工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)融合鐵路運(yùn)輸應(yīng)用探討

文/徐福獻(xiàn) 王亮 邵繼鐸 羅金旭 杜尚武

針對(duì)鐵路運(yùn)輸過程中，信息管理、系統(tǒng)支付、信息共享、行車調(diào)度、系統(tǒng)預(yù)警、物資倉儲(chǔ)等環(huán)節(jié)中存在的工作效率不足，運(yùn)行管理無法兼容，數(shù)據(jù)分析困難等現(xiàn)象，嘗試應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，針對(duì)性的探索解決辦法，促使鐵路運(yùn)輸高效、可靠，同時(shí)為其他鐵路運(yùn)營領(lǐng)域提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

0.引言

作為國民經(jīng)濟(jì)最有力的支柱，鐵路運(yùn)輸行業(yè)發(fā)揮了巨大的貢獻(xiàn)，有力促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源流動(dòng)和人員交流。但是鐵路運(yùn)輸行業(yè)由于其整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)較為龐大，雖然經(jīng)歷了各種調(diào)整，仍需面對(duì)體量龐大，密度較高，節(jié)奏較快的制約。為了更充分的使鐵路運(yùn)輸?shù)淖饔玫靡园l(fā)揮，充分保障運(yùn)營安全，充分保證物資運(yùn)輸供給以及合理布局人員流動(dòng)，需要通過現(xiàn)代信息技術(shù)促進(jìn)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)向智能化、信息化方向轉(zhuǎn)變，促進(jìn)鐵路運(yùn)營新的作業(yè)模式的變革，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用將會(huì)為鐵路發(fā)展帶來重要機(jī)遇及廣闊的應(yīng)用空間[1]。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與鐵路運(yùn)輸這樣的基礎(chǔ)領(lǐng)域的有效結(jié)合，會(huì)使領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)產(chǎn)生升華，帶來的是更大的發(fā)展機(jī)遇和內(nèi)生性挑戰(zhàn)，并推動(dòng)鐵路運(yùn)輸進(jìn)行數(shù)字化變革。逐步形成適應(yīng)中國鐵路發(fā)展的技術(shù)和管理創(chuàng)新之路[2]。

1.鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)與問題

隨著我國經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的快速發(fā)展以及人民對(duì)物質(zhì)文化需求的快速提升，鐵路運(yùn)輸面臨著更高的要求，因此如何能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路運(yùn)輸“貨運(yùn)重載，客運(yùn)高速”的總體目標(biāo)，成為解決鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾较?。而?dāng)前鐵路運(yùn)輸?shù)娘@著特點(diǎn)為：（1）運(yùn)輸規(guī)模體量較大；（2）平均運(yùn)費(fèi)相對(duì)較低；（3）基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善；（4）線路覆蓋面廣；（5）相關(guān)裝備齊全并且不斷升級(jí)；（6）轉(zhuǎn)運(yùn)貨物種類繁多[3]。

當(dāng)前鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)逐步實(shí)施信息化，但是依舊存在信息化手段利用不足的問題。具體表現(xiàn)為：（1）無法積極客觀全面認(rèn)識(shí)信息化技術(shù)對(duì)鐵路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展的促進(jìn)作用，信息化手段無法真正有效貫穿實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)輸過程中；（2）信息采集過程中，由于個(gè)別節(jié)點(diǎn)的實(shí)施困難，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無法得到保證，導(dǎo)致部分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)失真，進(jìn)而使得信息無法全面共享；（3）信息系統(tǒng)兼容性不強(qiáng)，由于各個(gè)實(shí)施單位實(shí)施了各式各樣符合自身特點(diǎn)的信息系統(tǒng)，但是各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立性較強(qiáng)，沒有進(jìn)行系統(tǒng)兼容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息相對(duì)分散，無法形成完備的信息利用體系，大大弱化了信息化的帶動(dòng)作用；（4）信息化建設(shè)部分過程由于起步較早，同時(shí)受到當(dāng)時(shí)特定的限制，設(shè)計(jì)過程及規(guī)劃方案較為保守，已無法適應(yīng)目前的實(shí)際需求，亟須進(jìn)行大規(guī)模的更新?lián)Q代；（5）受特定時(shí)期相關(guān)技術(shù)發(fā)展的限制，尤其在信息采集，數(shù)據(jù)分析過程中，明顯能力不足，導(dǎo)致相關(guān)運(yùn)營過程無法高效開展；（6）信息系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率不高，效率僵化，后期的數(shù)據(jù)處理及維護(hù)保養(yǎng)等環(huán)節(jié)存在明顯的滯后現(xiàn)象，相關(guān)工作環(huán)節(jié)的工作效率及運(yùn)營成本無法進(jìn)行測(cè)算[4]。

