京张高速铁路智能化服务关键技术研究与冬奥科技保障应用示范

作为2022年北京冬奥会、冬残奥会的重要交通基础设施,京张高速铁路保障了赛事的顺利举办,在智能化服务方面充分彰显了中国文化科技。在对京张高速铁路智能化冬奥科技保障总体需求进行分析的基础上,首先提出京张高速铁路智能化服务研究框架,探索建立了旅客智能出行、高速铁路运营安全、服务人文冬奥等方面的研究目标和分阶段实施方法;其次构建了京张高速铁路多模态智能票务、站车一体化协同旅客服务等一系列智能化服务创新;最后结合冬奥科技保障重大需求开展了京张高速铁路智能化服务应用示范。京张高速铁路支撑了北京冬奥会和冬残奥会的胜利举办,解决了全球首次三赛区联动,以高速铁路为主要运输方式的冬季奥运盛会的运输保障难题,为今后跨区域办赛的大型活动提供了重要经验。     

面向北京冬奥会的京张高速铁路旅客服务智能化成套关键技术研究

京张高速铁路是支撑北京冬奥会成功举办的重要交通基础设施。为进一步提升冬奥赛事期间京张高速铁路旅客服务的智能化水平,构建了面向冬奥的京张高速铁路旅客服务智能化技术体系架构,深入研究了京张高速铁路旅客服务智能化成套关键技术,涵盖站车智能旅客服务环境与生产要素泛在感知、客运集中管控平台智能提升、基于5G的列车多媒体奥运信息服务、旅客全行程智慧信息服务、人员异常行为感知与预警、站车应急处置决策与协同联动、站台门自适应控制等技术。相关研究成果已在京张高速铁路完成应用示范,满足了冬奥赛事期间国际化旅客出行和车站生产运营的需求,有效提升了旅客出行服务的智能化水平,提高了车站生产管理效率和安全保障能力,保障了京张高速铁路稳定、有序运行。     

面向冬奥的京张高速铁路票务管理应急方案研究

北京2022年冬奥会和冬残奥会是三赛区联动，以高速铁路为主要运输方式的冬季奥运盛会，且恰逢我国春运运输，针对冬奥运输和春运运输期间可能遇到的冰雪大风以及比赛时间延时、调整和变更等异常情况，从列车超员、列车车底变更、列车中止运行、列车晚点应急等应急场景分析，研究适应于铁路局集团公司、车站和列车客运人员以及冬奥多元旅客购票、乘车、乘后全流程的铁路票务管理应急模型、应急处置流程和应急功能。应急方案的研究有助于提升冬奥期间铁路客运服务质量和应急反映能力，以及应急状态下旅客乘车服务体验和满意度，并为后奥运时代以铁路为主要运输通道的大型跨区域赛事提供铁路票务应急处置的解决方案。     

面向冬奥注册人员的京张高速铁路票务服务方案研究

京张高速铁路是北京2022年冬奥会和冬残奥会的重要交通基础设施,需要满足不同人群冬奥期间的多元化运输需求。通过分析我国铁路客运票制发展现状,围绕冬奥会多元化票务需求,结合冬奥会实际出行需求比选3种乘车凭证方案,最终确定冬奥会身份注册卡为冬奥注册人员的电子客票载体,从而提出面向冬奥注册人员的高速铁路票务服务方案。该方案以铁路电子票票制作为铁路12306网站(含手机APP)冬奥专区票务模式,针对身份注册卡的特性确定不同人群进站实名制核验和检票方式。根据此方案,研制了满足冬奥注册人员乘车需求的中英文铁路12306网站冬奥专区,为北京冬奥会和冬残奥会提供交通保障,为铁路客运服务国际化和智能化提供技术支撑。     

冬奥背景下铁路旅客服务与生产管控平台适配提升研究及应用

基于已建设的铁路旅客服务与生产管控平台1.0的应用现状,紧密结合北京冬奥会赛事期间的旅客出行服务需求,围绕客运车站的智能化发展方向,提出冬奥背景下的管控平台适配提升关键点。以管控平台各类智能化业务应用的接入、监控、管理需求为导向,提出基于中台架构的管控平台总体架构设计以及技术方案的构建方法;在管控平台相关运输生产数据的基础上,辅以数据可视化、智能视频分析、中台微服务等技术手段,研究应急场景处置展示方式、中英文语音播报与引导揭示单元以及新调度集成平台。管控平台在冬奥赛事期间应用于京张高速铁路,有效提升客运车站核心系统的稳定性与旅客服务能力,为京张高速铁路在北京冬奥会期间平稳运行提供强有力的科技支撑。     

