像“搭積木”一樣建造地鐵站、遠程就能檢修地鐵軌道……眼下，城市軌道交通設計和運維技術越來越先進了。

近年來，鐵四院以“智慧城軌”為引領，創建并形成了城軌TOD開發、全自動運行、裝配式智能建造、智能運維及綜合監測、城市地下大空間等八大創新技術。

30余年，30余座城，100余條線，3000余公里，占比全國20%，鐵四院扎根城市軌道交通，聚焦“綜合開發、智慧城軌、綠色低碳、安全韌性”，闖出了一條高質量發展的創新之路，成為城市軌道勘察設計的領跑者。

裝配式建造將成為未來地鐵建設新趨勢

武漢地鐵前川線湯馬區間2號風井施工現場（鐵四院 供圖）

8月14日，驕陽似火。武漢地鐵前川線湯馬區間2號風井施工現場，挖掘機加長臂，運輸車等各種機械往來穿梭，一派熱火朝天的施工景象。

今年3月，湯馬區間2號風井采用裝配式空心鋼管混凝土支撐技術完成基坑施工，為全國首創。經測算，相對于傳統現澆混凝土支撐，裝配式技術可降低碳排放量約75%。

截至目前，武漢地鐵運營里程達到435公里，位居全國第五、世界前十。隨著地鐵網越來越復雜，地下作業空間狹小、污染排放高、施工方式粗放、勞動力需求大等成為制約地鐵施工的難題。

近年來，國家已經在地面民用建設大力推行裝配式建筑，鐵四院率先在國內嘗試研發了地下車站裝配疊合式設計建造成套技術。

面對產業現代化的迫切需求，近年來，鐵四院以BIM協作平臺為手段，預判優化建造工序和工藝，同時引入激光技術，構建智能化吊裝防碰撞預警系統，實現了設計、生產、施工等全流程的智能制造。

該技術結合建筑、裝修、管線等裝配式一體化方案研究，以標準設計、模數協同以及集成化、信息化為目標，以BIM協作平臺為手段，引入三維動態仿真技術全過程模擬裝配建造，預判優化建造工序與工藝，同時建造過程中引入激光技術，構建智能化吊裝防碰撞預警系統，實現設計、生產、施工等信息交互，全面提升裝配式地下車站的智能建造技術。

鐵四院城地院副總工程師徐軍林介紹說，他們研發了裝配式路面鋪蓋系統，根據不同跨度可以選用不同型號鋪蓋，解決了現澆混凝土鋪蓋存在的問題；還研發了一體化綜合支架系統、地鐵裝配板式軌道系統，以及裝配式站臺板、裝配式樓梯、裝配式支撐、預制軌頂風道等，同時還配套開發了裝配式建造設備機械。

據了解，未來，裝配式智能建造技術還將在武漢地鐵3號線二期工程、無錫地鐵5號線、濟南地鐵8號線、深圳地鐵15號線等多個城市的城軌工程中推廣應用。

準點率提升到99.99%，全自動運行為列車安全護航

武漢地鐵5號線（鐵四院 供圖）

伴隨著城市發展、交通客流量攀升，軌道交通面臨越來越大的挑戰。為實現高效、安全、低耗運營，全自動運行技術應運而生。

去年12月26日，武漢地鐵5號線開通。這條網紅線路是武漢首條采用全自動駕駛技術的地鐵線路。坐在地鐵里，從車頭、車尾位置，直接可以看到窗外風景，仿佛坐上了一臺“時光穿梭機”。

這是武漢首條全自動駕駛線路，日均客流26.38萬人次，鐵四院在地鐵5號線實現了108個全場景應用，在全國首次提出了自動聯掛、摘鉤場景。

據了解，目前全國14個城市有24條線路開通全自動運行，運行旅程500公里，其中鐵四院共有5條線路實現無人駕駛，“地鐵5號線”成為全國網紅線路。

確保列車自動運行、精準停車、安全平穩的關鍵，就在于列車運行控制系統，即列車的“神經中樞”。

鐵四院通號院副總工程師劉濤介紹，早在2013年，該院便成立了全自動運行技術科研團隊，這是國內較早跟蹤該技術的研究團隊。經過多年探索，鐵四院編制完成了全自動運營技術系列規范，定義了108個地鐵全自動運營場景，創建了1085項技術需求。

運用全自動運行技術后，與傳統線路相比，武漢地鐵5號線故障率由百萬列公里1.8次下降為0.7次，準點率從99.89%提升至99.99%，旅行速度從普通線路的35公里/小時提升至37.55公里/小時。

在軌道交通監測方面，該院還牽頭承擔了國家重點研發計劃《城市地下基礎設施運行綜合監測關鍵技術研究與示范》，構建了以物聯、智慧、安全為本的軌道交通基礎設施運行綜合監測體系。