2.應(yīng)用分析探討

2.1 物流信息管理應(yīng)用。物流管理工作是保證鐵路運(yùn)輸過程有效平穩(wěn)的重要支撐，面對(duì)當(dāng)前信息化技術(shù)的更新發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合物流管理工作將對(duì)貨物運(yùn)轉(zhuǎn)提出更高的要求和可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保證，并對(duì)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了新的研究方向。在實(shí)際工作過程中，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)合理應(yīng)用能夠極大地保障運(yùn)輸貨物的運(yùn)輸安全性，能夠?qū)ω浳镞M(jìn)行篩選，確保達(dá)標(biāo)合格貨物可以進(jìn)行運(yùn)輸，并對(duì)不合格貨物能夠做到及時(shí)排除，這樣相關(guān)工作或管理人員就能夠?qū)Ρ蓉泦蔚南嚓P(guān)信息，確保貨物及時(shí)發(fā)運(yùn)，保證貨物傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，避免運(yùn)輸誤差。同時(shí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠確保貨主、客戶甚至消費(fèi)者能夠及時(shí)掌握貨物的實(shí)時(shí)路線、實(shí)時(shí)位置以及預(yù)計(jì)抵達(dá)時(shí)間，便于準(zhǔn)時(shí)提貨，大大提升了站內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)效率[5]。

2.2 信息共享技術(shù)應(yīng)用。對(duì)于鐵路運(yùn)輸信息共享技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在客運(yùn)系統(tǒng)中，尤其是在客運(yùn)售票補(bǔ)票過程中。車內(nèi)補(bǔ)票存在一定的離散性，過程中的獨(dú)立性較強(qiáng)，旅客存在提前下車或者延后下車現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際票據(jù)與站內(nèi)票據(jù)出現(xiàn)脫節(jié)不同步的現(xiàn)象。采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的RFID（射頻標(biāo)簽）技術(shù)，并結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，充分發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)共享，將站內(nèi)票務(wù)系統(tǒng)與列車補(bǔ)票系統(tǒng)實(shí)施互聯(lián)，確保票務(wù)數(shù)據(jù)能夠數(shù)字化與透明化，系統(tǒng)掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)與信息，便于控制站內(nèi)票務(wù)預(yù)留，同時(shí)列車內(nèi)部的座位信息也能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)票，提升座位的使用率，增強(qiáng)了檢票運(yùn)行效率，提高了運(yùn)行收益。

2.3 客運(yùn)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最主要的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，而其中的數(shù)據(jù)或信息的讀寫是完成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)的重要技術(shù)支撐。在鐵路客運(yùn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中設(shè)置信息讀寫系統(tǒng)，并將讀寫器置入其中，能夠便捷地對(duì)車票中的芯片進(jìn)行信息交互，核對(duì)相應(yīng)的旅客信息及車票現(xiàn)時(shí)狀況，確保用戶信息與車票信息實(shí)時(shí)統(tǒng)一，有力地保障了客運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)綜合利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制中心，并結(jié)合讀寫器的功能，可以對(duì)運(yùn)行中客車及站內(nèi)候車旅客流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在此基礎(chǔ)上形成大數(shù)據(jù)比對(duì)，以此有利于實(shí)時(shí)調(diào)整相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施保障，確?？土饔行蛄鲃?dòng)，保障站內(nèi)與列車的運(yùn)營效率。例如合理的調(diào)整檢票口的開放時(shí)間和開放順序，并且關(guān)聯(lián)到旅客的相關(guān)通信工具上，有序引導(dǎo)旅客高效登車，避免檢票錯(cuò)誤等現(xiàn)象發(fā)生。還可以利用信息互聯(lián)，對(duì)旅客進(jìn)行到站前實(shí)時(shí)提示，避免乘車過站或提前下車等情況的發(fā)生，減少乘車糾紛，保證列車運(yùn)行效率[6]。

