智能高速鐵路

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

智能高速鐵路是以全生命周期管理為主線，具備全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策等特征的新一代高速鐵路系統(tǒng)。智能高速鐵路具有復(fù)雜性、多層次性、高風(fēng)險(xiǎn)性、非線性、涌現(xiàn)性等特征。本項(xiàng)目主要介紹智能高速鐵路概述和高速鐵路智能客運(yùn)應(yīng)用。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生信息化管理意識(shí)，具有創(chuàng)新精神，具有較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感，能堅(jiān)守崗位，盡職盡責(zé)。任務(wù)1智能高速鐵路概述【能力目標(biāo)】

能對(duì)智能高速鐵路有初步認(rèn)識(shí)。【知識(shí)目標(biāo)】

了解智能高速鐵路的相關(guān)技術(shù)；掌握智能高速鐵路建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

我國(guó)高速鐵路覆蓋地域廣，建設(shè)運(yùn)營(yíng)中面臨很多復(fù)雜地質(zhì)、氣候和自然環(huán)境等考驗(yàn)，基于海量數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)規(guī)律探索的難題亟待解決。以旅客出行體驗(yàn)為中心的系統(tǒng)化、個(gè)性化等高端運(yùn)輸服務(wù)體系亟待完善。為有效提升鐵路運(yùn)輸安全水平、提高運(yùn)營(yíng)管理效率效益、增強(qiáng)旅客出行服務(wù)品質(zhì)，需要發(fā)展智能高速鐵路。

一、智能高速鐵路定義與內(nèi)涵

（一）智能高速鐵路定義

智能高速鐵路是廣泛應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、北斗導(dǎo)航、BIM、5G等新一代信息技術(shù)，綜合高效利用資源，實(shí)現(xiàn)高速鐵路移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境間信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)全生命周期一體化管理的新一代高速鐵路系統(tǒng)。

（二）智能高速鐵路內(nèi)涵

智能高速鐵路的核心是通過數(shù)字化、智能化技術(shù)的深度融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的全生命周期管理。

1.全面感知

構(gòu)建具備多維感知、廣泛覆蓋的傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動(dòng)裝備、外部環(huán)境、氣候變化、旅客行為等因素進(jìn)行全面的信息感知，為高速鐵路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理等提供信息支撐。

2.泛在互聯(lián)

依托有線通信、無線通信、衛(wèi)星通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動(dòng)裝備、外部環(huán)境等廣泛、深度、安全的信息交互與共享，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)、車站、列車、人員、環(huán)境等全面連接，為數(shù)據(jù)融合處理提供基礎(chǔ)。

3.融合處理

利用不同時(shí)間、空間的多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)海量多模態(tài)數(shù)據(jù)的高效融合與智能處理，并與氣象、地震及其他交通方式等實(shí)現(xiàn)信息融合應(yīng)用，開展跨專業(yè)、跨行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析，為綜合決策提供科學(xué)依據(jù)。

4.科學(xué)決策

基于大數(shù)據(jù)分析、知識(shí)推理等方法，為建設(shè)期提供進(jìn)度優(yōu)化、質(zhì)量管控、安全預(yù)警等決策支持，為運(yùn)營(yíng)期提供精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、經(jīng)營(yíng)管理、調(diào)度指揮等決策支持。

5.安全可靠

通過對(duì)高速鐵路固定設(shè)施、移動(dòng)裝備、運(yùn)輸過程、外部環(huán)境、人員等的狀態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)各類風(fēng)險(xiǎn)隱患、事故故障等的預(yù)測(cè)、預(yù)警，構(gòu)建主動(dòng)感知和超前防范機(jī)制，整體提升高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)安全保障能力。

6.經(jīng)濟(jì)高效

智能優(yōu)化高速鐵路運(yùn)輸組織，提高運(yùn)輸效率和效益；由“計(jì)劃修”向“狀態(tài)修”轉(zhuǎn)變，降低養(yǎng)護(hù)維修成本；通過精益化經(jīng)營(yíng)管理提高經(jīng)營(yíng)效益。

7.溫馨舒適

車站、動(dòng)車組等采用舒適化人性化設(shè)計(jì)，為旅客提供全方位、全過程出行服務(wù)，滿足旅客多樣性和個(gè)性化服務(wù)要求，提升旅客出行體驗(yàn)。

8.方便快捷

運(yùn)輸模式創(chuàng)新和業(yè)務(wù)流程再造，為旅客提供一站式出行服務(wù)，實(shí)現(xiàn)出行信息透明化、出行服務(wù)多樣化、出行體驗(yàn)便捷化。

9.節(jié)能環(huán)保

優(yōu)化動(dòng)車組動(dòng)力結(jié)構(gòu)和列車運(yùn)行控制方式，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)用電在線監(jiān)測(cè)、智能分析和節(jié)能控制，降低高速鐵路能源消耗。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能，降低環(huán)境污染和噪聲污染，促進(jìn)高速鐵路綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。

二、智能高速鐵路相關(guān)技術(shù)

（一）智能視頻監(jiān)控技術(shù)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)視覺的方法，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過對(duì)視頻序列進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位、識(shí)別和跟蹤，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行行為分析，以達(dá)到完成日常管理和對(duì)異常情況預(yù)警的目的。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻數(shù)據(jù)采集、視頻數(shù)據(jù)編碼、視頻數(shù)據(jù)傳輸及視頻數(shù)據(jù)分析處理和異常行為報(bào)警等部分組成。

智能視頻分析技術(shù)分為動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)定位、動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)跟蹤、動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)分類識(shí)別、行為理解與描述、異常事件分析等部分。

1.動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)是智能視頻分析的基礎(chǔ)，主要通過監(jiān)控畫面識(shí)別目標(biāo)區(qū)域的圖像變化，從監(jiān)控場(chǎng)景中將目標(biāo)提取出來。動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)跟蹤是指結(jié)合物體的外表和運(yùn)動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形狀、顏色、不同背景的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)。

2.動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)分類識(shí)別

動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)分類識(shí)別包含目標(biāo)的識(shí)別、目標(biāo)行為模式的分析、目標(biāo)的狀態(tài)分析等。行為理解與描述是最具有挑戰(zhàn)的研究方向，因?yàn)橛^察人的最終目標(biāo)就是分析和理解人的個(gè)人行為、人與人之間及人與其他目標(biāo)的交互行為等。

3.異常事件分析報(bào)警

異常事件分析報(bào)警是智能視頻監(jiān)控的主要目的，是視頻監(jiān)控智能化的必然要求。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)變被動(dòng)監(jiān)控為主動(dòng)識(shí)別，全天候可靠的視頻監(jiān)控減少了人為因素造成的誤報(bào)、漏報(bào)，將監(jiān)控人員“目不轉(zhuǎn)睛”和主觀的分析判斷模式中解放出來。通過智能視頻分析模塊對(duì)監(jiān)控畫面的自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常事件的主動(dòng)編碼、報(bào)警和保存。提高報(bào)警精度和響應(yīng)速度。

