基于铁路数据服务平台的电务大数据智能运维技术研究与应用

电务智能运维作为智能高速铁路技术的重要组成部分，对确保高速铁路运营安全、运营领域降本增效具有重大意义。基于电务专业系统发展趋势与应用需求，通过分析信号、通信专业数据概况，明确研究与应用电务大数据智能运维技术的必要性，提出“平台+应用”的电务大数据智能运维总体技术架构及数据采集与共享架构，介绍共享压缩算法应用的理论依据与验证结果，阐述设备综合监测、全寿命周期管理、故障智能诊断、运维综合分析、作业全程卡控、应急调度指挥、设备PHM健康管理、通信信号一体化分析等各项应用功能，并总结应用创新性，发挥提升铁路电务管理的智能化水平、促进铁路电务技术装备创新发展的积极作用。     

重载铁路电务设备智能运维技术研究

重载铁路电务设备智能运维技术,是保障重载列车安全高效运行的重要手段。依托朔黄铁路,开展重载铁路电务设备智能运维技术研究。运用新型传感器、北斗卫星定位、边缘计算等新技术,构建以地面设备动态监测、检测车自动检测相结合的电务设备智能检测监测体系,实现电务设备检测监测全面化、自动化、智能化和集成管理;采用BIM、高精度地图、大数据、人工智能等先进技术,建立集设备全寿命周期管理、检测监测一体化管理、状态评估与运维决策、安全生产管理以及环境监测管理五大功能模块的电务设备智能运维系统。系统实现了设备资产数字化、检测监测一体化、决策评估智能化、检修作业标准化、环境监测可视化,探索了重载铁路电务设备运维管理新模式。     

面向智能城际铁路的大数据服务架构及数据交互设计

近年来，智能城际铁路成为城际间轨道交通新的发展方向，城际铁路智能化水平得到了一定提升。建设智能化城际铁路，需围绕城际铁路全专业领域开展典型应用设计，并基于各专业丰富的数据资源，实现核心业务的深度融合，打破专业间的数据孤岛，真正实现跨制式、跨层级、跨区域的数据互联互通。在分析智能城际铁路数据服务需求的基础上，采用“平台+应用”的模式，给出智能城际铁路数据服务架构设计。通过利用“湖仓一体”的数据存储技术，设计提出城际铁路智能化的数据架构，基于智能城际铁路云脑平台，构建典型应用间的数据交互设计，形成智能城际铁路大数据服务体系，并根据典型应用的使用特点，设计应用间数据交互共享流程，为城际铁路智能化应用的建设提供数据支撑。     

智慧重载铁路技术标准体系构建及编制实施路径研究

铁路技术标准体系构建在铁路体系建设过程中是一项不可缺少且有挑战的工作。智慧重载铁路具有跨多种业务、联动紧密、连续性强、协同性高等特征，是一项复杂的系统工程。为做好智慧重载铁路标准体系构建工作，通过分析铁路智能化国内外应用实践和标准现状，结合智慧重载铁路技术创新成果及标准化需求，围绕智慧重载铁路标准体系的内涵，遵循需求引领、高效适用和动态开放等原则，从智能装备、智能运营、智能运维和智能安全管理专业领域设计分层、分级、分类的智慧重载铁路技术标准体系架构，构建基于优先矩阵的标准编制优先级方法，规划智慧重载铁路技术标准体系编制实施路径，研究成果能够为重载铁路各专业领域标准编制提供借鉴，为铁路等相关行业标准体系构建提供参考。     

深圳城际铁路智能检测监测综合一体化平台设计与构想

深圳城际铁路检测监测项点多，检测监测设备、系统繁杂，且系统之间相互独立，存在检测数据无法共享和综合分析、数据利用率低、检测天窗综合利用率低等问题。在满足城际铁路检测监测设备运维、检修需求的基础上，针对上述问题提出设计面向工务、电务、供电、房建、移动装备、环境灾害等专业的智能检测监测综合一体化平台构想，依托云计算、物联网、大数据、人工智能等技术，提出包含感知层、传输层、数据资源层、大数据平台层、应用层的平台架构；包含数据缓冲层、基础数据层、业务数据层的数据架构；包含基础设施检测监测、移动装备监测、灾害监测、环境监测模块的功能架构，实现多专业联动、数据综合共享、设备病害综合分析，提高运维检修效率。     