2.4 行車調(diào)度技術(shù)應(yīng)用。鐵路運(yùn)輸?shù)母咝А?zhǔn)時(shí)是通過行車調(diào)度系統(tǒng)來完成的，合理科學(xué)的調(diào)度過程是確保鐵路運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施感知能力，能夠極大地提升行車調(diào)度工作的有序進(jìn)行。對(duì)于車廂管理和行車速度控制可以利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)射頻標(biāo)簽長距離信息傳輸功能，在車廂或牽引機(jī)車上放置標(biāo)簽芯片，在鐵路兩側(cè)一定間隔距離設(shè)置長距離讀寫器，在相應(yīng)間隔距離就能實(shí)時(shí)捕捉到相應(yīng)車廂的承載信息，以及相應(yīng)牽引機(jī)車的運(yùn)行速度等相關(guān)指標(biāo)，并將該信息傳輸回總調(diào)度中心，調(diào)度中心根據(jù)數(shù)據(jù)狀況，對(duì)列車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保其狀態(tài)優(yōu)良。車廂信息實(shí)時(shí)掃描，便于旅客或貨物在行進(jìn)中，形成動(dòng)態(tài)調(diào)整，即對(duì)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)施了預(yù)布置，大大減少了調(diào)度布置的時(shí)間冗余，提高了調(diào)度系統(tǒng)的循環(huán)工作能力，提升了調(diào)度系統(tǒng)的工作實(shí)施效率，有力地保障了調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行能力。調(diào)度系統(tǒng)的反饋能力又能促進(jìn)信息采集，便捷的統(tǒng)計(jì)出相關(guān)站點(diǎn)人員及物資的需求信息，有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)活力，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展開辟了有效的信息通道[7]。

2.5 系統(tǒng)預(yù)警技術(shù)應(yīng)用。確保鐵路運(yùn)輸行車安全是鐵路行業(yè)的重中之重，安全有效完成鐵路運(yùn)輸是鐵路工作的責(zé)任和使命，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效運(yùn)用于運(yùn)行系統(tǒng)的預(yù)警將有力地保障行車安全。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的全面感知能力將會(huì)極大的促進(jìn)行車安全這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，將傳感器正確的布置在相應(yīng)的感知節(jié)點(diǎn)處，通過信息采集，能夠?qū)ο鄳?yīng)的危險(xiǎn)源進(jìn)行有效識(shí)別，通過計(jì)算機(jī)集成中心的數(shù)據(jù)處理，可以進(jìn)行嚴(yán)格的安全評(píng)估，并發(fā)出相應(yīng)的警示，進(jìn)而行車調(diào)整，確保行車安全。無論是客運(yùn)還是貨運(yùn)系統(tǒng)，其安全行駛都分為若干子系統(tǒng)，因此在進(jìn)行傳感器布置，以及信息傳輸和分析時(shí)，都會(huì)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，最大限度保證行車安全，保證貨物與旅客安全。

2.6 倉庫管理技術(shù)應(yīng)用。鐵路運(yùn)輸承載量大，運(yùn)輸物資種類繁多，倉儲(chǔ)管理是提高運(yùn)輸能力和運(yùn)輸效率的基礎(chǔ)保證，高效運(yùn)行倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)能夠極大地提升物資轉(zhuǎn)運(yùn)效率。倉儲(chǔ)管理人員需要對(duì)物資進(jìn)行繁瑣的驗(yàn)貨與相關(guān)臺(tái)賬記錄工作，有些物資受體積、防潮、防碰撞等限制，檢驗(yàn)困難，對(duì)于工作效率及成本控制無法得到有效把控。利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在相關(guān)車廂或者包裝箱上設(shè)置對(duì)應(yīng)的射頻標(biāo)簽，內(nèi)部芯片準(zhǔn)確記錄該物資的信息，通過讀寫器對(duì)入庫、出庫等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效把控，實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)信息與產(chǎn)品信息有效融合，確保倉儲(chǔ)系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行，保證物資周轉(zhuǎn)的過程暢通，并形成電子版的臺(tái)賬記錄[8]。

3.結(jié)論

鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)是比較龐大的綜合運(yùn)行管理系統(tǒng)，由于其起步較早，規(guī)模較大，需要逐步通過與新一代信息技術(shù)尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)其國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展保障支柱作用這一目標(biāo)和歷史責(zé)任。要正確面對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的有效結(jié)合，通過應(yīng)用過程，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加大融合力度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新。