智能視頻監(jiān)控可應(yīng)用于線路、車站、隧道等高速鐵路系統(tǒng)的敏感地帶，有效防止任何可疑的人和事物在不知情的情況下進(jìn)入這些鐵路重地，防止?jié)撛谖ｋU(xiǎn)的發(fā)生。

（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是根據(jù)相關(guān)協(xié)議，通過各種信息傳感設(shè)備如射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將任意物品與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，通過信息的通信及交換，對(duì)物品進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、監(jiān)控、跟蹤和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。高速鐵路在鐵路信息化管理中各領(lǐng)域采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集運(yùn)輸、人員、設(shè)備、通信于一體的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，使鐵路交通運(yùn)輸信息化、智能化，為保障運(yùn)輸安全、提高運(yùn)輸效率、改善服務(wù)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一種用以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)各類電源設(shè)備和環(huán)境信息的智能化輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用配電盤、整流模塊、環(huán)境測(cè)試芯片等設(shè)備，采集機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和報(bào)警信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析、判斷和告警，能夠輔助信息管理人員全面掌控機(jī)房?jī)?nèi)各類設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境信息，減少系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間，也可為實(shí)現(xiàn)機(jī)房無人值守提供有效的技術(shù)手段。

2.電子臺(tái)賬及人員定位管理系統(tǒng)

在鐵路系統(tǒng)推廣使用設(shè)施設(shè)備電子臺(tái)賬管理系統(tǒng)后，將大大節(jié)省人力資源，避免人工輸入可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，提高人員工作效率；該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)，提高設(shè)備的安全性和利用率，充分發(fā)揮信息化管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，從根本上保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

3.其他關(guān)鍵控制方面

借助物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)的信息感知技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)督管理，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握固定、移動(dòng)設(shè)備服役狀態(tài)及自然環(huán)境動(dòng)態(tài)變化信息，實(shí)現(xiàn)安全管理信息的有效整合與高度共享，為安全預(yù)警、決策支持及救援指揮提供輔助決策。

（三）GIS地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的邊緣學(xué)科，是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)的支持下，以地理數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)為地理研究和地理決策服務(wù)的空間信息系統(tǒng)。

GIS地理信息系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)操作和分析子系統(tǒng)以及進(jìn)行輸出顯示的報(bào)告子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)的緊密結(jié)合使得GIS具有采集、管理、分析、輸出地理空間信息；進(jìn)行區(qū)域空間分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下完成空間地理數(shù)據(jù)管理、地理分析和地理決策等功能。

GIS運(yùn)行流程如圖8-1-1所示。圖8-1-1GIS運(yùn)行流程

由于鐵路系統(tǒng)龐大、專業(yè)眾多，不同業(yè)務(wù)部門下的工作人員可根據(jù)自己的需要，在平臺(tái)中查看同一區(qū)域的航空測(cè)量圖、線路平面圖，以及地圖等不同圖像；還可利用平臺(tái)生成針對(duì)本部門業(yè)務(wù)需要的線路概要圖，并對(duì)這些圖像進(jìn)行編輯，在圖上自由寫畫，或記錄作業(yè)報(bào)告等。

（四）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力。

1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作用

通過北斗高精度定位，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的形變監(jiān)測(cè)，有效預(yù)防安全風(fēng)險(xiǎn)隱患；通過位置信息、測(cè)速測(cè)向信息等列車運(yùn)行時(shí)空大數(shù)據(jù)分析，共享服務(wù)于專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)；通過天通衛(wèi)星構(gòu)建的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)急情況特別是極端災(zāi)害與重大事故導(dǎo)致地面網(wǎng)絡(luò)不可用時(shí)，確保有效通信。

2.鐵路北斗應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

依托全路統(tǒng)一的北斗技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，為高速鐵路提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位導(dǎo)航、同步授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)。

2.位置和信號(hào)覆蓋服務(wù)

建設(shè)地基增強(qiáng)系統(tǒng)播發(fā)差分信息，為各專業(yè)應(yīng)用提供高精度位置服務(wù)；建設(shè)隧道信號(hào)覆蓋系統(tǒng)，將衛(wèi)星信號(hào)引入隧道等遮蔽區(qū)域，消除人員車輛定位盲區(qū)。

3.北斗高精度智能作業(yè)終端

通過配置北斗高精度智能作業(yè)終端，實(shí)現(xiàn)上線作業(yè)人員定位、監(jiān)控、軌跡回放，保障作業(yè)人員安全。

高速鐵路北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用如圖8-1-2所示。圖8-1-2高速鐵路北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用

（五）人工智能技術(shù)

人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等多門技術(shù)的融合，與高速鐵路聯(lián)系起來，可進(jìn)一步提高客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量等。

（六）大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指從各種各樣類型的巨量數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的技術(shù)。“大數(shù)據(jù)”不僅指數(shù)據(jù)本身的規(guī)模，也包括采集數(shù)據(jù)的工具、平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。隨著鐵路信息化步伐的加快，鐵路運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)已具有海量、多源性、數(shù)據(jù)類型多、處理要求快等大數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

鐵路運(yùn)輸大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下3個(gè)方面。

1.提高信息集成效率

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠整合分散數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，建立綜合的生產(chǎn)信息體系。

2.優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)控制模型

大數(shù)據(jù)技術(shù)有助于鐵路相關(guān)部門確定設(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)變化規(guī)律，并根據(jù)變化路徑設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)，逐點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，從而形成全新的風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)研判體系及管理模式。

3.強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)精度

大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的基于預(yù)測(cè)的應(yīng)用可將現(xiàn)場(chǎng)大量第一手生產(chǎn)信息充分利用，幫助鐵路相關(guān)部門更加主動(dòng)地掌控局面，為風(fēng)險(xiǎn)處置提供客觀準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

三、高速鐵路智能建造

高速鐵路智能建造以BIM（建筑信息模型）+GIS技術(shù)為核心，綜合應(yīng)用新一代信息技術(shù)，與先進(jìn)的工程建造技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程中進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資的精細(xì)化和智能化管理，推動(dòng)高速鐵路建設(shè)從信息化、數(shù)字化走向智能化。

智能建造是智能高速鐵路體系架構(gòu)三大板塊之一，也是智能裝備和智能運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，智能建造包括勘察設(shè)計(jì)、工程施工、建設(shè)管理3個(gè)領(lǐng)域。

（一）橋梁智能施工

高速鐵路橋梁以混凝土梁橋?yàn)橹?，包括常用跨度?jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋等。數(shù)量最多的簡(jiǎn)支梁在梁場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了智能化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)施工主要是運(yùn)梁車運(yùn)輸和架橋機(jī)的架設(shè)，針對(duì)大型運(yùn)架設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化管理?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配化是高速鐵路橋梁建設(shè)的重大成就之一，包括梁體的節(jié)段拼裝、橋墩的節(jié)段拼裝、預(yù)制管樁的應(yīng)用及橋面設(shè)施的預(yù)制拼裝等，具備良好的智能化施工條件。為了保障既有線的運(yùn)營(yíng)安全，高速鐵路橋梁采用轉(zhuǎn)體施工連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)，轉(zhuǎn)體過程的智能化控制是提升施工質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。

