基于信创云的增强型列车自动控制系统——攻克自主可控，智联线网未来

　　一、总体介绍

　　北京城建智控科技股份有限公司成立于2014年，是北京城建集团科技产业化板块的重要组成部分。公司致力于成为国内领先的“数字城市”综合解决方案服务商，重点服务国家“数字经济”战略，打造集“设计、研发、制造、集成、运维”为一体的数字技术一站式服务体系。作为轨道交通行业第一家拥有设计背景的智慧城轨综合解决方案提供商、中国第一家专注轨道交通云平台业务的国有控股公司，以设计引领和科技创新为双轮驱动，聚焦核心产品业务，创新产品研发，推动行业高质量发展。

　　北京城建设计发展集团股份有限公司是科技型工程公司，业务涵盖城市轨道交通、综合交通枢纽、地下空间开发、工业与民用建筑、市政工程、城市规划等领域，拥有设计咨询、工程建设、投融资、科技产业化、置业文旅、运营管理为一体的完整产业链。拥有城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心等14个政府授予的创新平台，省部级科技成果近800项、专利700余件、软件著作权400余件，多项创新技术达到国际领先水平。

　　重庆璧铜线轨道交通运营管理有限公司是重庆市铁路(集团)有限公司的全资子公司，成立于2024年4月7日，通过委托运营方式负责市郊铁路璧山至铜梁线行车组织、客运服务、设施设备维护、安全生产等运营管理工作。璧铜线是重庆高铁、市郊铁路、地铁“三铁”融合的示范线，也是重庆市首条最高速度达140公里/小时的运营轨道线路，于2025年1月2日开通初期运营。目前与已开通的轨道交通1号线在璧山站采用付费区换乘通道方式换乘，今后将与在建城轨快线27号线贯通运营。

　　近年来，全球信息安全事件频发、中西方摩擦加剧，国家将信创产业列为国家战略，为信创产业发展创造了前所未有的机遇。自2021年以来，各部门先后发布的《“十四五”国家信息化规划》、《“十四五”数字经济发展规划》等将全面助推信创产业发展。信创产业在“党务、政务+金融、电信、交通、电力、石油、航空航天、教育、医疗”行业应逐步加快发展，其中交通行业作为信创的关键行业之一，当前仍然存在规范不足、发展缓慢等突出问题。

　　本项目结合国家信创产业(信息技术应用创新产业)发展战略，以《智慧城轨发展纲要》和《绿色城轨发展行动方案》为指导思想，对基于信创云的增强型列车自动控制系统在城市轨道交通中的研究及应用方案开展深入研究，具有重要的理论和实践意义。

　　(一)推动自主化列控装备与信创技术的产业融合

　　目前，信创产业的产品和技术已从“基本可用”向“好用易用”大跨步迈进;“整芯铸魂”已基本完成;数据库从集中式向分布式拓展，流、图、信息检索等数据库自主化程度不断增强;中间件等产品分类不断细化;云计算平台类、信息安全类、网络安全类等解决方案相继创新应用。基于新一代信创技术体系，信创云技术在工业安全控制系统中的应用和推广已具备较好的可实施性。从基础硬件、基础软件、应用软件和信息安全4大领域，结合自主化安全列控装备，探索可持续开展的信创技术应用方案，逐步应用信创技术进行自主化替代，进一步提升核心技术的自主可控势在必行。

　　(二)助力城市轨道交通列车运行自动控制系统数字化应用体系不断完善

　　本项目从多传感器融合定位技术、车载模块化集成应用技术、全自动运行技术、多级网络化调度技术、多传感器环境感知和大数据分析决策的全息感知与态势识别技术等方面进行深入研究，制定数字化应用总体方案，提升列车自动控制系统的整体鲁棒性，促进城市轨道交通列车运行控制系统数字化应用体系持续完善，具有重要意义。

　　(三)提高互联互通条件下城市轨道交通网络化运营管理效率

　　作为信号系统的指挥大脑，城市轨道交通调度系统需具备可同时调度指挥不同自动化等级轨道交通线路列车运行的功能。基于城市轨道线路的功能定位，其调度系统应同时具备ATS系统的公交化运营管理功能，以及CTC系统的网络化调度管理功能，如线网列车运行图的统一编制和调整、调度管辖区的灵活划分、线网运营下的PIS(乘客信息系统)和PA(公共广播)信息预告等。从标准城轨云架构路网控制中心和网络化运营需求角度着手，对既有调度系统进行融合和创新，形成一套运营管理模式统一、维护简便、技术标准化、可灵活配置的互联互通网络化调度系统，以提升网络化运营管理效率。