重载铁路5G-R标准体系架构与关键业务技术方案研究

为探讨重载铁路下一代通信应用场景下关键业务的技术方案，建立重载铁路5G-R标准体系架构，通过分析我国重载铁路通信系统的发展与演变过程、研究国际UIC FRMCS标准体系以及3GPP架构、调研国内5G-R场景下重载铁路业务需求，提出符合我国重载铁路实际的5G-R架构模型。根据需求类型划分关键业务和使用对象，根据应用场景的业务特点以及通信内容确定各个关键业务的线路优先级、可靠性和实时性，最后针对机车同步操控业务、可控列尾安全防护业务、多司机通话业务等重载铁路关键业务设计可行技术方案。研究结果可降低重载铁路下一代通信关键业务的系统设计复杂度，对提升重载铁路运输生产安全和效率具有指导意义，从而为重载铁路5G-R标准体系架构和关键业务方案设计提供参考。     

铁路机务大数据应用系统设计研究

推动大数据技术在铁路机务专业的综合开发和应用,加快智能铁路建设,可大幅提高机务运输生产效率和机车运用质量。基于铁路机务专业运输生产及信息化发展情况,阐述铁路机务大数据的特征及应用现状,在此基础上,提出铁路机务大数据应用系统的设计目标及定位,设计"N+1+3"总体架构及技术架构,从设备、人员和综合管理3个方面研究适用于该系统的机车运用组织、机车整备检修、司乘组织管理等7个典型应用场景,并对部分关键技术设计相应的大数据分析模型,为铁路机务专业运输生产的安全、智能和创新发展提供理论参考。     

基于大数据的动车组运维数据服务平台研究

随着动车组信息化建设不断深入,动车组运维相关信息系统逐步建立。为推动动车组运用和检修的高效稳定发展,实现规范系统数据,提高数据质量,满足数据共享,结合动车组信息系统数据资源多源异构的特点与动车组运维智能化需求,提出基于大数据的动车组运维数据服务平台总体架构、逻辑架构和功能架构,分析动车组运维数据服务平台关键技术,结合具体动车组运维需求实现应用,为铁路动车组运维数据服务管理提供支撑,提高运输组织效率,保障动车安全运行。     

智能动车组自动售货机软件系统设计

智能动车组推动智能行车、智能运维、智能服务等智能技术应用,自动售货机作为智能服务的一部分,设计自动售货机软件系统实现旅客在动车组上自助购买餐食的功能,解决动车组列服人员人力紧张与旅客多样化、便捷化的列车餐食需求之间的矛盾。考虑新型动车组高速运行环境对售货机通信、管理、维护等方面的影响,对系统的系统架构、业务功能、数据流等进行了设计,对数据同步及补偿机制、二维码生成及识别、智能出货控制、异常情况处理等技术进行研究,实现自动售货机的产品展示及销售、设备授权与管理、车上信息维护等功能。自动售货机软件系统解决了高速运行列车信号不稳定对设备通信的影响,以及自动售货机管理难题,为旅客提供了便捷的选购、支付、取货等列车自助服务。     

铁路数据内外部确权方案研究

随着铁路改革的深化及智能铁路建设的发展,更加广泛深入的数据需求不断涌现,为满足铁路内外日益增长的数据需求,实现更广泛的铁路数据开放共享,阐述铁路数据确权、铁路数据权利主体,聚焦于铁路数据使用权,从共享维度、安全维度、时间维度和空间维度方面对铁路数据进行分级分类管理。在此基础上,提出铁路数据内外部确权方案。以上海动车段为例,在分析上海动车段数据内外部开放共享需求的基础上进行铁路数据内外部确权方案应用检验。结果表明:铁路数据确权方案具有可实践性,有利于充分实现铁路数据内部共享和外部开放。     