（二）隧道工程

在隧道工程上努力實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息化，隧道圍巖量測(cè)及三維激光斷面掃描信息化，隧道開挖與襯砌施工輔助決策信息化，采用隧道管片智能預(yù)制、裝配式隧道基底，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控和協(xié)同管理。

鐵路隧道的防災(zāi)救援系統(tǒng)，是高速鐵路發(fā)展必須具備的安全設(shè)施。隧道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能主要是對(duì)鐵路長(zhǎng)大隧道及隧道內(nèi)的列車運(yùn)行設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在隧道及隧道內(nèi)的行車設(shè)備發(fā)生故障或危及行車安全及發(fā)生行車事故時(shí)，及時(shí)報(bào)警并在系統(tǒng)終端得到體現(xiàn)，列車調(diào)度員及相關(guān)設(shè)備管理人員能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障并采取使列車限速、禁行等措施，以保證列車運(yùn)行安全。

1.隧道火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控裝置

隧道火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)的火災(zāi)，以及車底、車體、車軸進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)配有視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)發(fā)生報(bào)警的位置進(jìn)行確認(rèn)，準(zhǔn)確定位發(fā)生火災(zāi)的列車和位置。防災(zāi)設(shè)施有溫度探測(cè)器、煙霧探測(cè)器和有毒氣體探測(cè)器，以及視頻攝像監(jiān)視系統(tǒng)、報(bào)警裝置等，消防設(shè)施有專用消火栓等，從而使隧道災(zāi)害的預(yù)報(bào)監(jiān)控防范措施更加完善、有效。

2.隧道變形監(jiān)視報(bào)警裝置

隧道變形以1/100mm為單位進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)在隧道內(nèi)上、中、下部均裝設(shè)地震位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的物理位移，監(jiān)測(cè)地震對(duì)隧道的累積影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道的局部微變形。1%mm的變形表示隧道達(dá)到使用極限，應(yīng)停止使用并進(jìn)行檢查、檢修；2%mm的變形表示隧道已經(jīng)被損壞，不能繼續(xù)使用。

3.隧道涌水監(jiān)視裝置

由于隧道有部分是和地表相連接的，部分涌水可能進(jìn)入隧道，對(duì)涌水的監(jiān)測(cè)和處理也是確保隧道安全的重要工作。隧道應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的涌水監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)涌水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并設(shè)有大功率水泵，將涌水抽到地表。

（三）智能路基壓實(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

由于高速鐵路動(dòng)車組的運(yùn)營(yíng)速度高，對(duì)路基的壓實(shí)度、穩(wěn)定性和沉降量要求極高，應(yīng)用“路基連續(xù)壓實(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”，在壓路機(jī)碾壓路基過程中，路基反作用力產(chǎn)生的波形反饋回監(jiān)控系統(tǒng)中，再與壓實(shí)目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比分析，是否合格一目了然，保證了施工質(zhì)量。

（四）無砟軌道板埋設(shè)芯片

在某些無砟軌道板的混凝土結(jié)構(gòu)里埋設(shè)芯片，并進(jìn)行編碼，當(dāng)激活芯片并聯(lián)網(wǎng)后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道板的使用狀況，方便檢修查閱數(shù)據(jù)，節(jié)省成本，芯片的使用壽命長(zhǎng)達(dá)60年。在鋪軌過程中，應(yīng)用智能機(jī)器人檢測(cè)，采用機(jī)械化、自動(dòng)化鋪軌機(jī)組和施工信息化等手段，大幅提高軌道精度和施工效率。

（五）可視化智慧施工系統(tǒng)

“可視化智慧施工系統(tǒng)”包括施工參數(shù)、過程監(jiān)測(cè)、地質(zhì)預(yù)測(cè)等，實(shí)現(xiàn)全過程可視化動(dòng)態(tài)管理。每一個(gè)盾構(gòu)機(jī)搭載了幾千個(gè)傳感器，都具有感知、修正和自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，設(shè)備狀況、地下工作情況等數(shù)據(jù)，都直接上傳到大盾構(gòu)數(shù)據(jù)指揮中心，可24小時(shí)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和技術(shù)服務(wù)。

四、高速鐵路智能裝備

智能裝備板塊與智能建造、智能運(yùn)營(yíng)緊密協(xié)同，分為移動(dòng)裝備、通信信號(hào)、牽引供電、檢測(cè)監(jiān)測(cè)4個(gè)領(lǐng)域。

（一）智能裝備板塊主要組成

1.移動(dòng)裝備領(lǐng)域

移動(dòng)裝備領(lǐng)域包含智能動(dòng)車組、智能綜合檢測(cè)車等。其中智能動(dòng)車組主要包括動(dòng)車組智能監(jiān)控、動(dòng)車組智能診斷、動(dòng)車組智能服務(wù)等內(nèi)容；智能綜合檢測(cè)車主要包括智能檢測(cè)設(shè)備、智能檢測(cè)數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。

2.通信信號(hào)領(lǐng)域

通信信號(hào)領(lǐng)域包含信號(hào)、通信等方向，其中信號(hào)主要包括車站進(jìn)路自動(dòng)控制、列車運(yùn)行控制、列車自動(dòng)駕駛ATO等內(nèi)容；通信主要包括智能通信承載網(wǎng)、智能移動(dòng)通信、智能調(diào)度通信等內(nèi)容。

3.牽引供電領(lǐng)域

牽引供電領(lǐng)域主要包括智能牽引變電所、智能供電調(diào)度系統(tǒng)等內(nèi)容。

4.檢測(cè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

檢測(cè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域主要包括基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警、周界入侵智能監(jiān)測(cè)、環(huán)境智能監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

檢測(cè)監(jiān)測(cè)需匯集智能建造板塊的線路、橋梁、隧道、軌道等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)，包括線路坡度、曲線要素，車站道岔、股道，線路允許速度，災(zāi)害監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控點(diǎn)位等，是智能運(yùn)營(yíng)板塊的基礎(chǔ)設(shè)施。智能運(yùn)維應(yīng)用提供軌道、隧道、路基、道岔、自然災(zāi)害等基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，報(bào)警及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，包括隧道襯砌表觀狀態(tài)、隧道變形及縱向沉降、隧道內(nèi)吊裝設(shè)備震動(dòng)、線路幾何尺寸、軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)、輪廓限界、道岔及鋼軌探傷、風(fēng)速、雨量、雪深等檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，襯砌病害、動(dòng)壓力報(bào)警、結(jié)構(gòu)安全參數(shù)報(bào)警、砂漿層離縫、環(huán)境典型安全隱患及周邊環(huán)境位移變化等報(bào)警數(shù)據(jù)。

（一）高速鐵路自動(dòng)駕駛

列車自動(dòng)駕駛以自動(dòng)化方式替代司機(jī)駕駛列車的任務(wù)，利用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車牽引、制動(dòng)、惰行和自動(dòng)折返等任務(wù)的運(yùn)行控制，并綜合考慮運(yùn)行計(jì)劃、列車性能參數(shù)、線路數(shù)據(jù)條件等因素進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和優(yōu)化控制，使列車處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。具備高速動(dòng)車組車站自動(dòng)發(fā)車、區(qū)間自動(dòng)運(yùn)行、車站自動(dòng)精確停車、車門／安全門聯(lián)動(dòng)控制等功能，有效確保列車運(yùn)行安全、提高列車運(yùn)行效率、降低牽引能耗、減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度、改善旅客乘車體驗(yàn)。