　　二、主要做法

　　(一)将信创技术融入信号系统核心控制设备的设计与实现

　　本项目采用信创技术全栈替换方案，构建信创云平台与非信创云平台异构的热备架构，实现信号系统核心控制功能云端化部署，支撑轨道交通领域信息技术自主可控的渐进式替代。

　　本项目以ATS系统、网络化调度系统的信创技术安全性、可靠性、可用性及可维护性验证为目标，通过基础软硬件与系统软件的异构化设计，降低系统对单一操作系统、中间件等的依赖性，有效解决单一云平台架构的共因失效与安全风险不可控问题，从而提升信号系统的整体鲁棒性。

　　
图 信创云平台异构架构下的ATS系统

　　(二)面向全自动运行的增强型列车控制系统设计

　　1.升级多维感知层。集成高精度激光雷达、高清视觉传感器等设备，通过多源融合算法实现列车运行环境全息感知，精准获取定位、速度及障碍物信息，为决策控制提供高置信度数据基础。

　　2.构建通用可扩展平台层。融合主运算控单元、通信传输单元及外部接口单元，采用模块化硬件设计、I/O复用与总线扩展技术，满足低泄射电磁防护要求，打造符合SIL4安全标准的模块化安全计算机平台，显著提升系统兼容性并降低迭代维护周期和成本，有效支撑核心控制系统应用。

　　3.建立高速通信与智能决策层。基于LTE-M与工业以太网保障数据实时可靠传输，开发图像增强、运行决策及数据分析算法，优化列车精准停靠与速度控制，支撑车群协同高效运行，为智能决策提供有力支撑。

　　4.设计高可用控制架构。通过集中式区域控制器与分布式全电子联锁系统，结合FAO系统实际应用特点，制定覆盖常态、故障及应急的57类场景处置方案，实现“监控-处置”一体化闭环，最大限度减少故障场景下人为参与环节，保证安全的同时提高系统的可用性，从而降低线路的建设和运维成本。

　　5.打造多类模型融合的智能运维方案。借助云计算、大数据、AI技术搭建大数据分析决策的全息感知和态势识别平台，结合“云-边-端”协同架构下全弱电系统数据梳理，将各专业系统的业务数据、状态数据、维护数据、日志数据进行标准化处理，挖掘设备运行趋势、线路实时状态等关键信息，通过现有大模型技术的接入，各种业务模型的整合、融合，完成线路列车运行“感、知”一体化，借助数字化运维实现故障的预防、资源的科学调配与高效管理。

　　(三)基于信创云平台的互联互通网络化调度系统架构设计

　　1.系统定位与架构

　　面向多层次轨道交通协同需求，遵循统一架构、统一接口、统一数据源原则，构建“线网中心-车站”两级标准化调度架构，实现系统需求、功能与接口的全面规范化。

　　2.系统结构

　　采用“线网中心-车站”两级架构：

　　・中心层部署于信创异构云平台，承载线网综合应用、网关等服务，配置全局调度、运行图编辑、车辆调度等统一化终端;

　　・车站层部署车站服务分机与现地工作站，通过标准化传输协议及安全通信通道，与中心层网关服务实时交互，支持车站级运输组织、监控及指挥。

　　3. 功能设计

　　在传统ATS功能基础上，建立线网级运行图编制、区域调度分配、多自动化等级适配的统一标准;实现线网时刻表管理、运营数据管理、调度命令下发、报警管理、车辆调度、信息显示管理等全链路线网级调度功能。

　　4. 调度智能化

　　构建调度辅助决策系统：

　　① 基于历史数据与规则和应急处置预案构建调度语义库;

　　② 构建实时状态为结构化数据模型;

　　③ 融合大模型与领域模型推理故障或应急条件的影响;

　　④ 通过语义库迭代优化决策闭环，为行车调度提供决策支持。

　　三、取得成效

　　本项目设计的系统已在重庆璧铜市域铁路实现工程落地应用，其可靠性指标创造行业新标杆——系统运行故障率持续稳定在0.5次/万公里以下的超低水平，获得业主方高度称赞。在2024年春运最繁忙的八天关键期(1月28日至2月4日)，系统成功实现连续192小时零故障运行，精准保障820趟次列车安全平稳开行，累计高效疏运17.81万人次客流。其中单日最高乘降量达3.18万人次。尤为突出的是，在运能全负荷运转状态下仍保持100%运行图兑现率和99.98%准点率的双优成绩。此外，相较于传统信号系统，本项目设计的系统全生命周期的维护成本降低25%，新建线路接入成本降低40%，跨线调度响应速度提升60%，为新一代智慧城轨建设提供了具备普适推广价值的方案。