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。     

基于BIM+GIS的京张高速铁路空地一体“数字孪生”智能化运维技术研究

京张高速铁路是我国首条设计时速350 km的智能化高速铁路。京张高速铁路建成了基于建筑信息模型(BIM)结合地理信息系统(GIS)的工程管理平台,实现数据自动采集和信息互联。为了充分发挥“建管并用”的思想,基于该管理平台融合铁路北斗应用服务平台、动车自然灾害监测系统和地震预警系统,首次提出把空地一体化系统监测数据注入“数字孪生”体中,构建一种基于BIM+GIS的“数字孪生”投射物理实体的智能京张高速铁路运维管理技术,研究并分析BIM与GIS融合方式,探讨模型参数化建模方法,并基于该技术提出京张高速铁路运维平台的总体框架,实现京张高速铁路设备设施基本信息管理、设备设施运行监控、动车故障预警、维修管理、灾害预警与生产管控、智能调度分析融为一体的数字孪生体投射。该研究将为未来京张高速铁路运行维护提供技术支撑并在空地一体化运维中提供理论依据。     

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。     

铁路车载无线通信设备运用维护管理系统研究

建立车载无线通信设备运用维修管理系统对提高设备管理水平、降低维护成本、提升运输效率具有重要意义。在对铁路车载无线通信设备运用维护现状进行分析的基础上,针对设备应用和维修管理的实际需求,设计车载无线通信设备运用维护管理系统,实现设备的在途监测、履历管理、作业及检修管理、报表管理等功能,利用设备信息共享,对设备进行全生命周期管理,以有效提高铁路车载无线通信设备信息管理效率和科学化水平,为铁路大数据平台及智能运维提供数据基础。     

基于大数据技术的重载铁路电务专业智能运维数据汇集及共享方法研究

为解决重载铁路通信、信号专业运维数据管理较为分散、集成整合困难、数据标准不统一等问题，满足电务专业数据互联互通及共享需求，提出一种重载铁路电务专业数据汇集及共享架构方案。该方案基于智能大脑平台提供的基础数据服务资源，利用分布式消息队列、RESTful接口等多种大数据汇集、共享相关接口技术，根据多源数据在应用层面的不同实时性要求，通过设计提出数据采集、共享一体化总线的架构形式，形成通信、信号专业数据的标准化的采集共享流程。此外，根据电务专业多种类型数据在汇集与共享中的实际情况及电务智能运维应用相关数据需求，基于流式数据处理方式，利用大数据生态组件实现电务专业数据的校验、清洗、治理等服务，并定制化实现数据存储、分析、可视化等服务功能，为电务智能运维应用的开展提供支撑。     

朔黄铁路基础设施智能运维系统研发与应用

随着朔黄铁路运量不断提升，铁路基础设施维护与安全保障压力持续增大。为提升基础设施安全保障水平、降低运营维护成本，在深入分析国内外重载铁路基础设施运维发展方向基础上，以实现基础设施状态智能感知和智能运维为目标，采用物联网、人工智能、机器人、北斗卫星导航等新技术，创新构建了空天车地一体化的智能检测监测体系，实现基础设施检测全覆盖、状态实时监控、超前预警，研发了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、环境监测五位一体的智能运维系统，实现设备资产数字化、决策评估智能化、流程管理自动化、检修维护精准化、生产过程可视化，研究成果在朔黄铁路取得了良好的运用效果。     

铁路客站设备健康管理知识图谱构建与应用研究

知识图谱作为认知智能领域的主要技术，具有丰富的语义表示能力和灵活的数据关联结构。针对铁路客站设备以“人工维护、故障维修”为主的垂直化管理现状，基于知识图谱技术，构建铁路客站设备健康管理知识图谱，为设备智能化管理提供技术支撑。研究提出设备健康管理知识图谱架构及构建流程，选取京张高速铁路某客站各类设备作为研究对象，基于Protégé梳理分析设备相关本体并进行本体知识建模，结合客站设备多源信息实现对设备知识的抽取与融合处理，构建面向客站设备健康管理的领域知识图谱，并通过Neo4j进行图形化展示，以研究探索设备领域知识图谱在实际客站设备健康管理业务中的应用，进一步提高铁路客站设备管理水平，保障设备安全稳定运行。     

朔黄铁路基础设施运维智能决策技术研发及应用

为探讨朔黄铁路基础设施运维的智能决策关键技术，解决朔黄铁路基础设施运维中指标管理混乱、口径不一、数据孤立且难以共享等问题，构建基于指标全生命周期管控的智能决策体系架构，研发智能决策算法与可视化组件，实现对朔黄铁路指标的全生命周期管理和决策大屏的定制化开发。创新性提出“千人千面”的指标多维动态可视化管理技术，建立统一的指标管理中心，实现对指标从接入、计算到展示的统一管理，设计研发组件化大屏，攻克指标建设、分析、展示、共享的全生命周期管理瓶颈。依据人工智能和不确定性理论，构建Apriori预测预警模型，对企业运行情况进行全时段、全方位、全空间的监测，及时对异常指标项进行预警、挖掘、分析和动态展示，提供跨专业的智能决策支持服务。     