1.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

高速鐵路ATO系統(tǒng)是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)ATP基礎(chǔ)上增設(shè)ATO實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛控制，地面設(shè)置專用精確定位應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)精確定位，地面設(shè)備通過無線通信實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門控制、站間數(shù)據(jù)發(fā)送和運(yùn)行計(jì)劃處理。主要以實(shí)現(xiàn)區(qū)間自動(dòng)運(yùn)行控制、車站自動(dòng)停車和發(fā)車、車門防護(hù)及站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)控制來提高運(yùn)輸效率和安全性。高速鐵路列控系統(tǒng)車載設(shè)備由ATP（列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）與ATO（列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）兩部分構(gòu)成。

2.ATP設(shè)備

ATP設(shè)備由車載安全計(jì)算機(jī)、GSM-R無線通信單元、軌道電路信息接收單元、應(yīng)答器信息接收模塊、司法記錄單元、人機(jī)界面、列車接口單元及測(cè)速測(cè)距單元等組成。在原有ATP車載設(shè)備功能基礎(chǔ)上增加車門防護(hù)功能，精確停車誤差評(píng)定和自動(dòng)駕駛ATO允許控制，人機(jī)界面增加顯示ATO功能相關(guān)的控制、狀態(tài)、報(bào)警等信息顯示及操作，具備支持ATO自動(dòng)駕駛等功能。

3.ATO設(shè)備

在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，車載設(shè)備增加車載ATO系統(tǒng)、GPRS電臺(tái)及相關(guān)配套設(shè)備：ATO車載設(shè)備在ATP的行車許可下，通過GPRS無線通信單元接收運(yùn)行計(jì)劃、站間數(shù)據(jù)（含線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和臨時(shí)限速）等信息，實(shí)現(xiàn)列車速度自動(dòng)控制、車站精確定位停車、自動(dòng)開車門和車門／站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)控制、列車運(yùn)行節(jié)能控制以及設(shè)備診斷、記錄和報(bào)警等功能。高速鐵路自動(dòng)駕駛?cè)鐖D8-1-3所示。圖8-1-3高速鐵路自動(dòng)駕駛

（二）復(fù)興號(hào)智能動(dòng)車組

鐵路部門研發(fā)工作狀態(tài)自感知、運(yùn)行故障自診斷、導(dǎo)向安全自決策的智能型動(dòng)車組，采用基于空氣動(dòng)力學(xué)性能的頭型創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用，完善大坡道起動(dòng)性能和動(dòng)力電池系統(tǒng)，進(jìn)一步改善高速列車振動(dòng)、噪音等指標(biāo)。圍繞動(dòng)車組設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)全生命周期管理主線，智能動(dòng)車組主要分為智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺(tái)、智能研發(fā)與制造、智能運(yùn)用與維護(hù)和智能運(yùn)營(yíng)四部分。

1.智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺(tái)

智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺(tái)主要包括車載信息物聯(lián)網(wǎng)、車載以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、地面云及車載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算中心、基于5G的技術(shù)集合，包括通信信息新技術(shù)和新能源新材料等動(dòng)車組新技術(shù)。其中，通信信息新技術(shù)和量子通信技術(shù)的車地?cái)?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、基于先進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)車組Wi-Fi覆蓋等；新能源新材料等動(dòng)車組新技術(shù)包含基于燃料電池技術(shù)的車載新能源系統(tǒng)、永磁電機(jī)技術(shù)、渦流制動(dòng)技術(shù)、SiC（碳化硅）技術(shù)、3D打印技術(shù)等。

2.智能研發(fā)與制造

智能研發(fā)與制造主要包含智能設(shè)計(jì)、智能研發(fā)、智能制造等技術(shù)。

3.智能運(yùn)用與維護(hù)

智能運(yùn)用與維護(hù)主要包含智能動(dòng)車組虛擬維修、智能運(yùn)維等技術(shù)。

4.智能運(yùn)營(yíng)

智能運(yùn)營(yíng)主要包含動(dòng)車組智能控制、智能診斷及導(dǎo)向安全、智能能源管控、智能服務(wù)等技術(shù)。

（三）智能牽引供電

高速鐵路智能牽引供電包括智能供電設(shè)備、智能供電調(diào)度、智能供電運(yùn)行管理及通信網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)智能故障診斷、預(yù)警、自愈重構(gòu)等功能，還可以為供電系統(tǒng)提供健康評(píng)估服務(wù)。

1.牽引供電安全監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)

牽引供電安全監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)是為了適應(yīng)高速電氣化鐵路及高速鐵路特點(diǎn)的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)主要電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，在建立設(shè)備分析模型的基礎(chǔ)上，通過專家診斷軟件系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，指導(dǎo)運(yùn)行維護(hù)人員工作。

（1）牽引變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

牽引變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由后臺(tái)專家診斷系統(tǒng)、變電站通信管理單元、就地智能化間隔監(jiān)測(cè)單元組成。各間隔監(jiān)測(cè)單元布置于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處，就地完成設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的在線測(cè)量及處理。站內(nèi)通信管理機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)或串行總線和間隔設(shè)備聯(lián)系，控制各間隔監(jiān)測(cè)單元，接受各間隔監(jiān)測(cè)單元測(cè)量和上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通信管理機(jī)可根據(jù)變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)及通信的具體情況，通過內(nèi)部局域網(wǎng)向站內(nèi)后臺(tái)專家診斷系統(tǒng)或通過調(diào)制解調(diào)器向遠(yuǎn)程維修調(diào)度診斷系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)。診斷軟件可安裝于供電段維修調(diào)度管理部門，通過Web瀏覽方式遠(yuǎn)程監(jiān)視各變電站實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)，并可接入牽引供電相關(guān)管理部門，協(xié)助專業(yè)工程師對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理和設(shè)備運(yùn)行狀況的評(píng)估。通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)牽引變電站等高壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。

（2）高速鐵路牽引所亭智能巡檢系統(tǒng)

高速鐵路牽引所亭智能巡檢系統(tǒng)主要由智能移動(dòng)巡視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制中心三部分組成。系統(tǒng)采用無軌化導(dǎo)航、紅外測(cè)溫、圖像識(shí)別等技術(shù)，按照運(yùn)行維修需要設(shè)計(jì)巡檢內(nèi)容、巡檢方式和巡檢路線，代替人工自動(dòng)完成牽引所亭室內(nèi)外的紅外測(cè)溫、表計(jì)識(shí)別、聲音采集、視頻采集等多項(xiàng)日常巡檢任務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、設(shè)備異常報(bào)警，并形成牽引所亭的巡檢日志。

2.供電安全檢測(cè)系統(tǒng)

