色节能的城轨云数据中心。为实现城轨行业的零碳目标，建设绿色城轨，还需要在能源路由器、电力电子及新材料等技术方向持续进行探索。

硅基材料向碳基等第三代半导体技术演进，研制基于碳化硅功率器件的变流器、变压器、逆变器等城市轨道交通能源装备，提高列车牵引、辅助变流系统，以及车站综合能源系统的用能效率。提升电力电子器件开关频率，提高器件效率与输出品质，降低负载谐波损耗，减少新型器件的装备体积、重量，可将功率密度提升10%以上，能耗降低5%以上。能源控制器集成了智能逆变器等高功率高效能电力电子器件，可用于光储直柔新型能源系统，在逆变器、变流器基础上增加电网实时监测、实时通讯、电池管理，以及系统调度功能，实现功率在发电、储能、并网之间的动态分配。针对轨交场景，需要研究组合高功率高效能电力电子器件的能源控制器对大跨度宽电压和强电流的转换控制。后记»放眼未来，城轨交通不仅仅是基础设施，在“智慧”加持下，它还将是联接乘客体验的综合服务载体，而这些则依托于云原生技术、存算融合、智能互联、边缘计算、人工智能技术，全光网络、5G的通信基础，以及云网安端联动、数字享生和新材料的等前沿技术的探索和融合。从“交通大国”到“交通强国”，打通“大动脉”，畅通“微循环”才能有力支撑经济社会高质量发展。经济发展离不开交通先行，智鴛城轨建设既能快速推动区域经济和城乡一体化发展、激发城市群的向上动能，还将对社会经济、技术创新的方方面面产生重大影响，对我国实施“交通强国”战略具有重大意义。城轨行业的数字化转型已形成共识并正在加速，作业数字化、数字平台化、平台智能化、智能实战化，数字化生产力技术将驱动生产力从“量变到质变”，并逐步成为城轨行业发展的核心引擎，跃升数字生产力正当时。附录I附录»参考文献《交通强国建设纲要》，2019.09(2)《国家综合立体交通网规划纲要》，2021.03《多部委关于推动都市圈市域(郊)铁路加快发展的意见》，2020.12《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，2020.03《城轨轨道交通2022年度统计和分析报告》，2023.03《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》，2022.08《智慧城市轨道交通信息技术架构及网络安全规范第1部分：总体需求》(T/CAMET11001.1—2019)《智慧城市轨道交通信息技术架构及网络安全规范第2部分：技术架构》(T/CAMET11001.2-2019)《智慧城市轨道交通信息技术架构及网络安全规范第3部分：网络安全》(T/CAMET11001.3—2019)《城市轨道交通云平台构建技术规范》T/CAMET11002-2020《城市轨道交通大数据分析系统技术规范》T/CAMET11003-2020《城市轨道交通云平台网络架构技术规范》T/CAMET11004-2020《城市轨道交通云平台网络安全技术规范》T/CAMET11005-2020《城市轨道交通运营技术规范》(GB/T38707-2020)《2021年工业信息安全态势报告》，2022.02缩略语ICT:InformationandCommunicationsTechnology,信息和通信技术IT：InformationTechnology,信息技术Al：ArtificialIntelligence,人工智能TB：Terabyte,百万兆字节PB：Petabyte,十亿兆字节GB：Gigabyte,千兆字节us：microsecond,微秒CPU：CentralProcessingUnit,中央处理单元GPU：GraphicsProcessingUnit,图形处理单元5GtoB：5GtoBusiness,5G在各行各业的应用OS：OperatingSystem,操作系统VR：VirtualReality,虚拟现实AR：AugmentedReality,增强现实NOCC：NetworkOperationsControlCenter,线网运营控制中心COCC：CentralOperationsCommandCenter,线网运营指挥中心RPO：RecoveryPointObjective,恢复点目标RTO：RecoveryTimeObjectives,故障恢复时间目标PHM：PrognosticsandHealthManagement,故障预测与健康管理EDFA：Erbium-DopedFiberAmplifier,掺铝光纤放大器ASON：AutomaticallySwitchedOpticalNetwork,自动交换光网络FAO：FullyAutomaticOperation,全自动运行系统LTE-M：LongTermEvolution-Metro,基于4GLTE的城轨无线车地通信GPP：GlobalPhysicalPosition,全局物理地址eMBB：enhancedMobileBroadband,移动宽带增强uRLLC：Ultra-ReliableLow-LatencyCommunication,超高可靠性超低时延通信mMTC：MassiveMachine-TypeCommunications,海量物联网通信MIMO：Multiple-InputMultiple-Output,多入多出技术GIS：GeographicInformationSystem,地理信息系统BIM:BuildingInformationModeling,建筑信息模型COP：CoefficientofPerformance,能效比华为技术有限公司深圳市龙岗区坂田华为基地电话：+8675528780808邮编:518129商标声明*HUAWEI,HUAWEI,/"是华为技术有限公司商标或者注册商标，在本手册中以及本手册描述的产品中，岀现的其它商标，产品名称，服务名称以及公司名称，由其各自的