淺析智能鐵路信息系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)

楊子楠

摘 要 智能鐵路是繼高速鐵路后鐵路行業(yè)的又一次技術(shù)革命，代表了最前沿的鐵路技術(shù)研究方向。智能化的基礎(chǔ)是信息化，全面貫穿于智能鐵路整體架構(gòu)始終的是信息系統(tǒng)。結(jié)合中國鐵路在智能鐵路的實(shí)踐，在分析智能鐵路信息系統(tǒng)構(gòu)建的主要目的的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了智能鐵路信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，分析了智能鐵路信息系統(tǒng)構(gòu)成。對智能鐵路的深入研究和進(jìn)一步發(fā)展提供了一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 智能鐵路；信息系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

鐵路行業(yè)曾經(jīng)一段時(shí)期內(nèi)被認(rèn)為進(jìn)入了行業(yè)的夕陽，可是隨著鐵路技術(shù)裝備針對時(shí)代發(fā)展和社會(huì)需求的不斷升級(jí)，鐵路這一傳統(tǒng)行業(yè)又一次次地?zé)òl(fā)出了生機(jī)和活力。信息技術(shù)在進(jìn)入新世紀(jì)后突破不斷，人類社會(huì)也在由農(nóng)業(yè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，再次受到了信息化浪潮的沖擊，而當(dāng)今世界人們則普遍認(rèn)為智能化席卷全球的時(shí)代即將到來。同樣，鐵路在工業(yè)革命誕生后得到了蓬勃發(fā)展，技術(shù)裝備不斷地轉(zhuǎn)型升級(jí)，也為各個(gè)時(shí)代打下了深深的烙印，伴隨著智能化的到來，智能鐵路的發(fā)展勢在必行。鐵路的智能化是在信息化的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，智能鐵路與依托于數(shù)據(jù)信息的流轉(zhuǎn)支持，因此明確智能鐵路的信息系統(tǒng)的構(gòu)建組成原則和相關(guān)技術(shù)就顯得尤為重要。

1 智能鐵路信息系統(tǒng)構(gòu)建的主要目的

智能鐵路信息系統(tǒng)的構(gòu)建原則貫穿于整個(gè)智能鐵路的設(shè)計(jì)目的和所要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)目標(biāo)之中，對于信息系統(tǒng)構(gòu)建的所要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的分析有助于深入理解其系統(tǒng)的構(gòu)建。

1.1 保障鐵路運(yùn)輸安全持續(xù)穩(wěn)定

保障運(yùn)輸生產(chǎn)安全對鐵路來說，既是政治紅線也是職業(yè)底線。一直以來，確保高鐵和旅客安全都是中國鐵路所奉行的最基本目的。智能鐵路作為智能化新技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的集成性應(yīng)用，作為鐵路行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢，確保鐵路運(yùn)輸安全也仍然是其應(yīng)當(dāng)遵循的頭等原則，并且對于安全保障體系的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)隨著技術(shù)手段的革新而出現(xiàn)新的突破。

1.2 實(shí)現(xiàn)高效率低成本的運(yùn)輸組織

中國鐵路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)政企分開，因此經(jīng)濟(jì)效益因素是如今作為市場主體的運(yùn)輸企業(yè)所重點(diǎn)考量的問題。相比較而言，重載鐵路注重的是運(yùn)載量的多；高速鐵路側(cè)重的是運(yùn)輸速度的快，而智能鐵路其突出特征就是“智慧”。聰明的智能鐵路系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠在運(yùn)輸組織的安排、設(shè)備設(shè)施的維護(hù)檢查、故障裝備的維修等方面提供得力幫助，實(shí)現(xiàn)高效率低成本的客運(yùn)運(yùn)輸。

1.3 提供滿足旅客需求的客運(yùn)服務(wù)

當(dāng)今我國社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。如何滿足人民對于美好生活的向往，對于美好旅行生活的期待，是當(dāng)前鐵路行業(yè)面臨的時(shí)代課題。智能鐵路的發(fā)展為中國鐵路提供了一把解決問題的金鑰匙，通過智能化的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，為旅客打造的應(yīng)當(dāng)是過往從未體驗(yàn)的全新鐵路旅程，從而滿足旅客日新月異的出行需求。

2 智能鐵路信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)采集傳輸處理儲(chǔ)存技術(shù)

智能鐵路要想實(shí)現(xiàn)智能化，其基礎(chǔ)歸根結(jié)底來自于對于海量的運(yùn)輸過程中以及運(yùn)輸過程之外數(shù)據(jù)的處理分析。因此，如何全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地獲取到數(shù)據(jù)信息就是一切的基石，也是智能鐵路信息系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。從大數(shù)據(jù)的生命周期角度來看，智能鐵路信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)當(dāng)包括從采集獲取，到高效傳輸，再到挖掘處理，以及儲(chǔ)存調(diào)取等一系列數(shù)據(jù)管理技術(shù)，這也是支撐智能鐵路的重要基礎(chǔ)性技術(shù)[1]。

