高速鐵路概論 第2版 課件 項目八 任務(wù)1智能高速鐵路概述

項目八

智能高速鐵路

高速鐵路概論【項目描述】

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)險性、非線性、涌現(xiàn)性等特征。本項目主要介紹智能高速鐵路概述和高速鐵路智能客運應(yīng)用。

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

能對智能高速鐵路有初步認(rèn)識?！局R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。【相關(guān)知識】

我國高速鐵路覆蓋地域廣，建設(shè)運營中面臨很多復(fù)雜地質(zhì)、氣候和自然環(huán)境等考驗，基于海量數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)高速鐵路安全運營規(guī)律探索的難題亟待解決。以旅客出行體驗為中心的系統(tǒng)化、個性化等高端運輸服務(wù)體系亟待完善。為有效提升鐵路運輸安全水平、提高運營管理效率效益、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)用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(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，實現(xiàn)高速鐵路移動裝備、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、主動學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，實現(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，實現(xiàn)設(shè)計、施工、運營的全生命周期管理。

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，實現(xiàn)對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、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、施工和運營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)，實現(xiàn)高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、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

利用不同時間、空間的多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，實現(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，為運營期提供精準(zhǔn)預(yù)測、經(jīng)營管理、調(diào)度指揮等決策支持。

5.安全可靠

通過對高速鐵路固定設(shè)施、移動裝備、運輸過程、外部環(huán)境、人員等的狀態(tài)感知，實現(xiàn)各類風(fēng)險隱患、事故故障等的預(yù)測、預(yù)警，構(gòu)建主動感知和超前防范機(jī)制，整體提升高速鐵路建設(shè)和運營安全保障能力。

6.經(jīng)濟(jì)高效

智能優(yōu)化高速鐵路運輸組織，提高運輸效率和效益；由“計劃修”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)營管理提高經(jīng)營效益。

7.溫馨舒適

車站、動車組等采用舒適化人性化設(shè)計，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性化服務(wù)要求，提升旅客出行體驗。

8.方便快捷

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

9.節(jié)能環(huán)保

優(yōu)化動車組動力結(jié)構(gòu)和列車運行控制方式，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)用電在線監(jiān)測、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)是指利用計算機(jī)視覺的方法，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過對視頻序列進(jìn)行實時自動分析，實現(xiàn)對目標(biāo)的定位、識別和跟蹤，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警等部分組成。

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

1.動態(tài)視頻目標(biāo)檢測技術(shù)

動態(tài)視頻目標(biāo)檢測技術(shù)是智能視頻分析的基礎(chǔ)，主要通過監(jiān)控畫面識別目標(biāo)區(qū)域的圖像變化，從監(jiān)控場景中將目標(biāo)提取出來。動態(tài)視頻目標(biāo)跟蹤是指結(jié)合物體的外表和運動特性，實現(xiàn)對不同形狀、顏色、不同背景的目標(biāo)進(jìn)行識別的技術(shù)。

2.動態(tài)視頻目標(biāo)分類識別

動態(tài)視頻目標(biāo)分類識別包含目標(biāo)的識別、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，因為觀察人的最終目標(biāo)就是分析和理解人的個人行為、人與人之間及人與其他目標(biāo)的交互行為等。

3.異常事件分析報警

異常事件分析報警是智能視頻監(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)變被動監(jiān)控為主動識別，全天候可靠的視頻監(jiān)控減少了人為因素造成的誤報、漏報，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監(jiān)控畫面的自動分析，實現(xiàn)對異常事件的主動編碼、報警和保存。提高報警精度和響應(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，對物品進(jìn)行智能化識別、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)建一個集運輸、人員、設(shè)備、通信于一體的大數(shù)據(jù)平臺，使鐵路交通運輸信息化、智能化，為保障運輸安全、提高運輸效率、改善服務(wù)質(zhì)量打下堅實的基礎(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)程實時監(jiān)控機(jī)房內(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)境測試芯片等設(shè)備，采集機(jī)房內(nèi)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)和報警信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行實時的分析、判斷和告警，能夠輔助信息管理人員全面掌控機(jī)房內(nèi)各類設(shè)備的運行環(huán)境信息，減少系統(tǒng)維護(hù)時間，也可為實現(xiàn)機(jī)房無人值守提供有效的技術(shù)手段。