接觸網(wǎng)維修機(jī)制主要以日常維護(hù)、預(yù)防修、狀態(tài)修為主。弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)、接觸網(wǎng)巡檢、車載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、接觸網(wǎng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)、受電弓滑板狀態(tài)檢測(cè)、接觸網(wǎng)供電設(shè)備地面監(jiān)測(cè)。接觸網(wǎng)進(jìn)行全方位、全覆蓋的綜合檢測(cè)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)高速接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)、附屬線索和零部件的檢測(cè)，接觸網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和供電設(shè)備參數(shù)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。通過數(shù)據(jù)的分布處理，集中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合管理、關(guān)聯(lián)展示、歷史對(duì)比、做到檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一的存儲(chǔ)與分析，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤，監(jiān)控處理進(jìn)度。

3.變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)

被稱為“電子寫實(shí)”的智能巡檢系統(tǒng)，采用先進(jìn)的非接觸操作方式。巡檢人員手持巡檢器，沿著指定路線巡查，在規(guī)定駐足點(diǎn)用巡檢器感應(yīng)并讀取參數(shù)。巡檢器自動(dòng)記錄到達(dá)該作業(yè)點(diǎn)時(shí)間和人員，再通過數(shù)據(jù)線將巡檢器與計(jì)算機(jī)相連，將數(shù)據(jù)上傳到管理軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4.牽引變電所設(shè)備運(yùn)行狀況巡視系統(tǒng)

牽引變電所設(shè)備運(yùn)行狀況巡視系統(tǒng)對(duì)變電所值班巡視人員工作進(jìn)行定時(shí)提醒、監(jiān)督其按規(guī)定巡視并對(duì)其工作過程進(jìn)行記錄的專用設(shè)備，該系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、手持無線終端及后臺(tái)管理軟件等組成。系統(tǒng)能對(duì)關(guān)鍵及重要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，記錄相關(guān)參數(shù)，記錄機(jī)房值班人員的工作過程及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)在服務(wù)器上，管理人員通過終端設(shè)備監(jiān)控值班人員的工作質(zhì)量及設(shè)備狀態(tài)，方便管理人員集中管理及技術(shù)維護(hù)。

五、高速鐵路智能運(yùn)營(yíng)

高速鐵路智能運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)客運(yùn)服務(wù)、運(yùn)輸組織、基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)及動(dòng)車組運(yùn)維等便捷化、智能化。智能運(yùn)營(yíng)與智能建造、智能裝備緊密協(xié)同，劃分為客運(yùn)服務(wù)、運(yùn)輸組織、養(yǎng)護(hù)維修等3個(gè)領(lǐng)域。客運(yùn)服務(wù)領(lǐng)域包含智能客運(yùn)、智能票務(wù)等方向。運(yùn)輸組織領(lǐng)域包含智能綜合調(diào)度、智能行車調(diào)度等方向。養(yǎng)護(hù)維修領(lǐng)域包含工電供一體化運(yùn)維、動(dòng)車組智能運(yùn)維等方向。

（一）高速鐵路智能調(diào)度

高速鐵路智能調(diào)度集中，是在現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入人工智能技術(shù)及算法，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)營(yíng)計(jì)劃的智能調(diào)整，對(duì)列車調(diào)度人員提供更高級(jí)安全檢查、更高效輔助辦理的技術(shù)手段，提高列車調(diào)度指揮效率及運(yùn)營(yíng)效率。

智能CTC系統(tǒng)主要在列車運(yùn)行計(jì)劃智能調(diào)整、列車進(jìn)路和命令安全卡控、行車信息數(shù)據(jù)平臺(tái)信息共享等方面進(jìn)行了優(yōu)化完善。

1.列車運(yùn)行計(jì)劃智能調(diào)整

在惡劣天氣或設(shè)備故障等應(yīng)急情況下，利用列車交路、最小折返時(shí)間和到發(fā)線運(yùn)用等關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)庫(kù)，遵循不改變列車運(yùn)行先后順序和?？空军c(diǎn)的策略，建立與限速關(guān)聯(lián)的晚點(diǎn)車次、總晚點(diǎn)時(shí)間、到發(fā)線運(yùn)用等綜合列車運(yùn)行計(jì)劃智能調(diào)整策略，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行計(jì)劃的智能和快速調(diào)整，以提高調(diào)度員應(yīng)急處置效率。

2.列車進(jìn)路和命令安全智能卡控

融合CTC相關(guān)行車和信號(hào)邏輯關(guān)系，拓展自律卡控條件，提高行車安全性。智能卡控包括進(jìn)路道岔一鍵單鎖和解鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)列車進(jìn)路的重點(diǎn)智能盯控；卡控不一致的調(diào)度計(jì)劃與執(zhí)行路徑，防止調(diào)度員階段計(jì)劃中的人為錯(cuò)誤；有效卡控分路不良道岔的未單鎖操作等。

3.行車信息大數(shù)據(jù)平臺(tái)

將CTC系統(tǒng)與鐵路運(yùn)輸信息集成平臺(tái)深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)CTC與客運(yùn)、供電、施工、防災(zāi)等多專業(yè)信息互聯(lián)和實(shí)時(shí)共享，提供應(yīng)急處置流程、列車運(yùn)行綜合展示、客票（旅客人數(shù)、座席）信息和司乘信息展示、線路停送電的自動(dòng)化卡控、施工命令符號(hào)自動(dòng)上圖和防災(zāi)限速信息自動(dòng)提取等功能。

（二）動(dòng)車組檢測(cè)智能機(jī)器人

由于車底有些部件位置距離地面高達(dá)近1.9米，工作人員仰視不容易檢查狹窄點(diǎn)位，容易漏檢而造成安全隱患。智能檢測(cè)機(jī)器人的機(jī)械臂則可以伸入作業(yè)人員難以到達(dá)的位置，實(shí)現(xiàn)多角度、近距離的立體掃描檢查。

動(dòng)車智能檢測(cè)機(jī)器人由灰色的身體和兩只黃色的檢測(cè)手臂組成，這兩個(gè)“器官”分別是它的控制中心和圖像采集機(jī)構(gòu)。操作人員發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，機(jī)器人便在地溝中自動(dòng)精確巡航到指定部位開始檢測(cè)。它們利用手臂上的高清視覺系統(tǒng)快速掃描檢測(cè)部位，并將采集的高清車底圖像數(shù)據(jù)傳輸回中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

計(jì)算機(jī)將采集到的圖像與事先錄入的“健康”動(dòng)車組圖像進(jìn)行智能對(duì)比分析，準(zhǔn)確判定出動(dòng)車組上的螺栓、輪對(duì)以及制動(dòng)盤等部件是否存在故障，并通知作業(yè)人員進(jìn)行處理，確保動(dòng)車組安全檢修的質(zhì)量。

機(jī)器人的每一趟檢測(cè)記錄、每一幀畫面都會(huì)被服務(wù)器保存下來，確保作業(yè)過程的可追溯。每一列動(dòng)車的數(shù)千個(gè)位置都被有效納入自動(dòng)化檢查，一列8輛編組動(dòng)車檢修時(shí)間從120分鐘縮短到60分鐘，作業(yè)人員也由4人減少到2人，大大提高了檢修效率。動(dòng)車組檢測(cè)智能機(jī)器人如圖8-1-4所示。圖8-1-4動(dòng)車組檢測(cè)智能機(jī)器人