2.2 人工智能與鐵路融合相關(guān)技術(shù)

相比數(shù)據(jù)采集傳輸處理儲(chǔ)存技術(shù)而言，如若要真正實(shí)現(xiàn)與人腦同等智能的鐵路大腦，關(guān)鍵技術(shù)在于人工智能相關(guān)技術(shù)。其關(guān)鍵性在于，一方面，人工智能技術(shù)需要將采集儲(chǔ)存的大量數(shù)據(jù)通過知識(shí)工程、智能學(xué)習(xí)、認(rèn)知工程等技術(shù)，形成賦予機(jī)器人在關(guān)鍵情況下的預(yù)測、感知、決策能力和權(quán)力的可控流程；另一方面，人工智能相關(guān)技術(shù)并非如數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)的“可插拔性”，而是需要與鐵路運(yùn)輸有機(jī)融合開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)，因此也可被認(rèn)定為智能鐵路發(fā)展程度的重要評(píng)判點(diǎn)。

3 智能鐵路信息系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 智能鐵路建造系統(tǒng)

BIM+GIS是支持智能鐵路的建造系統(tǒng)的核心[2]，充分結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等技術(shù)，從而建立起全面覆蓋鐵路建造的信息系統(tǒng)。智能鐵路信息系統(tǒng)的構(gòu)建在實(shí)際工程建設(shè)中是與整個(gè)建造周期完全對應(yīng)的，從而在智能鐵路工程建設(shè)中實(shí)現(xiàn)對工程施工進(jìn)度、運(yùn)行狀態(tài)、安全質(zhì)量等方面的系統(tǒng)管理，也搭建起了可追溯、易調(diào)取、透明化的建設(shè)管理體系，全面提升了鐵路建設(shè)工程的現(xiàn)代化水平。

3.2 智能鐵路設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)

智能鐵路的車站、列車是旅客所獲取感知最為直接的運(yùn)輸服務(wù)載體，而硬件設(shè)備設(shè)施的智能升級(jí)，同樣是有著先進(jìn)的信息系統(tǒng)為其保駕護(hù)航。智能車站的全WIFI覆蓋、刷臉進(jìn)站、安全保障和應(yīng)急處置設(shè)施、快速智能的安檢設(shè)備，以及智能列車的自動(dòng)駕駛、故障預(yù)測與健康管理（PHM）、運(yùn)行過程中的全面快速感知等高新技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建起了安全高效的鐵路設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)。

3.3 智能鐵路運(yùn)營服務(wù)系統(tǒng)

即使是再先進(jìn)的硬件設(shè)施，還是需要有與之匹配的軟件系統(tǒng)的服務(wù)支持，在滿足旅客切實(shí)的出行需求方面，運(yùn)營服務(wù)信息系統(tǒng)將成為旅客對于出行滿意度評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。運(yùn)營服務(wù)系統(tǒng)主要目的是為了在獲取分析每一位旅客特定的需求后，有針對性、有預(yù)測性地為其提供定制化、精細(xì)化、智能化的服務(wù)，使旅客在旅途中感受到的不只是新一代列車的風(fēng)馳電掣，還有車站車廂內(nèi)的溫馨愜意。

3.4 智能鐵路綜合管理系統(tǒng)

智能鐵路之所以能夠成為成功穩(wěn)定的新型運(yùn)輸解決方案，不只在于各個(gè)智能系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)用，還在于對于整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。其中，包括對于運(yùn)輸組織的智能安排、列車的智能調(diào)度，智能鐵路系統(tǒng)的全面管理、部門間的統(tǒng)一部署等方面。尤其是在運(yùn)輸生產(chǎn)中的 “關(guān)口前移”式的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，以及在遇到突發(fā)狀況下應(yīng)急處理方案執(zhí)行的調(diào)度指揮。

4 結(jié)束語

智能鐵路是世界各國鐵路未來角力的主戰(zhàn)場，也是鐵路技術(shù)發(fā)展的必然方向。中國鐵路如今已經(jīng)在京張高鐵、京雄城際鐵路、京沈高鐵等多條新線鐵路上推廣實(shí)踐智能鐵路項(xiàng)目，可以說走在了世界的前列，也期盼其能夠盡快通車運(yùn)營，早日為人民出行提供更安全、更舒適、更快捷的智能化體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王同軍.智能鐵路總體架構(gòu)與發(fā)展展望[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2018，（07）：1-8.

[2] 李迎九.智能建造技術(shù)在鐵路建設(shè)管理中的應(yīng)用探索[J].中國鐵路，2018，（05）：1-7.