北京铁路局客运管理信息系统架构研究

我国铁路发展迅速,高速铁路已经形成复杂网络,铁路客运管理工作涉及的业务量、数据量随之大幅增长,需要一个能满足多业务部门协同、综合性强、处理能力高的客运管理信息系统进行支撑。通过对旅客运输管理与服务工作特点的分析,结合铁路客运信息化现状,基于大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析及挖掘、大数据展现及应用等相关技术,提出北京铁路局客运管理信息系统架构,实现多业务系统数据的采集汇集,结构化及非结构化数据的存储,实现铁路客运信息的管理、共享,对提高铁路客运管理效率具有重要作用。     

基于监测网的城际动车组智能运维系统设计研究

根据城际动车组智能运维实际需求，在保证监测功能安全、可靠的前提下，既要满足不同地域的差异化智能应用需求，又要满足大数据量带宽的传输需求。为此提出了一种城际动车组智能运维体系架构，设计了车辆级、列车级、地面级三级评估机制。车辆级智能监测系统针对实时监测数据进行故障诊断；列车级智能设备针对全列数据融合分析及预测；地面智能运维系统针对长期历史数据进行趋势预测及状态评估。将车载智能监测设备纳入平台化管理，关键设备数据的采集、分析、存储进行统一管理。车载网络采用监测网与控制网并行的架构，车载监测数据的传输由监测网实现，车载控制信息传输由控制网实现，二者相互独立，协同运行。地面智能运维平台实现列车远程在线监测和智能运维保障。     

重载铁路牵引变电所数字孪生技术研究与应用

随着运量增加、规模化开行长编组大轴重重载列车以及长期以来技术装备的更新迭代，重载铁路牵引供电设备运营维护压力急剧上升，数字孪生技术是一种新兴的技术，可以通过实时监测、诊断和优化，提高设备运行效率和可靠性，降低运营成本。通过阐述数字孪生技术应用现状，从整体架构、应用架构、数据架构、技术架构和安全架构方面，论述重载铁路牵引变电所数字孪生架构，剖析数字化建模、物联感知终端接入、人工智能算法、安全底座夯实等关键技术，围绕全景感知驾驶舱、设备感知数据管理、设备状态告警管理、设备状态评价诊断和远程联合智能巡视，开展数字孪生技术在重载铁路牵引变电所的应用研究，研究成果有助于推动重载铁路牵引变电所的数字化转型和智能化发展。     

智能铁路条件下5G-R采用TDD制式的可行性研究

5G-R作为智能铁路的重要组成部分，为铁路基础设施智能监测、智能运维和智能运输等的建设及持续演进提供了大带宽、低时延和广连接的通信支撑。通过分析智能网络10种铁路应用业务通信模型对5G-R在应用业务承载和带宽等方面的需求，结果表明采用TDD制式构建5G-R通信系统在空口标准化和自适应化、网络延展性等方面具有技术优势，能够很好地满足铁路业务对车地通信服务质量的需求类型多、差异性大的特点，以及适应车地通信上下行带宽、速率需求不平衡不对称的特征。试验结果显示：采用TDD制式构建5G-R在频率资源调度方面具有更好的灵活性，在综合提高频谱资源利用效率方面具备独特优势，能够很好地适应350 km运营时速的高速铁路运用场景。     

重载铁路通信设备数字化及全寿命周期管理技术研究

目前，朔黄铁路通信设备设施管理存在缺乏统一编码、台账数据不完整不规范等问题，为提升朔黄铁路通信设备设施的智能化管理水平，根据朔黄铁路基础设施智能运维系统统一规划，设计并研发通信设备全寿命周期管理模块。首先，提出通信设备设施全寿命周期管理流程，明确全寿命周期管理模块与检测监测一体化管理、状态评估与运维决策、安全生产管理、环境监测各模块之间的关系和数据流向；其次，参考国铁集团铁路通信设备设施单元划分和编码规范，结合朔黄铁路实际需求，制定设备编码规则，设计通信设备数据结构并将既有的电子设备台账数据进行清洗、赋码、分类、存储，实现设备基础台账数字化，最后从空间和时间维度展示设备设施信息的分布和履历信息，以便相关管理和运维人员全面掌握设备全寿命周期状态。     