（三）高速綜合檢測(cè)列車

高速綜合檢測(cè)列車是一列裝有專用檢測(cè)設(shè)備的列車，其基本構(gòu)成是在高速鐵路實(shí)際運(yùn)營(yíng)的動(dòng)車組上搭載具備一定技術(shù)精度的專業(yè)檢測(cè)、分析、巡檢儀器及計(jì)算機(jī)等設(shè)施，對(duì)線路軌道、牽引供電、通信信號(hào)和影響列車運(yùn)行安全環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并具有時(shí)空同步定位、數(shù)據(jù)傳輸和分析，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和質(zhì)量綜合評(píng)估，以保證檢測(cè)作業(yè)時(shí)與行車實(shí)態(tài)一致的工況并獲得準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。其檢測(cè)結(jié)果主要用于指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修和新線驗(yàn)收。為了使檢測(cè)結(jié)果反映高速鐵路列車運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施的真實(shí)狀態(tài)，綜合檢測(cè)列車檢測(cè)時(shí)運(yùn)行速度應(yīng)可能與列車運(yùn)行速度一致。其中針對(duì)軌道不平順檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)速度可達(dá)到400km/h。高速綜合檢測(cè)車檢測(cè)功能如圖8-1-5所示。圖8-1-5高速綜合檢測(cè)車檢測(cè)功能【任務(wù)實(shí)施】

根據(jù)以上相關(guān)知識(shí)，由老師組織學(xué)生分組討論智能高速鐵路相關(guān)內(nèi)容，各小組派代表進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)，小組互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)。提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

智能高速鐵路

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

智能高速鐵路是以全生命周期管理為主線，具備全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策等特征的新一代高速鐵路系統(tǒng)。智能高速鐵路具有復(fù)雜性、多層次性、高風(fēng)險(xiǎn)性、非線性、涌現(xiàn)性等特征。本項(xiàng)目主要介紹智能高速鐵路概述和高速鐵路智能客運(yùn)應(yīng)用。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生信息化管理意識(shí)，具有創(chuàng)新精神，具有較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感，能堅(jiān)守崗位，盡職盡責(zé)。任務(wù)2高速鐵路智能客運(yùn)應(yīng)用【能力目標(biāo)】

能對(duì)高速鐵路智能客運(yùn)有初步的認(rèn)識(shí)。【知識(shí)目標(biāo)】

掌握高速鐵路智能票務(wù)內(nèi)容；掌握高速鐵路智能車站內(nèi)容?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

智能票務(wù)和智能客運(yùn)直接面向旅客，為旅客提供多渠道的電子化、便捷化票務(wù)服務(wù)，并提供覆蓋進(jìn)站、候車、乘車、出站等全環(huán)節(jié)的出行服務(wù)，實(shí)現(xiàn)客流信息的精準(zhǔn)采集和預(yù)測(cè)。

一、高速鐵路智能票務(wù)

隨著萬(wàn)物互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、智能決策的數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)＋出行”得到深入應(yīng)用，為旅客出行全過程提供個(gè)性化、一站式的客運(yùn)服務(wù)。智能票務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)全面提升了旅客出行的滿意度和幸福感，實(shí)現(xiàn)了客運(yùn)生產(chǎn)組織和客運(yùn)服務(wù)流程的全面優(yōu)化與重構(gòu)。

（一）智能票務(wù)主要業(yè)務(wù)

智能票務(wù)業(yè)務(wù)涉及海量的內(nèi)外部動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括客票交易數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、席位數(shù)據(jù)、價(jià)格數(shù)據(jù)、檢票基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、檢票交易數(shù)據(jù)、鐵路暢行會(huì)員數(shù)據(jù)、乘車人數(shù)據(jù)、e卡通數(shù)據(jù)、候補(bǔ)數(shù)據(jù)、接續(xù)換乘數(shù)據(jù)、核驗(yàn)數(shù)據(jù)、車次?？空緮?shù)據(jù)、余票數(shù)據(jù)、出行服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、商戶信息、訂單數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、結(jié)算數(shù)據(jù)、用戶評(píng)價(jià)、發(fā)票信息、列車定員、發(fā)送量、上座率、客座率、客票收入、客流預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)，以及外部民航、公路、旅游等信息。隨著自主選座、接續(xù)換乘、12306訂餐、網(wǎng)約車、鐵路旅游、新型票制、高速鐵路Wi-Fi覆蓋等新功能不斷出現(xiàn)，票務(wù)服務(wù)走向智能化、人性化。高速鐵路智能票務(wù)主要由電子客票、智能售票組織、定制化服務(wù)和旅客畫像等方面構(gòu)成。

（二）電子客票

鐵路電子客票是存儲(chǔ)在鐵路客票系統(tǒng)中的一種電子數(shù)據(jù)，是以電子數(shù)據(jù)形式體現(xiàn)的鐵路旅客運(yùn)輸合同憑證，承載了鐵路旅客運(yùn)輸服務(wù)所關(guān)聯(lián)的相關(guān)要素信息。智能票務(wù)通過對(duì)電子客票各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和客票系統(tǒng)架構(gòu)的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了紙質(zhì)車票運(yùn)輸合同憑證、乘車憑證、報(bào)銷憑證三大屬性的有效分離。

1.全程服務(wù)信息化

實(shí)現(xiàn)旅客從購(gòu)票、進(jìn)站、候車、乘車、出站、換乘等全流程的信息化服務(wù)。旅客購(gòu)票后，無須換取紙質(zhì)車票，憑購(gòu)票的有效身份證件，辦理進(jìn)站實(shí)名制核驗(yàn)、乘車和出站檢票、列車查驗(yàn)等手續(xù)，客票系統(tǒng)根據(jù)證件信息識(shí)別證件所對(duì)應(yīng)電子客票的有效性。車票的電子化和全程服務(wù)的信息化，能有效消除旅客車票丟失、毀損和購(gòu)買假票的風(fēng)險(xiǎn)，徹底解決紙質(zhì)車票存在的問題。

2.票務(wù)服務(wù)自助化

對(duì)于持可識(shí)讀購(gòu)票證件，如二代身份證、港澳臺(tái)居民居住證、電子護(hù)照等的旅客，無論是進(jìn)站實(shí)名制驗(yàn)證驗(yàn)票，還是檢票乘車、出站，或是獲取乘車信息、辦理車票變更和打印報(bào)銷憑證，均可通過車站設(shè)備自助辦理手續(xù)。對(duì)于在12306移動(dòng)端上完成人證核驗(yàn)的旅客，可以直接使用移動(dòng)端里的“檢票二維碼”檢票乘車；對(duì)于持不可識(shí)讀購(gòu)票證件的旅客，也可通過半自助設(shè)備讀取購(gòu)票信息單，人工核驗(yàn)證件后完成手續(xù)辦理。檢票二維碼如圖8-2-1所示。圖8-2-1檢票二維碼

