基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的重載鐵路智能化應(yīng)用研究

劉 淼，崔 妍

（中鐵信弘遠(yuǎn)（北京）軟件科技有限責(zé)任公司，北京 100844）

重載鐵路因其運(yùn)能大、成本低、效率高等諸多優(yōu)勢(shì)，受到了各國(guó)的廣泛重視。智慧時(shí)代的到來(lái)，為重載鐵路的發(fā)展開(kāi)啟了新的航程。在此背景下，為更好地提升鐵路運(yùn)輸組織效率效益、提高運(yùn)輸安全水平、降低運(yùn)輸成本，世界各國(guó)相繼提出重載鐵路數(shù)字化與智能化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，并開(kāi)展相應(yīng)的智能化研究和應(yīng)用[1-2]。

近年來(lái)，隨著《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃》等規(guī)劃的頒布和實(shí)施，中國(guó)智能鐵路的研究和建設(shè)進(jìn)入了新發(fā)展階段[3]，重載運(yùn)輸領(lǐng)域也正積極開(kāi)展大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)應(yīng)用的研究實(shí)踐?；诖?，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外重載鐵路信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及我國(guó)智能鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，分析重載鐵路業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求，提出智能重載鐵路的總體架構(gòu)及其數(shù)據(jù)中臺(tái)的建設(shè)路徑，并給出典型業(yè)務(wù)應(yīng)用的方向，以期實(shí)現(xiàn)更加智能、安全、經(jīng)濟(jì)的重載鐵路。

1 重載鐵路發(fā)展趨勢(shì)和需求

1.1 國(guó)內(nèi)外重載鐵路發(fā)展趨勢(shì)

2011 年，歐洲聯(lián)盟發(fā)布《歐洲一體化運(yùn)輸發(fā)展路線圖》白皮書(shū)，旨在將歐洲當(dāng)時(shí)的運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展為具有競(jìng)爭(zhēng)力和高效率的運(yùn)輸系統(tǒng)。歐洲鐵路研究咨詢(xún)委員會(huì)同步制訂了《Rail Route 2050》計(jì)劃，提出具有高資源效率、面向智能化的2050 年軌道交通系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)圖。數(shù)字化與智能化鐵路成為歐洲鐵路一體化發(fā)展的首要任務(wù)，歐州各國(guó)相繼出臺(tái)一系列戰(zhàn)略規(guī)劃[4]。如德國(guó)提出了鐵路數(shù)字化戰(zhàn)略，以提升乘客滿(mǎn)意度為目標(biāo)，深入開(kāi)展生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、維修養(yǎng)護(hù)、客戶(hù)交互等鐵路系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的技術(shù)變革，已實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化列車(chē)無(wú)線分配、鐵路BIM 建設(shè)及無(wú)人駕駛的應(yīng)用[5]；數(shù)字化法國(guó)鐵路提出路網(wǎng)運(yùn)力自適應(yīng)、優(yōu)化客戶(hù)服務(wù)、優(yōu)化資源利用等內(nèi)容；瑞士SmartRail 4.0 戰(zhàn)略旨在進(jìn)一步提高鐵路系統(tǒng)容量和安全性，在ETCS L3+移動(dòng)閉塞、集中簡(jiǎn)化聯(lián)鎖設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)自動(dòng)化及列車(chē)模塊化等技術(shù)上有突出優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)貨運(yùn)鐵路啟動(dòng)資產(chǎn)健康戰(zhàn)略計(jì)劃，在預(yù)測(cè)性維護(hù)、客戶(hù)服務(wù)等方面對(duì)數(shù)字化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷探索，實(shí)現(xiàn)了智能化列車(chē)運(yùn)行控制、調(diào)度、管理及維修等。