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。     

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。     

智能公路的机电系统监测数据融合技术

正随着智能交通的发展,对于高速公路信息化机电系统的在线监测和智能运维管理变得尤为重要。传统的机电系统运维管理普遍存在高速公路线路长、点位多、故障频发、监控人员不能及时跟进发现异常、效率很低等情况。因此,为了提高运维效率,应用BIM模型,不仅要创建多信息应用的数字模型,在运行状态监测和控制方面,还需将BIM技术与监测的信息相互联系,建立扩展模型,发挥监测数据的最大价值。     

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。     

铁路线路设备安全评价和病险治理技术发展分析

根据我国铁路建设现状,对铁路基础设备运用和病险进行分析,提出工程项目全寿命周期管理,安全第一、预防为主,重视提速重载线路的动态检测及安全状况评估,加强铁路桥隧的动态检测和评估,强化大型养路机械的配套作业等措施。建议加大线路工程隐患治理力度;完善线路工程安全管理标准和评价机制;加大病险治理与探测技术研究力度;深化线路维修体制改革。     

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。     

基于本体的高速铁路车载设备智能维护决策树模型

为解决多源异构的高速铁路车载设备运营维护数据难以统一和分析的问题,结合欧洲铁路对运营维护数据所采用的研究方法及国内目前的研究现状,提出采用本体建模语言OWL,通过本体建模工具Protégé4.3,建立包含车载结构域、故障现象域、故障类别域和维修措施域的高速铁路车载设备本体,实现数据的规范化处理。最后利用决策树ID3算法,通过对本体规范后的数据集进行训练,构建高速铁路车载设备的智能维护决策树模型,故障诊断准确率为95.23%。     

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。     

检测数据全息可视化系统设计与实现

在对空间、时间和业务属性数据关联性聚合的基础上,利用地理信息系统技术、三维虚拟现实技术和多媒体技术将高速综合检测列车的检测数据统一在一个三维GIS可视化系统上进行展现.采用数据层、服务层、接口层、应用层、客户层的5层架构模式进行系统结构设计,利用MapABC与AnGeo二三维平台相结合的方式进行二三维数据一体可视化,实现了二三维数据的融合与实时联动;解决了高速运动条件下三维场景快速加载及全息可视化等关键技术,为检测数据的综合分析和展示提供了新的思路和方法.     

基于MEMS光纤传感技术的重载铁路接触线硬点检测方法研究

作为接触网平顺性检测的主要内容，硬点检测对于保障重载铁路预防恶性弓网事故有着重要作用。相较于传统电学传感器检测技术，MEMS光纤传感技术的硬点检测系统具有不需供电、良好绝缘性能等优势，可以作为替代传统电学类检测设备的检测系统。以神华号运营电力机车为平台，以接触网硬点检测监测为目标，根据朔黄铁路应用特点，研制基于MEMS光纤传感器技术的重载铁路接触网硬点车载监测系统软硬件，其具备重载铁路接触网硬点指标在线监测、故障预警、智能分析、自动上传等功能。神华号运营电力机车已进行朔黄铁路上下行接触网实时硬点检测，获取大量有效硬点监测数据并生成测试结果分析报表，完成了系统设备在朔黄铁路现场的示范应用。     

深圳城际铁路客站绿色节能系统设计

城际铁路客站是乘客跨城出行的重要场所，绿色节能是现代化智能车站所要求的方向，而车站作为能源消耗大户亟需实现绿色节能。结合深圳城际铁路客站的建设和网络部署特点，对车站进行绿色节能需求分析，以设备能耗监测、智能照明、智能导向屏、设备设施运维、风水联动五大节能功能为研究点，利用节能测算公式计算节点量和节电率；提出深圳城际铁路客站绿色节能系统架构，包括设备感知层、网络传输层、中台层、业务应用层和展示层；在车站、线路中心、线网中心部署软硬件，实现数据流转、分析和存储，形成数据架构。该功能和架构构成的深圳城际铁路客站绿色节能系统以节能为目标，最终实现车站智能化，为城际铁路客站绿色节能系统设计研究提供借鉴。     

工务类列车运行监控装置基础数据管理探讨

工务类列车运行监控装置(KLJ)基础数据是编制列车运行控制系统的重要数据。根据北京铁路局对LKJ基础数据的管理,从编制、提报、复核等方面提出确保数据准确性的措施。通过加强设备图表的日常管理和编制专用程序辅助管理,采取多人复核、层层把关,施工后及时到现场核对基础数据,加强人员培训提高业务技能,有效提高了工务类LKJ基础数据的准确性。