劉濤介紹說，鐵四院全自動運行設計項目類型涵蓋地鐵、市域、跨座式單軌、懸掛式單軌等各種制式，參與設計的在建項目逾20條，并承擔了多個省市首條全自動運行項目攻堅任務，已成為國內FAO設計經驗最豐富的團隊。

能源管理系統打造全生命周期的“綠色地鐵”

昆明地鐵5號線采用智能供電技術（鐵四院 供圖）

城軌全自動列車及站場運行的關鍵保障之一是電力。隨著軌道交通網絡的形成，用電總量隨之大幅增長，降低運行耗能、減少用電總量是實現可持續發展的迫切需求。 

鐵四院利用綜合設計院優勢，多年來深耕優化節能策略，聯合知名高校、設備制造企業開發的城軌能源智能管理系統（uiems）成為全國首個實現對牽引系統、暖通系統、照明系統等主要用能負荷動態節能管控的城市軌道交通能源智能管理系統。

鐵四院電化院副總工程師何斌介紹說，該系統以數據監測為基礎，針對占地鐵耗能近80%的三大用能體系（牽引、暖通、照明），建立分層級能耗評價系統，為能耗指標提供可量化評價依據，實現用能動態優化。

該系統將發電廠經電力傳輸線送來的電能，變換成適合列車所需的電壓，并分送到接觸軌的系統叫牽引變電所。而運用uiems系統后，將原本獨立運行的牽引變電系統統一調控，可節能約5%。

該系統在地鐵各個公共區域安裝CO2傳感器、濕度溫度傳感器，實時感受環境溫度和人流密度，并結合車站環境，分析出調節需求，根據環境變化動態調整，“人多多吹風，人少少吹風”，可節能約8.8%。

該系統還安裝照度傳感器、人體感應傳感器，感受照度變化、人流疏密，綜合考慮自然光線和廣告照明，實時調整燈光照度，根據列車進出站情況，提前預測照明需求，調節屏蔽門上方燈帶，車來燈亮，車走燈熄。智能照明系統可節能1.8%。

據計算，運用該系統后，遠期每年可減少244萬噸二氧化碳排放量，相當于每年約多種14000多棵樹。

城軌TOD，帶來軌道上的“新家園”

無錫新陽路車輛段綜合開發（鐵四院 供圖）

TOD（Transit Oriented Development）是“以公共交通為導向的城市發展模式”，其中的公共交通主要是指火車站、機場、地鐵、輕軌等軌道交通及巴士干線，以公交站點或交通樞紐為中心、以400米～800米（5分鐘～10分鐘步行路程）為半徑建立中心廣場或城市中心，其特點在于集工作、商業、文化、教育、居住等于一身的“混合用途”，能方便地選用小汽車、公交、自行車、步行等多種出行方式。城市重建地塊、填充地塊和新開發土地均可以利用TOD理念來建造。TOD的主要方式是通過對土地、交通等相關因素的一體化規劃設計來協調城市發展過程中產生的交通擁堵和用地不足的矛盾。

武漢光谷廣場地下空間綜合體、杭州西站、杭州秦望通道工程、杭州五常車輛基地上蓋綜合開發、深圳西麗樞紐、蘇州天鵝蕩車輛段上蓋開發、惠州北站綜合交通樞紐配套工程、無錫雪浪車輛段上蓋開發等，都是“鐵四院TOD融合方案”的典范之作。

鐵四院城地院副總工程師梁田介紹說，“鐵四院TOD融合方案”包括：規劃爭取政策支持加強軌道營收能力；合理控制土地開發規模，客觀評價土地開發價值；系統整合軌道交通規劃、沿線用地以及相關配套規劃；系統測算工程建設成本和用地成本；盤整沿線可用土地，高效利用站點周邊用地；多方測算成本效益實現資金平衡等技術模塊。

該院目前積累了軌道沿線開發規劃、站點周邊城市設計、站城一體綜合開發、場城一體綜合開發、綜合交通樞紐開發、軌道交通站點開發、地下空間開發、市政隧道TOD開發等TOD八大板塊設計技術。

截止到2022年，鐵四院在全國30余個城市已承攬TOD設計項目120余個，其中建成15個項目、300萬平方米；在建53個項目、650萬平方米；規劃中項目110余個、1000萬平方米，堪稱中國TOD開發設計領域的引領者。

無論是飛馳的高鐵、快捷的城軌、跨越茫茫群山和大海的橋隧，還是繁華的站場綜合體、生機盎然的城市新區，都留下鐵四院的身影。鐵四院近70年的發展，始終堅信不斷奮發，耕行不輟，美好終會踏浪而來。

【編輯：金雨】