日本制定《技術(shù)創(chuàng)新中長(zhǎng)期規(guī)劃》，提出安全保障、強(qiáng)化服務(wù)和營(yíng)銷(xiāo)、優(yōu)化運(yùn)用維護(hù)、注重能源和環(huán)境等4 方面目標(biāo)，側(cè)重于自動(dòng)化技術(shù)、高速列車(chē)技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施自診斷與自修復(fù)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛、列車(chē)實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警、設(shè)備狀態(tài)修和運(yùn)輸計(jì)劃自動(dòng)化編制等[6]。

我國(guó)重載鐵路從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始快速發(fā)展，圍繞客戶(hù)服務(wù)、安全監(jiān)控、運(yùn)輸調(diào)度等構(gòu)建了大量的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，但缺乏對(duì)智能重載系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)[7]。

綜上所述，不同國(guó)家重載鐵路的數(shù)字化、智能化發(fā)展戰(zhàn)略雖然不同，但歸根結(jié)底都是在智能運(yùn)營(yíng)、智能裝備運(yùn)用維修，以及智能綜合安全管理等方面持續(xù)發(fā)力。

1.2 重載鐵路智能化發(fā)展需求分析

我國(guó)重載鐵路具有載重量大、運(yùn)輸業(yè)務(wù)鏈條長(zhǎng)、同步操控復(fù)雜、運(yùn)輸繁忙等特點(diǎn)[8]，需要在推進(jìn)重載運(yùn)輸轉(zhuǎn)型升級(jí)、運(yùn)輸效率提升、設(shè)備設(shè)施智能維修及運(yùn)輸安全保障能力提升等方面持續(xù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理、裝備運(yùn)用及安全管理的智能化[9-10]。

1.2.1 運(yùn)營(yíng)管理智能化

智能運(yùn)營(yíng)即在重載鐵路運(yùn)輸組織、綜合調(diào)度、節(jié)能環(huán)保等方面的智能化研究。

（1）通過(guò)客戶(hù)精準(zhǔn)畫(huà)像尋找目標(biāo)客戶(hù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)和貨運(yùn)物流的一體化服務(wù)；

（2）通過(guò)行車(chē)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確地掌握列車(chē)的位置、速度、狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸計(jì)劃精細(xì)化編制、調(diào)度指揮一體化管理；

（3）借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的能源消耗、污染排放等情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，提高運(yùn)輸過(guò)程的節(jié)能環(huán)保性能。

1.2.2 裝備運(yùn)用智能化

智能裝備即要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)裝備和基礎(chǔ)設(shè)施裝備的智能化[11]。

（1）通過(guò)虛擬技術(shù)的運(yùn)用，研發(fā)重載列車(chē)的自動(dòng)駕駛駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)列車(chē)運(yùn)行控制，提升運(yùn)營(yíng)智能化水平；

（2）運(yùn)用無(wú)人飛機(jī)、巡檢車(chē)、北斗監(jiān)測(cè)等多種智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，構(gòu)建重載鐵路線路設(shè)備智能感知體系，開(kāi)展線路設(shè)備全壽命周期管理；

（3）搭建基于數(shù)字孿生的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，開(kāi)展機(jī)車(chē)車(chē)輛健康管理和數(shù)字化精準(zhǔn)維修，提升移動(dòng)裝備運(yùn)行安全，降低機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本[12-13]；

（4）構(gòu)建新一代智能牽引供電和通信體系，實(shí)現(xiàn)牽引供電、通信息號(hào)、線路等基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期精細(xì)化管理。

1.2.3 安全管理智能化

在重載鐵路運(yùn)輸全過(guò)程中應(yīng)用人工智能、通信技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)、感測(cè)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)等，采集運(yùn)輸全流程數(shù)據(jù)，構(gòu)建重載鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)，開(kāi)展大數(shù)據(jù)融合、勢(shì)態(tài)分析、智能決策，實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)、跨行業(yè)的重載鐵路安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用，提升運(yùn)營(yíng)安全預(yù)測(cè)預(yù)警和運(yùn)輸安全保障能力。