服务机器人与铁路客运站既有系统设施融合应用的设计与实现

北京冬奥会是全球首次三赛区联动、以高速铁路为主要运输方式的冬季奥运盛会,京张高速铁路作为本届冬奥会的交通基础设施,智能化旅客服务水平对于保障赛事顺利举办、彰显中国文化科技、打造中国高速铁路名片具有重要意义。研究以服务机器人为载体,从机器人与铁路客运站人脸核验、通道门开关、直梯呼叫、闸机验检票等系统设施融合应用方面展开研究,提出物联方案,通过服务机器人与铁路客运站既有设施物联,实现旅客服务信息的集成共享,扩展机器人服务能力,为服务人员提供决策参考,提高铁路客运站服务水平,为旅客提供更加便捷、智能的乘车体验。同时,服务机器人作为智慧终端,更好地为将来铁路智慧化提供硬件支撑。     

高速铁路智能动车组席位计划改进方案研究

为提高高速铁路客票席位计划维护工作的效率和准确性,针对北京冬奥会期间短时间大批量的客流特点,行成以基础设施层、数据层、服务层、接入层、应用层为核心的高速铁路车型模板复制技术架构。根据京张高速铁路及其支线线路固定、冬奥智能动车组车型单一的特点,创新性地通过维护车型、车厢、席位信息,按照车型、车厢、席位信息自动一键生成相同车型固定编组的席位计划模板,并依据北京冬奥会闭环和非闭环人员的出行政策,实现人工动态调整,并自动完成席位计划正确性和完整性的检测。高速铁路智能动车组席位计划方案的改进,提高了列车席位计划编制速度,避免了出现重复席位和车型无此席位等问题的发生,为北京冬奥会顺利举办提供了有力保障。     

基于旅客行为特征的京张高速铁路客站文化信息表达方法研究

随着高速铁路运输技术的快速发展,我国高速铁路客站建筑的文化性建设需求也与时俱进、不断增长。京张高速铁路作为2022年北京冬奥会服务专线,肩负着宣传奥运理念、展示中国文化的重要使命。以京张高速铁路沿线各站为例,研究中小型高速铁路客站视觉文化信息展示方法,以旅客交通行为和人流特征为契入点,分析建立了客站停留性空间、通过性空间、衔接空间3种空间类型,并从3种类型空间的建筑构成要素方面,分析与挖掘视觉文化信息的承载性,从旅客视角提出不同类型空间的文化信息表达方法。在保证客站高效运行的前提下,提高中小型高速铁路客站文化表达的识别性与传递性,为高速铁路客站文化性设计及我国高速铁路文化建设提供借鉴。     

京张高速铁路冬奥列车的文化符号融合设计研究

文化符号融合设计是京张高速铁路视觉设计的关键问题,过程中有三大难点:其一,如何对文化符号进行提取与分析,找出大众耳熟能详并适合转译的文化样本;其二,探讨如何巧妙地将文化进行转译,使传统文化与当代工业设计形式语言结合;其三,探讨文化符号与列车载体结合的方法。基于现有国内外高速铁路列车设计经验,通过分析列车文化植入设计的相关案例,开展了冬奥列车涂装和内饰的设计研究。以京张高速铁路冬奥列车设计项目为契机,找到中国文化元素融合列车工业设计的契合点,构建中国特色的高速列车涂装设计新思路。并总结构建高速铁路文化植入设计的应用范式及设计策略,以期对该领域高速列车工业设计提供参考。     

基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计

铁路谱系化旅客列车产品是服务于多种需求和不同类型旅客,便于旅客辨识、记忆和准确选择,有利于铁路分类配置运输资源和分层提供运输服务,而目前我国铁路谱系化列车产品特征尚不清晰。在分析荷兰、德国和日本铁路谱系化列车产品的基础上,针对我国高速铁路客流按出行目的和节点等级进行需求分析。提出我国高速铁路谱系化列车产品框架设计,最后以京沪高速铁路为例进行车站节点分级、列车谱系划分和分层级的客流结构分析,给出按停站的谱系化列车产品分类设计,为高速铁路谱系化列车产品设计提供研究依据。     

京沪400km/h高速铁路列车竞争力影响探析

新时代人民对于美好生活的需要已经从单一趋向多元,铁路客运需求将呈现多样化、差异化和个性化,对铁路客运产品在速度、价格和服务质量等方面都提出更高的要求。以铁路大提速运输市场份额提升和高速铁路列车客运量增长为切入点,分析列车速度与市场份额、旅客运量之间的关系,剖析高速铁路列车市场竞争力影响,构建Logit离散数学模型。以京沪高速铁路为例,探讨400km/h高速铁路列车运量预测,研究提出400km/h高速铁路列车可以扩大客流吸引范围,增加铁路客运量,提升高速铁路旅客市场竞争力。     

PHM技术在京张高速铁路运用检修中的应用研究

为提高京张高速铁路精准化、精细化管理和服务水平,保障冬奥会期间动车组安全高效运行,首次在京张高速铁路配属动车组上开展PHM研究和系统应用的先行先试。作为动车组运用检修系统的应用扩展与延伸,PHM系统实现了动车组在途故障的超前预警,视情维修信息可在动车组运用检修系统中进行流程贯通和交互闭环。结合京张高速铁路PHM试点应用情况,从需求分析、总体架构、功能架构、逻辑架构和物理架构等方面总结归纳了动车组PHM技术体系及关键技术。通过PHM系统在京张高速铁路的试点应用,有效提高动车组运行保障能力,提升运用效率和效益,改善运行秩序,为PHM技术在全路范围的应用提供宝贵经验。     