2.電子臺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)的錯誤，提高人員工作效率；該系統(tǒng)能實現(xiàn)設(shè)備運行情況實時監(jiān)控、統(tǒng)計，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)平臺的優(yōu)勢，從根本上保證鐵路運輸?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)對高速鐵路運營過程的實時監(jiān)督管理，及時準(zhǔn)確地掌握固定、移動設(shè)備服役狀態(tài)及自然環(huán)境動態(tài)變化信息，實現(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，是在計算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)的支持下，以地理數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)采集、存儲、管理、分析和描述整個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)域空間分析和動態(tài)預(yù)測；在計算機(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運行流程如圖8-1-1所示。圖8-1-1GIS運行流程

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，在平臺中查看同一區(qū)域的航空測量圖、線路平面圖，以及地圖等不同圖像；還可利用平臺生成針對本部門業(yè)務(wù)需要的線路概要圖，并對這些圖像進(jìn)行編輯，在圖上自由寫畫，或記錄作業(yè)報告等。

（四）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

中國北斗衛(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、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力。

1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作用

通過北斗高精度定位，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的形變監(jiān)測，有效預(yù)防安全風(fēng)險隱患；通過位置信息、測速測向信息等列車運行時空大數(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，確保有效通信。

2.鐵路北斗應(yīng)用服務(wù)平臺

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

2.位置和信號覆蓋服務(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)隧道信號覆蓋系統(tǒng)，將衛(wèi)星信號引入隧道等遮蔽區(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)。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它試圖了解智能的實質(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、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是機(jī)器人、語言識別、圖像識別、語言處理和專家系統(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，快速獲得有價值信息的技術(shù)?！按髷?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，鐵路運營系統(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。

鐵路運輸大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下3個方面。

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)備的運營狀態(tài)變化規(guī)律，并根據(jù)變化路徑設(shè)置風(fēng)險控制點，逐點進(jìn)行評估風(fēng)險，從而形成全新的風(fēng)險動態(tài)研判體系及管理模式。

3.強(qiáng)化風(fēng)險預(yù)測精度

大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的基于預(yù)測的應(yīng)用可將現(xiàn)場大量第一手生產(chǎn)信息充分利用，幫助鐵路相關(guān)部門更加主動地掌控局面，為風(fēng)險處置提供客觀準(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營的基礎(chǔ)，智能建造包括勘察設(shè)計、工程施工、建設(shè)管理3個領(lǐng)域。

（一）橋梁智能施工

高速鐵路橋梁以混凝土梁橋為主，包括常用跨度簡支梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋等。數(shù)量最多的簡支梁在梁場內(nèi)實現(xiàn)了智能化預(yù)制，現(xiàn)場施工主要是運梁車運輸和架橋機(jī)的架設(shè)，針對大型運架設(shè)備實現(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營安全，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現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報信息化，隧道圍巖量測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)測系統(tǒng)的功能主要是對鐵路長大隧道及隧道內(nèi)的列車運行設(shè)施實時監(jiān)測，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，及時報警并在系統(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，以保證列車運行安全。

1.隧道火災(zāi)報警監(jiān)控裝置

隧道火災(zāi)報警監(jiān)控裝置能實現(xiàn)對隧道內(nèi)的火災(zāi)，以及車底、車體、車軸進(jìn)行監(jiān)測，同時配有視頻監(jiān)測系統(tǒng)對發(fā)生報警的位置進(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)施有溫度探測器、煙霧探測器和有毒氣體探測器，以及視頻攝像監(jiān)視系統(tǒng)、報警裝置等，消防設(shè)施有專用消火栓等，從而使隧道災(zāi)害的預(yù)報監(jiān)控防范措施更加完善、有效。

2.隧道變形監(jiān)視報警裝置

隧道變形以1/100mm為單位進(jìn)行測量，應(yīng)在隧道內(nèi)上、中、下部均裝設(shè)地震位移監(jiān)測點，實時監(jiān)測隧道內(nèi)的物理位移，監(jiān)測地震對隧道的累積影響，及時發(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，對涌水的監(jiān)測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)測點，對涌水量進(jìn)行監(jiān)測，并設(shè)有大功率水泵，將涌水抽到地表。