2 重載鐵路智能化體系建設(shè)

2.1 總體架構(gòu)

智能重載鐵路是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文研究涵蓋技術(shù)、數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)三位一體的智能重載鐵路體系架構(gòu)，秉承應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離理念，提出“N+1+3”總體架構(gòu)，從數(shù)據(jù)要素價(jià)值釋放的角度出發(fā)，采集鐵路不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域、不同行業(yè)的N 類(lèi)數(shù)據(jù)，打造一體化重載鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、處理、服務(wù)及治理，推動(dòng)裝備、運(yùn)營(yíng)、安全等3 大應(yīng)用智能化水平全面提升的智能重載鐵路體系建設(shè)，如圖1所示。

2.1.1 數(shù)據(jù)層

采集各業(yè)務(wù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)及外部數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線匯聚到數(shù)據(jù)中臺(tái)，為決策支持和智能應(yīng)用提供基礎(chǔ)。其中，設(shè)備數(shù)據(jù)為車(chē)載、軌旁安裝的各類(lèi)傳感器、北斗監(jiān)測(cè)等獲取的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、外部環(huán)境信息等；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來(lái)自于“十四五”網(wǎng)信規(guī)劃中相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量生產(chǎn)作業(yè)和監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)；外部數(shù)據(jù)來(lái)自于全國(guó)一體化政務(wù)服務(wù)平臺(tái)、智慧城市運(yùn)營(yíng)平臺(tái)等行業(yè)、企業(yè)公布的社會(huì)數(shù)據(jù)。

2.1.2 決策層

構(gòu)建重載鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)，打破數(shù)據(jù)壁壘，通過(guò)大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨專(zhuān)業(yè)、跨部門(mén)、跨層級(jí)、跨應(yīng)用的融合，匯集運(yùn)輸、調(diào)度、工務(wù)、電務(wù)、供電、機(jī)務(wù)、車(chē)輛、防災(zāi)、安監(jiān)等不同主題視角的全息數(shù)據(jù)鏈和政務(wù)、天氣、公共衛(wèi)生及其他交通方式等外部數(shù)據(jù)，通過(guò)全局的數(shù)據(jù)治理，改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，將數(shù)據(jù)能力賦能鐵路業(yè)務(wù)，形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、資產(chǎn)價(jià)值化、業(yè)務(wù)智能化的閉環(huán)數(shù)據(jù)資產(chǎn)體系和數(shù)據(jù)服務(wù)能力，加快重載鐵路數(shù)字化進(jìn)程。

2.1.3 應(yīng)用層

主要包括智能運(yùn)營(yíng)、智能裝備和智能安全等領(lǐng)域的主要業(yè)務(wù)應(yīng)用?；谥剌d鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)提供的數(shù)據(jù)分析、邏輯推理的結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，解決傳統(tǒng)信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合性、復(fù)雜性、不確定性問(wèn)題，在運(yùn)營(yíng)、裝備、調(diào)度、列車(chē)控制、檢測(cè)監(jiān)測(cè)、運(yùn)維及管理等方面實(shí)現(xiàn)智能化，為重載鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供輔助決策和技術(shù)支撐。

2.2 數(shù)據(jù)中臺(tái)

數(shù)據(jù)中臺(tái)是智能重載鐵路總體架構(gòu)的核心。建設(shè)重載鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)需要按照“安全替代、技術(shù)升級(jí)、應(yīng)用重構(gòu)”工作思路，從梳理數(shù)據(jù)產(chǎn)生、流動(dòng)、應(yīng)用入手，解耦數(shù)據(jù)與應(yīng)用，建立相對(duì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線與數(shù)據(jù)管理模塊，采集引入全業(yè)務(wù)、多終端、多形態(tài)的數(shù)據(jù)，打造數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)治理能力。同時(shí)，向上提供各類(lèi)數(shù)據(jù)服務(wù)，面向業(yè)務(wù)構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)接口與數(shù)據(jù)查詢(xún)邏輯，提供數(shù)據(jù)的分析與展示，形成以業(yè)務(wù)核心對(duì)象為中心的鏈接和標(biāo)簽體系，實(shí)現(xiàn)重載鐵路數(shù)據(jù)資產(chǎn)化及數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)。

