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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

深圳都市圈城际铁路综合调度系统智能化研究与设计

以深圳都市圈城际铁路智能化建设为背景，梳理区域多层次轨道交通复杂路网条件下，基于公交化运营模式的深圳都市圈城际铁路运输调度指挥需求，研究面向运输生产全过程的深圳都市圈城际铁路综合调度系统智能化总体方案，设计覆盖决策制定、决策执行与执行评价三大环节的系统总体架构，阐述运输生产计划协同编制、调度应急智能辅助决策、调度命令一体化管理以及管控一体化闭环管理等核心功能，提出可充分共享云平台资源、易维护升级的云计算技术架构，应用信息融合、数据挖掘、智能计算、安全卡控等智能化技术，实现运输调度全过程数字化贯通、流程互控与专业协同，满足深圳都市圈城际铁路高效、安全、智能化的调度指挥要求，适配深圳都市圈轨道交通一体化协同运营目标。     

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。     

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。     

城际铁路智能客站系统架构设计与研究

为了推进深圳都市圈城际铁路客站智能化建设，综合借鉴了国内外铁路客站、地铁客站智能化建设经验。全面分析了深圳城际铁路客站乘客出行、运行管控、安全保障、设备运维业务需求，提出了智能城际客站的设计理念，依据需求及设计理念提出了总体架构、技术架构及网络架构。从技术与业务结合角度提出了“平台+应用”模式的功能框架，设计了平台服务功能，研究设计了针对乘客服务、生产组织、安全应急、绿色节能四大方面的智能化应用功能和集成化展示功能。研究提出了不同车站配属不同功能的建议，分析了应用效果和产生的效益。研究设计的智能客站，为深圳城际铁路提供了一种客站智能化建设和运营思路，能够满足乘客对出行便捷温馨的需求，满足站务人员对指挥高效协同、安全实时保障、设备节能管控的需求。     

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。     

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。     

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。     

朔黄铁路牵引供电设备智能运维技术研究

重点论述了我国电气化铁路供电安全检测监测体系(6C系统)的基本结构及特征，着眼于全面提高牵引供电装置技术与操作质量，在优化现行牵引供电装置运维技术基础上，深入开展朔黄铁路牵引供电运维自动化技术顶层架构与技术研究。研究了接触网在线监控技术、辅助监控技术等，开发了基于智能型接触网传感器的新型传感网络，研发了远程机巡机检的智能变电所传感终端，构建牵引变电所的全景感知孪生体。提出了适用于朔黄铁路的牵引供电设备感知体系与底座技术，形成了集设备全生命周期管理、检测监测、健康评估与运维支持、作业管理于一体的朔黄铁路牵引供电设备智能运维系统架构，可实现数据资产数字化、分析智能化、检修自动化、作业可视化，减少人员与成本投入，降低安全隐患。     

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。     

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。     

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。     

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。     

铁路物流基地智能化运营管理体系设计

在人工智能、大数据、云计算等技术日益成熟的背景下,社会物流企业以物流节点为核心载体,加快智能技术的商业化集成应用,极大地提升了需求响应效率与物流服务质量。结合转运节点型、仓配一体型等社会物流企业业态特征,分析其在服务升级、效率提升、效益增长等方面的发展经验,立足铁路物流基地运营管理现状,以提升铁路物流基地效率、效益、服务、安全水平为目标,以"信息自主感知、生产自动组织、管理智能决策"为主线,从平台建设、系统开发、交互接口、终端感知与设备创新等方面设计智能化运营管理体系架构,为我国铁路货运场站从信息化向智能化转型提供参考。     

基于GIS的重载铁路线路设备“一张图”技术研究与应用

铁路工务设备在运维管理过程中涉及设计、竣工、运营、维修更换等大量、多源、多维度、异构数据。针对当前重载铁路线路设备在全生命周期管理中缺少高效信息集成和数据融合分析展示的技术手段,以朔黄铁路为背景,基于Web GIS地图平台,设计和研发了重载铁路线路设备GIS“一张图”管理系统。系统从设备基础台账数据查询与状态分析、检测监测数据实时展示、数据融合与辅助决策、生产信息及时掌握等多个维度,将铁路线路设备生命周期内各阶段的多源异构时空数据进行“一张图”可视化综合展示。在不同比例尺地图下对设备台账、履历、检测监测数据、病害、维修作业、状态评估与预测等信息进行不同层级、不同颗粒度的实时展示以及融合分析,为工务运维管理人员提供全面、及时、准确、生动的设备可视化信息。