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。     

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。     

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。     

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。     

铁路运输设备技术状态大数据平台研究

铁路运输设备是铁路运输安全有序的基础保障,为了加强对铁路运输设备的统一管理,全面支撑铁路运输设备的智能检修,在阐述运输设备技术状态管理现状的基础上,开展铁路运输设备技术状态大数据平台相关技术研究,分析平台的总体架构、应用功能、主要业务流程,并重点研究设备单元划分标准、大数据集成、大数据存储等关键技术。相关研究已经应用于运输设备技术状态管理,实现了运输设备技术状态全寿命周期电子履历化管理,对于推动大数据技术在铁路行业的应用具有重要意义。     

铁路车站调车作业安全防护设备运维管理系统研究

铁路车站调车作业效率直接影响铁路运输企业的效率和效益,为保障调车作业安全,提升调车作业效率,卡控铁路车站调车作业安全风险,结合设备运维管理现状,分析设备运维管理需求,提出铁路车站调车作业安全防护设备运维管理系统总体架构,研究运维管理系统业务流程,针对状态监测、履历管理、维修决策、报表管理等功能进行设计,破解信息不对称问题,提高信息共享度,优化调车作业组织,为各级应用对象运维管理业务提供支持,不断提升设备运维管理水平。     

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。     

提高神华铁路运输能力的对策研究

针对神华铁路发展现状,分析朔黄铁路存在问题,从运营指标、技术、运输基础设施、运营管理4个方面阐述朔黄铁路开行2万t及以上列车在运输组织技术方面的差距,并且提出相应的加强基础设施的改造、大力发展信息与智能技术、推进装备现代化、改革设施设备检修制度等提高朔黄铁路运输能力的对策与建议。     

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。     

京沪高速铁路资产管理数据平台研究

为提高京沪高速铁路资产设备数据的标准化程度,提升高速铁路设备设施运维管理效率,降低基础数据保障成本,在阐述京沪高速铁路资产管理现状的基础上,构建适用于京沪高速铁路的资产管理数据平台,从京沪高速铁路资产管理需求、资产管理数据的标准化和规范化、资产数据模型、数据平台构架及功能等方面进行总体设计,实现京沪高速铁路资产全生命周期管理和设备的精细化管理,为进一步保证京沪高速铁路资产数据管理提供信息化技术支撑。     

物流设备维修管理探讨

物流设备维修管理在物流设备全寿命周期管理中有着举足轻重的地位和作用。物流设备维修管理工作,必须认真贯彻以可靠性为中心的物流设备维修思想和全系统全寿命维修管理的思想,科学确定物流设备维修管理任务,综合运用各种维修管理手段。     

基于关联挖掘的接触网运维策略优化研究

接触网作为铁路牵引供电系统的重要组成部分,维持其良好的服役状态是保障铁路运营安全、可靠运行的基础。为了挖掘接触网缺陷间的关联关系,进一步减少人为主观因素的影响,构建多层级接触网缺陷编码体系及缺陷数据库,提出了一种以时空关系为依据的接触网缺陷事务数据库划分方法,同时提出了自适应FP-Growth算法并阐述利用接触网缺陷间关联关系的运维策略优化方法。以朔黄铁路实际数据为例进行分析,验证上述理论的有效性。结果表明,使用接触网缺陷关联关系改进的运维策略可以有效维持接触网系统的可靠性,提升维修效率并降低运维成本,取得较好的工程实际应用效果。     

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。     

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。     

朔黄铁路机车同步操控无线通信监测技术研究

机车同步操控是朔黄铁路LTE-R网络承载的核心业务之一，网络的可靠性直接影响重载铁路的运输秩序和运输安全。针对目前机车同步操控业务通信故障诊断分析及时性和准确性存在的不足，提出了适用于朔黄铁路的同步操控无线通信监测技术，通过采集LTE-R接口监测系统、路测设备、LTE-R网管与同步操控地面应用节点的数据，全量监测主控机车和从控机车通信全过程，综合分析网络负荷、无线质量、通信异常事件和设备因素，提取通信过程中的关键特征，使用二叉决策树动态诊断分析同步操控业务潜在风险和通信故障。研究结果表明：机车同步操控无线通信监测系统实现了全线150对列车同步操控车载通信单元的监测和故障分析，可以减少传统人工分析的负担，提高了LTE-R网络和同步操控系统的运用质量。     

国家能源集团铁路调度系统在朔黄铁路的应用

智能调度系统的应用是实现重载铁路高质量发展的重要途径,研究从结构组成、使用模块、功能实现、数据应用等方面,阐述国家能源集团铁路调度系统的总体概况,基于国家能源集团铁路调度系统在朔黄铁路试运行效果,从与CTC3.0系统的信息交互、现车核对、运营维护等方面,分析国家能源集团铁路调度系统在朔黄铁路应用中存在的问题,提出具体解决措施,即:与CTC3.0系统制定新的接口协议、补充改进全线AEI设备、做好天窗施工同步方案、数据深度应用。同时,阐述国家能源集团铁路调度系统在技术站自动化控制、计划编制自动化、管理决策功能实现等方面的深化研究,以满足朔黄铁路安全生产需求,提高货物列车运输效能,进一步提升国家能源集团铁路调度系统在朔黄铁路的应用价值。     

高速铁路客站客运设备设施运维一体化、信息化管理探索与实践

高速铁路客站客运设备设施类型繁多,日常运营维护管理工作要求很高。通过对传统运维模式不足之处的分析,提出了一体化管理的理念和具体内容,并以上海铁路局实施的OSS客运设备设施运维支撑系统为案例,对高铁客站客运设备设施运维一体化、信息管理实施一年来的效果进行了评价。     

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。