2.2.1 數(shù)據(jù)總線

鐵路數(shù)據(jù)總線是支撐重載鐵路各信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流動(dòng)的分布式網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)平臺(tái)，以鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、外部相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)交互數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，提供安全、可靠、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。鐵路數(shù)據(jù)總線由鐵路信息網(wǎng)內(nèi)貫通中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：國(guó)鐵集團(tuán)）、鐵路局集團(tuán)公司、站段的三級(jí)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。智能重載鐵路數(shù)據(jù)總線工作原理如圖2 所示。

（1）數(shù)據(jù)生產(chǎn)者：生產(chǎn)、管理類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)、車(chē)載設(shè)備、軌旁設(shè)備和人工交互均可作為數(shù)據(jù)源頭向數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)流。

（2）數(shù)據(jù)總線：節(jié)點(diǎn)網(wǎng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行“收集、計(jì)算、分流、傳遞”處理，為鐵路信息網(wǎng)內(nèi)任意位置的應(yīng)用系統(tǒng)間提供安全可靠的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)消費(fèi)者：根據(jù)業(yè)務(wù)需求，向總線訂閱、獲取任意數(shù)據(jù)生產(chǎn)者提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。

2.2.2 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊采用云計(jì)算架構(gòu)模式，將數(shù)據(jù)資源、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源充分云化，通過(guò)多租戶(hù)技術(shù)進(jìn)行資源打包整合并開(kāi)放，為用戶(hù)提供“一站式”數(shù)據(jù)服務(wù)[14-16]。數(shù)據(jù)管理模塊建設(shè)主要利用計(jì)算、存儲(chǔ)、調(diào)度引擎等底層技術(shù)組件，發(fā)揮平臺(tái)服務(wù)層計(jì)算資源優(yōu)勢(shì)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)組件特性，將重點(diǎn)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景和大數(shù)據(jù)組件特性相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)需求與工具的適配。數(shù)據(jù)管理模塊架構(gòu)設(shè)計(jì)遵循高內(nèi)聚、松耦合的原則和組件式開(kāi)發(fā)模式，包含數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)治理及數(shù)據(jù)服務(wù)等，如圖3 所示。

圖3 智能重載鐵路數(shù)據(jù)管理模塊架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)處理：對(duì)鐵路數(shù)據(jù)總線采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、加載，提供給數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：把不同來(lái)源、格式、特點(diǎn)、性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上進(jìn)行集中，建立數(shù)據(jù)主題庫(kù)，通過(guò)應(yīng)用間數(shù)據(jù)的有效流通和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理。

（3）數(shù)據(jù)治理：為規(guī)范數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和保證數(shù)據(jù)安全而建立，包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、模型、質(zhì)量、安全及共享管理等。

（4）數(shù)據(jù)服務(wù)：包括數(shù)據(jù)標(biāo)簽、數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)地圖、數(shù)據(jù)分析、服務(wù)接口、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)安全控制等內(nèi)容，確保數(shù)據(jù)透明，智能、安全地服務(wù)重載鐵路。

3 智能重載鐵路應(yīng)用方向

3.1 重載鐵路運(yùn)輸管理

實(shí)現(xiàn)智能化的鐵路運(yùn)輸管理是重載鐵路智能化建設(shè)和發(fā)展的重要方向之一。通過(guò)集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路運(yùn)輸全流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高運(yùn)輸效率和安全性能。

（1）車(chē)輛管理：在運(yùn)輸過(guò)程中，對(duì)重載鐵路車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，包括車(chē)輛的位置、運(yùn)行狀態(tài)、狀況等信息的收集和分析。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決車(chē)輛故障，提高車(chē)輛的使用效率。