3.線上線下服務(wù)一體化

旅客在12306網(wǎng)站售票系統(tǒng)上購(gòu)買的電子客票，可以在車站窗口辦理改簽和退票；旅客在車站窗口或自動(dòng)售票機(jī)上購(gòu)買的電子客票，也可以在12306售票系統(tǒng)上辦理改簽和退票。

（三）智能售票組織

智能售票組織是指在現(xiàn)有售票組織的基礎(chǔ)上，引入精細(xì)化的有座席管理和無座席／自由席存量管理相結(jié)合的席位管理方式，以營(yíng)銷自動(dòng)生成售票組織加以人工輔助調(diào)整，實(shí)現(xiàn)席位調(diào)整的自動(dòng)化和智能化，同時(shí)提供方便、快捷的操作手段，提高業(yè)務(wù)操作的工作效率，建立信息溝通機(jī)制和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享，為相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)支撐，通過大數(shù)據(jù)處理進(jìn)行票額智能預(yù)分與開行方案動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

1.票額智能預(yù)分

票額智能預(yù)分核心功能包括客流預(yù)測(cè)和票額自動(dòng)分配。在車票預(yù)售過程中根據(jù)銷售進(jìn)展和客流情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)席位資源和客流需求的最佳匹配。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析旅客信息和售票數(shù)據(jù)，構(gòu)建客流預(yù)測(cè)系統(tǒng)

2.開行方案動(dòng)態(tài)優(yōu)化

在客流預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)力資源配置情況，對(duì)旅客列車的運(yùn)行區(qū)段、運(yùn)行徑路、列車種類、開行對(duì)數(shù)、編組內(nèi)容、停站和動(dòng)車組運(yùn)用方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整。

（四）定制化服務(wù)

定制化服務(wù)是根據(jù)不同人群提供適合的客運(yùn)服務(wù)方案，旅客可以自主選擇自己最滿意的服務(wù)。定制化服務(wù)讓無形的服務(wù)釋放出更大的價(jià)值，從而收獲旅客的滿意度。“靜音車廂”為喜歡安靜出行環(huán)境的旅客量身打造，從而獲得更加舒適的感覺?！耙徽臼健狈?wù)是對(duì)重點(diǎn)旅客乘車全流程的重點(diǎn)服務(wù)，讓旅客感受溫馨?！案哞F+旅游”“高鐵+酒店”“高鐵+餐飲”等服務(wù)使旅客能享受到吃、住、游、購(gòu)、娛的樂趣及延伸服務(wù)。

二、智能客站旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)

高速鐵路智能客站是廣泛應(yīng)用新一代信息、控制和通信技術(shù)，面向便捷、安全、高效、節(jié)能等目標(biāo)，通過自動(dòng)化信息服務(wù)和智能化管理控制，實(shí)現(xiàn)客、站、車、城交互協(xié)調(diào)發(fā)展的智能綜合體。智能客站數(shù)據(jù)主要包括旅服作業(yè)計(jì)劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)指揮數(shù)據(jù)、客運(yùn)設(shè)備管理數(shù)據(jù)、應(yīng)急管理數(shù)據(jù)、行李X射線圖像信息、旅客放／取包圖像信息、旅客一行李關(guān)聯(lián)信息、違禁品報(bào)警及處置信息、安檢設(shè)備狀態(tài)信息、人員在崗信息、路線規(guī)劃數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、定位信息數(shù)據(jù)、站內(nèi)信息數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、人像數(shù)據(jù)等，為改進(jìn)客運(yùn)管理和安全運(yùn)行提供支持。

智能客站旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)（簡(jiǎn)稱平臺(tái)）是向旅客和鐵路客運(yùn)站工作人員提供綜合客運(yùn)生產(chǎn)服務(wù)為目標(biāo)的平臺(tái)。該平臺(tái)自動(dòng)接入國(guó)鐵集團(tuán)客票日計(jì)劃和運(yùn)輸調(diào)度平臺(tái)日計(jì)劃、調(diào)度命令、階段計(jì)劃以及CTC壓軌信號(hào)，綜合集成旅客服務(wù)信息系統(tǒng)、客運(yùn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)指揮、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急管理系統(tǒng)等旅子系統(tǒng)，具有深度集成、智能控制、信息共享、集中管控和分散布局等特點(diǎn)。平臺(tái)數(shù)據(jù)來源及結(jié)構(gòu)如圖8-2-2所示。圖8-2-2平臺(tái)數(shù)據(jù)來源及結(jié)構(gòu)

（一）到發(fā)管理

智能客站旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)主要工作界面可完成車站作業(yè)管理的各個(gè)操作，包括基本操作、到發(fā)管理、作業(yè)指揮、廣播管理、導(dǎo)向管理、系統(tǒng)管理等。到發(fā)管理是旅客服務(wù)系統(tǒng)的核心模塊，所有與調(diào)度和客運(yùn)業(yè)務(wù)相關(guān)的操作和管理功能都在到發(fā)管理模塊中完成和執(zhí)行。依據(jù)圖定到發(fā)計(jì)劃模板生成動(dòng)態(tài)客運(yùn)計(jì)劃，依據(jù)不同的客運(yùn)命令對(duì)動(dòng)態(tài)客運(yùn)計(jì)劃進(jìn)行修訂與管理；將廣播、導(dǎo)向等系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和管理內(nèi)容進(jìn)行集成。根據(jù)列車到發(fā)情況，對(duì)導(dǎo)向、廣播等子系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)客運(yùn)計(jì)劃的手動(dòng)、自動(dòng)下發(fā)。

1.圖形化到發(fā)計(jì)劃

圖形化的到發(fā)計(jì)劃界面（如圖8-2-3所示），包括按鈕區(qū)和信息顯示區(qū)。操作員可以根據(jù)操作習(xí)慣直觀地對(duì)各車站列車的到點(diǎn)、發(fā)點(diǎn)、股道、檢票口等信息進(jìn)行調(diào)整和管控。圖8-2-3圖形化到發(fā)計(jì)劃界面

在圖形化到發(fā)計(jì)劃界面按鈕區(qū)，單擊【配置】按鈕，彈出“動(dòng)態(tài)配置”界面。動(dòng)態(tài)配置界面包括業(yè)務(wù)流程列表區(qū)、業(yè)務(wù)流程編輯、時(shí)間軸預(yù)覽、業(yè)務(wù)配置、時(shí)間軸配置、小火車配置、按鈕區(qū)七個(gè)部分。

（1）時(shí)間軸配置

時(shí)間軸配置可以通過上、下箭頭配置時(shí)間間隔刻度、當(dāng)前時(shí)間之前的時(shí)間間隔、當(dāng)前時(shí)間之后的時(shí)間間隔等信息。在“時(shí)間軸管理”界面，選中任一小火車；鼠標(biāo)點(diǎn)擊小火車右上角