基于RITS架构的客运服务系统研究

按照我国铁路智能运输系统架构规划建设要求,通过分析铁路客运服务系统的用户及需求,构建基于铁路智能运输系统的客运服务框架,即将客运服务系统分为铁路客运智能用户服务系统和铁路客运智能商务服务系统。在阐述系统总体架构及关键技术的基础上,从用户需求分析、信息资源整合、铁路智能架构标准制定等方面提出实施策略。     

基于MCX技术的深圳都市圈城际铁路调度通信业务应用研究

为提升深圳都市圈城际铁路调度指挥效率，满足安全生产要求，实现采用新技术建设智能城际铁路的总体目标，提出采用3GPP MCX技术实现深圳都市圈城际铁路LTE-M网络下的无线调度通信业务。围绕深圳都市圈城际铁路业务需求，在分析MCX服务器和MCX客户端内部架构的基础上，提出适配深圳都市圈城际铁路LTE-M网络的MCX调度通信系统架构，分别阐释了系统内各个组成单元的结构和功能。结合个呼、位置寻址、功能寻址、组呼、多优先级抢占和强拆等城际铁路典型应用业务，从应用场景、应用方法和业务流程等方面分析基于MCX技术的调度通信系统的适用性，提出了互联互通方案。MCX技术在深圳都市圈城际铁路的创新应用，能够满足调度通信业务需求，有效提升运营效率，为推动城际铁路智能化发展提供技术支持。     

深圳城际动车组智能化需求及顶层指标建议方案研究

为响应粤港澳大湾区城际铁路一体化运输组织需求,调研分析复兴号等新型动车组技术发展及应用现状;以成熟先进、安全可靠、智能高效、舒适便捷、绿色环保为目标,在主动环境感知、智能控制与诊断、智能监控与智能服务、设备深度集成和健康全过程管理等方面开展需求分析;提出深圳城际动车组的智能化架构,车地通讯智能化提升方案,以及深圳城际动车组自动驾驶的智能运行功能建议;提出涵盖智能监测系统、车辆实时状态地面监测及车载设备健康管理的智能运维方案,以及涵盖旅客信息服务和客室环境控制的智能服务方案;结合粤港澳大湾区气候、环境、运行线路特点和客流需求,为具备自感知、自诊断、自决策、自适应能力的深圳智能动车组研制提供技术支撑。     

重载铁路接触网设备智能感知关键技术研究与应用

针对运输要求提升和设备使用时间增长情景下接触网设备运行维护的新需求，通过对数字化技术影响和重要性探讨，提出了采用数字化手段开展接触网设备全覆盖状态感知总体架构以及关键技术方法，包括传感器网络、边缘计算、云边协同、网关与服务等。在朔黄铁路接触网监测检测(6C系统)体系基础上，针对重载铁路牵引大电流、重污染的特点和接触网出入口、高架桥、大风区段、长大锚段、枢纽站场咽喉区等特殊地段，基于物联网技术及无线传感网技术，开展了重载铁路接触网关键结构状态监测关键技术研究，并从组网结构、传感器定制、设备监控等方面验证了这些关键技术的有效性和可行性。研究成果将为重载铁路接触网设备的智能感知和数字化转型提供参考。     

重载铁路通道空车列车回送运输方案的优化

对重载运输空车调整的问题进行分析，并基于重载铁路具有空车运行方向确定、空车调整以列为单位、空车方向线路通过能力大的特点，结合重载运输装、卸车端的重空车组合、分解的货流流向需求、装卸车时间窗需求，制定大列和小列协同配合的空列车调整方案。以重载铁路一个工作日全部空车列车的总旅行时间最小为目标，建立了一个线性整数规划模型。根据模型特点，基于数学求解器编程对模型进行求解，以获得不同类型空车列车的开行方案。最后，通过一个重载运输通道的空车调配问题进行数据试验，能够在较短的时间内得出优化的空车列车的调整方案。通过实例验算，该模型能够为重载运输铁路运营企业的空车调整工作起到一定的辅助决策作用。