（2）車(chē)站管理：對(duì)重載鐵路的車(chē)站進(jìn)行智能化管理，包括貨物進(jìn)出站、貨物裝卸等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操作和監(jiān)控。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)車(chē)站運(yùn)行情況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，能夠優(yōu)化車(chē)站資源配置，提高運(yùn)輸效率。

（3）路線管理：利用衛(wèi)星遙感、北斗、無(wú)人機(jī)車(chē)載設(shè)備、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過(guò)移動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等手段，對(duì)重載鐵路的路線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和精細(xì)化管理，提升鐵路運(yùn)營(yíng)安全。

（4）運(yùn)輸安全管理：對(duì)重載鐵路運(yùn)輸過(guò)程中的安全問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，包括列車(chē)的防撞、防脫軌等安全機(jī)制的建立和應(yīng)用。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，能夠有效避免事故的發(fā)生[17]。

3.2 重載鐵路智能調(diào)度

重載鐵路運(yùn)輸調(diào)度對(duì)完成鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)任務(wù)，提高鐵路運(yùn)輸企業(yè)效益起著重要作用。傳統(tǒng)的重載鐵路調(diào)度系統(tǒng)主要依賴(lài)人工干預(yù)和經(jīng)驗(yàn)判斷，存在著調(diào)度效率低、易出錯(cuò)等問(wèn)題。重載鐵路智能調(diào)度的建設(shè)需要結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新技術(shù)應(yīng)用，以“市場(chǎng)需求-能力供給-調(diào)度組織-效能評(píng)價(jià)”業(yè)務(wù)鏈為牽引[18]，主要建設(shè)內(nèi)容包括以下幾方面。

（1）計(jì)劃協(xié)同編制：以列車(chē)開(kāi)行計(jì)劃為核心，縱向?qū)崿F(xiàn)輪廓計(jì)劃、日計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃的三級(jí)計(jì)劃協(xié)同編制，橫向?qū)崿F(xiàn)貨運(yùn)工作計(jì)劃、列車(chē)工作計(jì)劃、機(jī)車(chē)工作計(jì)劃、施工維修計(jì)劃的一體化編制，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)、車(chē)站貨物信息等數(shù)據(jù)，深化車(chē)流自動(dòng)推算，對(duì)行車(chē)計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提升調(diào)度指揮與各專(zhuān)業(yè)協(xié)同作業(yè)效能。

（2）安全智能保障：開(kāi)展運(yùn)輸規(guī)則數(shù)字化研究，基于調(diào)度命令的全面數(shù)字化，在計(jì)劃編制、計(jì)劃執(zhí)行等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)、預(yù)警和安全卡控，減少人為因素的干擾，嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃及指令，確保運(yùn)輸安全。

（3）效益分析決策：構(gòu)建效率效益分析實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)模型，圍繞運(yùn)輸效率、線網(wǎng)能力、開(kāi)行效益、線網(wǎng)機(jī)輛、人員成本等，對(duì)計(jì)劃編制質(zhì)量、計(jì)劃執(zhí)行效果進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)，支撐計(jì)劃滾動(dòng)編制調(diào)整、應(yīng)急調(diào)整，提升鐵路路網(wǎng)運(yùn)輸能力供給，降低系統(tǒng)能耗、設(shè)施損耗，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸整體效益最大化。

3.3 重載鐵路智能化裝備/設(shè)備全壽命周期管理

通過(guò)在鐵路車(chē)輛、設(shè)備和站點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和狀態(tài)數(shù)據(jù)有效采集。通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析和處理，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車(chē)、車(chē)輛、線路等裝備/設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和可靠性的監(jiān)控和智能評(píng)估，提高運(yùn)營(yíng)效率和運(yùn)行安全、降低運(yùn)營(yíng)成本。