（三）智能路基壓實監(jiān)測系統(tǒng)

由于高速鐵路動車組的運營速度高，對路基的壓實度、穩(wěn)定性和沉降量要求極高，應(yīng)用“路基連續(xù)壓實監(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，再與壓實目標(biāo)值進(jìn)行對比分析，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，可以實時監(jiān)測軌道板的使用狀況，方便檢修查閱數(shù)據(jù)，節(jié)省成本，芯片的使用壽命長達(dá)60年。在鋪軌過程中，應(yīng)用智能機(jī)器人檢測，采用機(jī)械化、自動化鋪軌機(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、地質(zhì)預(yù)測等，實現(xiàn)全過程可視化動態(tài)管理。每一個盾構(gòu)機(jī)搭載了幾千個傳感器，都具有感知、修正和自動調(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、智能運營緊密協(xié)同，分為移動裝備、通信信號、牽引供電、檢測監(jiān)測4個領(lǐng)域。

（一）智能裝備板塊主要組成

1.移動裝備領(lǐng)域

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

2.通信信號領(lǐng)域

通信信號領(lǐng)域包含信號、通信等方向，其中信號主要包括車站進(jìn)路自動控制、列車運行控制、列車自動駕駛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.檢測監(jiān)測領(lǐng)域

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

檢測監(jiān)測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、視頻監(jiān)控點位等，是智能運營板塊的基礎(chǔ)設(shè)施。智能運維應(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)境檢測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，報警及預(yù)測數(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、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、雪深等檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)，襯砌病害、動壓力報警、結(jié)構(gòu)安全參數(shù)報警、砂漿層離縫、環(huán)境典型安全隱患及周邊環(huán)境位移變化等報警數(shù)據(jù)。

（一）高速鐵路自動駕駛

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

1.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

高速鐵路ATO系統(tǒng)是列車運行控制系統(tǒng)ATP基礎(chǔ)上增設(shè)ATO實現(xiàn)自動駕駛控制，地面設(shè)置專用精確定位應(yīng)答器實現(xiàn)精確定位，地面設(shè)備通過無線通信實現(xiàn)站臺門控制、站間數(shù)據(jù)發(fā)送和運行計劃處理。主要以實現(xiàn)區(qū)間自動運行控制、車站自動停車和發(fā)車、車門防護(hù)及站臺門聯(lián)動控制來提高運輸效率和安全性。高速鐵路列控系統(tǒng)車載設(shè)備由ATP（列車自動防護(hù)系統(tǒng)）與ATO（列車自動駕駛系統(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、列車接口單元及測速測距單元等組成。在原有ATP車載設(shè)備功能基礎(chǔ)上增加車門防護(hù)功能，精確停車誤差評定和自動駕駛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)、報警等信息顯示及操作，具備支持ATO自動駕駛等功能。

3.ATO設(shè)備

在CTCS-3級列控系統(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行計劃、站間數(shù)據(jù)（含線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和臨時限速）等信息，實現(xiàn)列車速度自動控制、車站精確定位停車、自動開車門和車門／站臺門聯(lián)動控制、列車運行節(jié)能控制以及設(shè)備診斷、記錄和報警等功能。高速鐵路自動駕駛?cè)鐖D8-1-3所示。圖8-1-3高速鐵路自動駕駛

（二）復(fù)興號智能動車組

鐵路部門研發(fā)工作狀態(tài)自感知、運行故障自診斷、導(dǎo)向安全自決策的智能型動車組，采用基于空氣動力學(xué)性能的頭型創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用，完善大坡道起動性能和動力電池系統(tǒng)，進(jìn)一步改善高速列車振動、噪音等指標(biāo)。圍繞動車組設(shè)計、制造、運營全生命周期管理主線，智能動車組主要分為智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺、智能研發(fā)與制造、智能運用與維護(hù)和智能運營四部分。

1.智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺

智能基礎(chǔ)技術(shù)支撐平臺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)存儲計算中心、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)的車地數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、基于先進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的動車組Wi-Fi覆蓋等；新能源新材料等動車組新技術(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、智能研發(fā)、智能制造等技術(shù)。

3.智能運用與維護(hù)