面向旅客到达晚点最小的高速铁路列车运行图冗余时间布局优化研究

高速铁路列车是为旅客提供的高质量运输产品，具有运行速度高、密度大等特点。然而随机出现的运行干扰会导致列车晚点，由于列车之间存在关联及安全间隔约束，晚点还会进一步扩大，扰乱高速铁路运输组织秩序，导致乘车旅客到达晚点，降低运输服务质量。在运行图中设置冗余时间，增加运行图弹性，是吸收列车晚点的重要方式。通过构建高速铁路列车运行图网络模型，推算考虑冗余时间的列车晚点概率密度函数，以旅客到达晚点总时间期望值最小为目标，建立高速铁路列车运行图冗余时间布局优化模型，设计贪心算法，以京沪高速铁路北京南—济南西区段为例进行分析。研究结果表明，模型求解得出的冗余时间布局能够较好降低旅客到达晚点总时间期望，对保障运输组织秩序，提升客运服务质量具有积极意义。     

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。     

冬奥背景下京张高速铁路站前广场景观可持续性设计策略

京张高速铁路站前广场既是百年京张文化传承的重要载体,也是冬奥会赛事的交通保障,因而既要满足冬奥会赛事服务需求,又要持续性地承载地域文化。在分析重大事件前后人群增长的交通压力、功能空间的动态切换、庆典氛围的动态演变等对公共空间景观的临时性与持续性影响的基础之上,探讨冬奥会赛事下京张高速铁路的时空特征——线性结构特征、空间差序特征和文化演变规律,并结合站前广场现存的问题适应性地提出“一站一景,持久建设人文京张地域文化”“分级响应,临时点燃缤纷冬奥主题氛围”和“绿色发展,适度打造可持续弹性景观设施”站前广场3大设计策略,对于线性廊道空间为响应重大事件的可持续景观设计具有一定的借鉴意义。     

沪宁高速铁路运输组织的探讨

分析了沪宁线旅客客流特点；结合沪宁高速铁路客流特点、根据高速线和既有线的合理利用及设备利用玫投资等各方面因素，提出了“高、中混跑”的运输组织模式；并对高速线的列车开行方案和运行图的设计提出了建议。     

基于多项Logit模型的高速铁路客流分配实证研究

研究旅客对不同高速铁路列车产品的选择行为、定量分析不同列车间的客流分配规律,可以有效提高列车上座率。在综合考虑不同列车服务水平因素的基础上,根据随机效用最大化理论构建多项Logit模型,应用华东地区高速铁路旅客发送量的实际数据拟合模型并标定参数。结果表明,多项Logit模型具有较高的客流预测能力,列车出发时间范围、车票价格及列车停站次数对旅客乘车选择行为有显著影响,车票价格、列车停站次数与旅客乘车选择负相关。研究结论表明,预测不同列车客流分担率,结果与实际统计值偏差在5%以内,说明模型具有较好的预测能力。     

我国铁路客运市场特点及客运专线客流组织原则研究

旅客运输需求是我国铁路客运专线运输组织与经营管理的基础。从市场总量、客流性质、旅客平均运距、跨线客流比例几方面概括我国铁路既有线客运市场的现状特征,基于京津城际铁路客流调查数据,分析城际客运专线客流量的周期性与波动性特征以及客流构成情况。参考国外高速铁路运营的成功经验,提出在坚持路网整体性和产品多样性的前提下,合理运用节拍式列车开行方案,满足旅客出行需求,对我国客运专线客流组织原则及合理开发客运专线产品进行探讨。     

基于时段偏好的高速铁路列车停站方案双层规划方法

旅客出行需求不断提高,需要同时考虑旅客出行时段选择与运输企业效益,来优化调整高速铁路列车停站方案。针对一条拥挤的高速铁路客运走廊,分时段确定列车停站计划和开行频率,阐述影响旅客出行时段偏好的2个重要因素——吸引度与可达度,据此构建旅客出行阻抗函数,构建双层规划模型,上层规划是以运营成本最小为目标的整数规划模型,用于确定列车停站方案;下层规划是一个用户平衡模型,用于计算客流在停站方案上的分配结果。根据模型特点设计启发式算法,并通过算例对模型和算法进行验证和分析。研究表明,考虑旅客出行时段偏好优化高速铁路列车停站方案的方法,能更好地匹配旅客需求分布,为旅客提供优质服务。     

中长途高速客流组织模式决策影响因素研究

根据我国高速铁路网距离长、覆盖面大的特点,在分析高速客流分类及组织模式的基础上,从中长途高速客流组织跨线模式和换乘模式的2种模式,分析安全性、旅客服务水平、设备利用率、运输组织复杂性等因素对不同列车组织模式的影响,提出对我国中长途高速列车开行模式的选择,应在客流需求调研的基础上,研究换乘对客流损失率的影响,并建立相应的评价体系,从而提高高速铁路运营组织水平。