（1）移動(dòng)裝備故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM，Prognostics Health Management）：融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，建立機(jī)車(chē)履歷，實(shí)現(xiàn)一車(chē)一檔的機(jī)車(chē)數(shù)字化健康管理，提供機(jī)車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)測(cè)預(yù)警及智能分析、維修決策建議等，開(kāi)展移動(dòng)裝備“狀態(tài)修”，實(shí)現(xiàn)修程修制改革。

（2）固定設(shè)施PHM：基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)，搭建基于空天車(chē)地一體化的檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)重載鐵路軌道、橋梁、路基、隧道等線路狀態(tài)全面勢(shì)態(tài)感知、實(shí)時(shí)診斷、安全預(yù)警及智能決策。

3.4 列車(chē)自動(dòng)駕駛

基于列車(chē)運(yùn)行控制、移動(dòng)閉塞等鐵路成熟應(yīng)用基礎(chǔ)上，融合傳感器、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，研發(fā)重載列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)車(chē)、后備降級(jí)模式、不停車(chē)切換、列車(chē)完整性檢查、列車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析等。增設(shè)環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)、高速高可信的車(chē)地?zé)o線通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜周邊運(yùn)行環(huán)境的自主識(shí)別能力、無(wú)人駕駛自動(dòng)控制與安全防護(hù)。通過(guò)虛擬連掛等技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)列車(chē)群組運(yùn)行控制。

自動(dòng)駕駛技術(shù)已在軌道交通中成熟運(yùn)用，在重載鐵路運(yùn)營(yíng)中，可選擇適合的線路和列車(chē)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。通過(guò)試點(diǎn)應(yīng)用，不斷積累經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)在重載鐵路的全覆蓋。同時(shí)，研究、制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保自動(dòng)駕駛技術(shù)在重載鐵路應(yīng)用的安全性和可靠性。

3.5 鐵路信號(hào)系統(tǒng)的智能化升級(jí)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)的智能化升級(jí)發(fā)展方向包括網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、設(shè)備智能化升級(jí)、交通控制智能化升級(jí)和智能化維護(hù)等方面，可提高鐵路運(yùn)輸?shù)男屎桶踩?，進(jìn)一步推動(dòng)重載鐵路的智能化建設(shè)。

（1）信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)：將傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為數(shù)字化、智能化的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)娜姹O(jiān)測(cè)和管理。例如，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鐵路線路、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)和信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行情況，提高信號(hào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

（2）信號(hào)設(shè)備智能化升級(jí)：通過(guò)智能化設(shè)備的引入，實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的智能化升級(jí)。例如，采用智能傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)鐵路設(shè)備的溫度、濕度、震動(dòng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)。

（3）鐵路交通控制智能化升級(jí)：采用先進(jìn)的信號(hào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵路交通的智能化控制。例如，通過(guò)控制列車(chē)運(yùn)行速度和間距，實(shí)現(xiàn)列車(chē)的自動(dòng)化控制和調(diào)度，提高列車(chē)的運(yùn)行效率和安全性。

（4）信號(hào)系統(tǒng)智能化維護(hù)：通過(guò)采用智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和維護(hù)，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效率。例如，通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的實(shí)時(shí)診斷和預(yù)警，提高信號(hào)系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外重載鐵路智能化應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，設(shè)計(jì)了智能重載鐵路的總體架構(gòu)，提出了重載鐵路數(shù)據(jù)中臺(tái)概念和建設(shè)方案，給出了典型業(yè)務(wù)應(yīng)用的方向，可為重載鐵路的智慧化發(fā)展提供參考。

下一步將著重推進(jìn)智能重載鐵路的頂層設(shè)計(jì)，制定可實(shí)施的技術(shù)方案，使智能化理念在重載鐵路得以驗(yàn)證、轉(zhuǎn)化、實(shí)施、推廣，扎實(shí)推動(dòng)重載鐵路智能技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。