圖標(biāo)，彈出車次信息編輯欄，時(shí)間軸配置如圖8-2-4所示。圖8-2-4時(shí)間軸配置

（2）小火車配置

小火車車頭底色分為黑色、黃色、藍(lán)色三種，黑色代表當(dāng)前時(shí)間之前的列車，黃色代表當(dāng)前時(shí)間之后1個(gè)小時(shí)內(nèi)的列車，藍(lán)色代表當(dāng)前時(shí)間1個(gè)小時(shí)以外的列車。鼠標(biāo)右擊小火車車次位置，彈出業(yè)務(wù)操作信息欄。終到列車可對(duì)預(yù)告、列車到達(dá)、出站立即開檢、出站立即停檢、立即執(zhí)行、切換自動(dòng)、切換手動(dòng)進(jìn)行操作。始發(fā)車可對(duì)預(yù)告、列車離站、進(jìn)站立即開檢、進(jìn)站立即停檢、立即執(zhí)行信息進(jìn)行操作。小火車配置如圖8-2-5所示。圖8-2-5小火車配置

2.客運(yùn)模板

客運(yùn)模板主要是對(duì)列車信息進(jìn)行調(diào)整。列車信息包括到點(diǎn)、發(fā)點(diǎn)、股道信息、進(jìn)站開檢變更、進(jìn)站停檢變更、候車室檢票口變更、編組變更、是否立折等。

客運(yùn)模板配置界面（如圖8-2-6所示）包括按鈕區(qū)、查詢功能區(qū)、列車信息配置區(qū)、候車室檢票口區(qū)，可以對(duì)相應(yīng)列車的股道、站臺(tái)、進(jìn)站方向、檢票口和候車室進(jìn)行配置。圖8-2-6客運(yùn)模板配置界面

（二）生產(chǎn)指揮

生產(chǎn)指揮管理界面集成了廣播、引導(dǎo)、檢票、上水、吸污、人員作業(yè)等計(jì)劃。

1.聯(lián)動(dòng)控制

生產(chǎn)指揮系統(tǒng)接到調(diào)度集中系統(tǒng)晚點(diǎn)或人工發(fā)送列車晚點(diǎn)命令后，自動(dòng)調(diào)整列車到發(fā)計(jì)劃，聯(lián)動(dòng)修改廣播、引導(dǎo)、檢票、上水、吸污、人員作業(yè)等計(jì)劃，并發(fā)送至手持終端和旅服系統(tǒng)設(shè)備控制器上，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

2.列車到發(fā)計(jì)劃和客運(yùn)組織參數(shù)調(diào)整和發(fā)布

列車的到發(fā)計(jì)劃和客運(yùn)組織參數(shù)調(diào)整和發(fā)布內(nèi)容包括到點(diǎn)、發(fā)點(diǎn)、股道信息、調(diào)整預(yù)告、車底到、列車到達(dá)、列車離站、進(jìn)站檢票時(shí)間變更、候車室檢票口變更、編組變更、進(jìn)站立即開檢、進(jìn)站立即停檢、人員作業(yè)調(diào)整等。

3.動(dòng)態(tài)標(biāo)記

每條站車次信息都有自己的動(dòng)態(tài)標(biāo)記。列車到晚點(diǎn)、發(fā)晚點(diǎn)、股道變更、檢票口變更狀態(tài)分別以不同顏色進(jìn)行標(biāo)記；廣播和導(dǎo)向計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)包括未執(zhí)行、正在執(zhí)行、執(zhí)行失敗、執(zhí)行成功、執(zhí)行沖突，分別以不同顏色進(jìn)行標(biāo)記；人員作業(yè)狀態(tài)包括未開始、未到崗、正在作業(yè)、已完成執(zhí)行沖突，分別以不同顏色進(jìn)行標(biāo)記。

生產(chǎn)指揮動(dòng)態(tài)標(biāo)記如圖8-2-7所示。圖8-2-7生產(chǎn)指揮動(dòng)態(tài)標(biāo)記

（三）廣播管理

廣播管理是指對(duì)本線路各客運(yùn)站的廣播業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。廣播管理主要包括業(yè)務(wù)廣播、人工廣播、參數(shù)配置、專題編排、廣播模板。

1.業(yè)務(wù)廣播

業(yè)務(wù)廣播計(jì)劃是指根據(jù)列車的調(diào)度客運(yùn)組織計(jì)劃生成的廣播計(jì)劃，業(yè)務(wù)廣播計(jì)劃以自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式下發(fā)給廣播系統(tǒng)，用于完成對(duì)客運(yùn)站工作人員及旅客提供接站出站、候車、開停檢、列車到達(dá)等方面的聽覺引導(dǎo)服務(wù)。業(yè)務(wù)廣播模塊包括日常廣播、變更廣播和應(yīng)急廣播、沖突廣播四個(gè)子頁(yè)面。

（1）變更廣播

變更廣播是在列車有變更情況（如晚點(diǎn)、停運(yùn)、股道變更等）時(shí)需要的廣播。

（2）應(yīng)急廣播

應(yīng)急廣播可以靈活處理車站工作人員臨時(shí)增加某車次某廣播在相應(yīng)廣播區(qū)播放的問題。應(yīng)急廣播通過手動(dòng)選擇列車車次、業(yè)務(wù)類型、廣播模板、廣播區(qū)域，然后根據(jù)該車次在到發(fā)系統(tǒng)里的具體信息生成相應(yīng)的廣播計(jì)劃，人工控制播放或者停止。

（3）沖突廣播

沖突廣播是日程廣播、專題廣播計(jì)劃執(zhí)行發(fā)生沖突時(shí)，顯示沖突廣播計(jì)劃。

（4）業(yè)務(wù)計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)

業(yè)務(wù)計(jì)劃有十種執(zhí)行狀態(tài)，并用各種顏色表示，使操作員能夠直觀地了解廣播計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)。其執(zhí)行狀態(tài)包括0未執(zhí)行（白色），1開始執(zhí)行，2正在執(zhí)行，3執(zhí)行成功，4執(zhí)行失敗，5停開，6晚點(diǎn)未定，7執(zhí)行沖突，8停止執(zhí)行，9正在停止，10停止成功。

2.人工廣播

操作人員可通過人工廣播實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廣播區(qū)域使用廣播聲卡、卡座、CD、話筒等不同信源進(jìn)行廣播與監(jiān)聽功能。人工廣播界面包括廣播區(qū)展示、信源展示、播放隊(duì)列、TTS信源和輔助功能區(qū)五個(gè)區(qū)域。

（1）TTS播放音頻

TTS播放音頻可以實(shí)現(xiàn)將文字轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音廣播的功能，能夠輸入文本進(jìn)行試聽與廣播。在相應(yīng)的文本框輸入文字，廣播區(qū)展示界面選擇要廣播的廣播區(qū)域，然后點(diǎn)擊播放。一般用來播放尋人、尋物等廣播。

（2）語(yǔ)音播放

在廣播區(qū)展示界面，選擇要廣播的區(qū)域，點(diǎn)擊左下角主話筒，即可用話筒進(jìn)行口播。

（3）專題廣播

選擇要播放的專題廣播，右側(cè)廣播區(qū)域展示出廣播的區(qū)域，可以進(jìn)行修改廣播區(qū)和刪除廣播區(qū)操作。點(diǎn)擊播放按鈕，即可播放該條廣播。也可以設(shè)置自動(dòng)播放，到時(shí)間以后