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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

国际铁路重载技术发展水平

综合2003年国际铁路重载专家技术会议的讨论,论述了目前国际铁路重载技术的发展水平:重载铁路的最大轴重和列车牵引质量普遍提高;重载铁路运量及收入达历史最高水平;开始在其他铁路干线上发展 25 t 轴重的重载列车。国际重载技术的最新进展集中体现在3个方面:新型技术装备的研制及应用;强化重载线路养护技术和采用安全监测系统保证列车运行的安全性及可靠性。     

我国铁路重载运输发展研究

重载运输是世界铁路发展的主要方向,我国铁路发展重载运输既充分借鉴了国外铁路重载运输的先进经验,又非常注重结合国情路情实现自主创新,经过几年的努力,在实践中取得了十分显著的成效。通过分析以大秦线为标志的铁路重载运输取得的重要成果,提出持续提升我国铁路重载运输发展水平的建议,即巩固扩大大秦线重载运输成果,大力提升我国铁路重载运输整体水平,进一步发展具有中国特色的铁路重载运输。     

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。     

重载铁路关键技术标准分析与研究

重载铁路技术标准的建立对于我国重载铁路建设和发展的重要性不言而喻。结合我国重载铁路建设和运营实践,分析重载铁路设计的主要影响因素,研究活载图式、牵引质量、线路平纵断覃、正警轨道、路基填料及压实质量等关键技术参数,探讨今后重载铁路的研究方向,为编制重载铁路设计规范提供技术参考。     

我国重载铁路发展模式研究

随着重载铁路的发展,重载铁路的定义也经历了3个发展阶段,分别在1986、1994、2005年提出新的标准。结合重载铁路的定义和发展,在综合分析世界各国铁路重载运输组织模式的基础上,创新性地提出重载铁路的分类,即全封闭模式、全开放模式及半封闭模式。通过分析以上3种模式重载铁路的运输组织特点,为铁路部门开展重载运输、合理选择重载铁路的发展模式提供参考。     

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。     

重载铁路变电主设备关键状态参数趋势预测技术研究

变电主设备在铁路系统中起着至关重要的作用，准确预测其状态参数的趋势对于设备的维护和运行至关重要。从状态参数选取、解释分析、采集和预处理等方面，阐述重载铁路变电主设备关键状态参数分析方法。在此基础上，分析重载铁路变电所场景下的设备状态分类评估、设备状态趋势预测、设备缺陷处置和设备检修时点评估等4类算法场景，提出一种基于机器学习和数据挖掘的趋势预测算法，并根据数据的特点，完善特征提取方法，提高模型的准确性和泛化能力。针对设备状态趋势预测场景，通过实证分析对提出的预测算法进行验证和评估。通过预测关键状态参数的趋势，可以及时采取维护和保养措施，从而降低设备故障率，提高变电所的运行效率和可靠性。     

对煤炭重载铁路车站设计的分析

目前煤炭重载铁路从装车地站型、中间越行站或会让站站型,直到卸车地站型,基本形成了较完善的固定模式,车站设计日渐成熟.分析重载铁路车站设计与普通铁路车站设计方法的共性与特点,对煤炭重载铁路中间站、越行站或会让站设计以及装车站和卸车站的设计进行研究,以利于车站设计更好地满足煤炭重载铁路的发展.     

国外铁路重载运输对我国铁路货运发展的启示

铁路重载运输是铁路货运发展的方向,国外铁路重载运输经验可供我国铁路货运发展借鉴.介绍美国、澳大利亚等铁路重载运输国家铁路货运的现状和主要技术特点,结合国外铁路重载运输发展经验,对我国铁路货运的发展提出建议.     

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。     

关于包神铁路发展重载运输的思考

阐述了包头—神木铁路线路技术条件和车站分布情况,以及货物运输组织存在的问题,提出包头—神木铁路发展重载运输的建议,分析了重载运输组织措施,研究推荐重载运输扩能改造方案,为提高包头—神木铁路运输能力和开行重载列车做好准备.     

重载铁路发展决策的三方博弈分析

重载铁路的发展涉及铁路局内部各方利益主体,而各利益主体均有各自不同的利益取向。针对铁路局内部包括铁路局、运输处、工务段和车辆段不同的利益取向构建三方动态博弈模型,利用逆向归纳法,对该博弈模型进行求解,根据模型求解结果提出加强铁路局监管力度、建立合理的补贴机制和惩罚机制、大力发展铁路重载运输等重载运输发展建议。