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

4.智能運營

智能運營主要包含動車組智能控制、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、智能供電運行管理及通信網(wǎng)絡(luò)，可實現(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)提供健康評估服務(wù)。

1.牽引供電安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)

牽引供電安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)是為了適應(yīng)高速電氣化鐵路及高速鐵路特點的設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)對主要電氣設(shè)備的實時在線監(jiān)測，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)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定設(shè)備運行狀態(tài)，指導(dǎo)運行維護(hù)人員工作。

（1）牽引變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)

牽引變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)由后臺專家診斷系統(tǒng)、變電站通信管理單元、就地智能化間隔監(jiān)測單元組成。各間隔監(jiān)測單元布置于現(xiàn)場設(shè)備處，就地完成設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的在線測量及處理。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)測單元，接受各間隔監(jiān)測單元測量和上傳的實時數(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)視各變電站實時、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)工程師對設(shè)備進(jìn)行管理和設(shè)備運行狀況的評估。通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測牽引變電站等高壓設(shè)備的運行狀態(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)主要由智能移動巡視監(jiān)測系統(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、紅外測溫、圖像識別等技術(shù)，按照運行維修需要設(shè)計巡檢內(nèi)容、巡檢方式和巡檢路線，代替人工自動完成牽引所亭室內(nèi)外的紅外測溫、表計識別、聲音采集、視頻采集等多項日常巡檢任務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、設(shè)備異常報警，并形成牽引所亭的巡檢日志。

2.供電安全檢測系統(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)動態(tài)檢測、接觸網(wǎng)巡檢、車載接觸網(wǎng)運行狀態(tài)檢測、接觸網(wǎng)檢測監(jiān)測、受電弓滑板狀態(tài)檢測、接觸網(wǎng)供電設(shè)備地面監(jiān)測。接觸網(wǎng)進(jìn)行全方位、全覆蓋的綜合檢測監(jiān)測，實現(xiàn)高速接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)、附屬線索和零部件的檢測，接觸網(wǎng)運行參數(shù)和供電設(shè)備參數(shù)的實時在線檢測。通過數(shù)據(jù)的分布處理，集中存儲，數(shù)據(jù)同步，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合管理、關(guān)聯(lián)展示、歷史對比、做到檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一的存儲與分析，并對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行動態(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”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)定駐足點用巡檢器感應(yīng)并讀取參數(shù)。巡檢器自動記錄到達(dá)該作業(yè)點時間和人員，再通過數(shù)據(jù)線將巡檢器與計算機(jī)相連，將數(shù)據(jù)上傳到管理軟件的數(shù)據(jù)庫中。

4.牽引變電所設(shè)備運行狀況巡視系統(tǒng)

牽引變電所設(shè)備運行狀況巡視系統(tǒng)對變電所值班巡視人員工作進(jìn)行定時提醒、監(jiān)督其按規(guī)定巡視并對其工作過程進(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管理軟件等組成。系統(tǒng)能對關(guān)鍵及重要設(shè)備進(jìn)行實時測量，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)備的運行狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程存儲在服務(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、高速鐵路智能運營

高速鐵路智能運營實現(xiàn)客運服務(wù)、運輸組織、基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)及動車組運維等便捷化、智能化。智能運營與智能建造、智能裝備緊密協(xié)同，劃分為客運服務(wù)、運輸組織、養(yǎng)護(hù)維修等3個領(lǐng)域?？瓦\服務(wù)領(lǐng)域包含智能客運、智能票務(wù)等方向。運輸組織領(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維、動車組智能運維等方向。

（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，實現(xiàn)列車運營計劃的智能調(diào)整，對列車調(diào)度人員提供更高級安全檢查、更高效輔助辦理的技術(shù)手段，提高列車調(diào)度指揮效率及運營效率。

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

1.列車運行計劃智能調(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、最小折返時間和到發(fā)線運用等關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)庫，遵循不改變列車運行先后順序和?？空军c的策略，建立與限速關(guān)聯(lián)的晚點車次、總晚點時間、到發(fā)線運用等綜合列車運行計劃智能調(diào)整策略，實現(xiàn)列車運行計劃的智能和快速調(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，實現(xiàn)對重點列車進(jìn)路的重點智能盯控；卡控不一致的調(diào)度