智能鐵路系統(tǒng)

1、嚴嚴 余余 松松一、一、 智能鐵路系統(tǒng)的概念智能鐵路系統(tǒng)的概念 智能鐵路系統(tǒng)(intelligent railway system,irs)是新一代智能化鐵路運輸系統(tǒng)的總稱，是鐵路發(fā)展的智能化階段，也稱rits。智能鐵路系統(tǒng)irs是對鐵路運輸系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、建設、運行與管理進行系統(tǒng)化與智能化，是依靠先進的信息技術和有效的運輸管理手段，實現(xiàn)鐵路運輸管理和組織的智能化，用最少的投入，達到最大運輸量與最高運輸效率的鐵路運輸系統(tǒng)。智能鐵路系統(tǒng)irs的基本特征是將先進的信息技術、導航定位技術、數(shù)據(jù)通信傳輸技術、自動控制技術、人工智能技術、組合優(yōu)化技術、圖像分析技術以及計算機網(wǎng)絡與處理技術等有效地綜合運

2、用于整個鐵路運輸體系，建立起一種在較大范圍內(nèi)充分發(fā)揮作用的實時、準確、高效的鐵路運輸管理系統(tǒng)，使鐵路系統(tǒng)具有主動、有效地適應運輸市場需求的能力，實現(xiàn)鐵路運營、控制和管理的綜合化。 用戶主體是服務面對的主要用戶，是在某個服務領域指定需求的主體，他是進行需求分析，定義用戶服務、用戶子服務的前提與基礎。 結合我國鐵路運輸?shù)木唧w現(xiàn)狀，rits用戶主體分為三大類：路外用戶(旅客、貨主)、路內(nèi)用戶(運營管理部門、調(diào)度管理部門、安全管理部門)、相關部門用戶(道路its、水運its、航空its等)，各類用戶需求見表1，表2。 二、二、 智能鐵路系統(tǒng)的用戶需求智能鐵路系統(tǒng)的用戶需求表表1路外用戶及相關部門對路外

3、用戶及相關部門對rits的需求的需求 用戶 對rits的需求 旅客 (1)在出行前，需要能夠以多種方式得到車站設置、當前車站的狀況、列車時刻表，車票預發(fā)售情況、售票地點、購票向?qū)А⒙眯谐ＷR、鐵路沿線旅游及相關服務信息；并希望系統(tǒng)為旅客的出行方式、路線、車次等提供優(yōu)化決策； (2)在出行中，旅客能在車上補票，能得到列車的早晚點情況、到達各站的預定時間和實際時間、在各站的停站時間、沿線車站名稱及氣候、風景名勝、在主要交通站點的換乘信息、列車的服務設施及綜合的社會服務設施信息；在發(fā)生緊急事故的情況下，能為旅客提供相關的救援信息； (3)在車站進行車次票價查詢、出行輔助決策支持及自動售票服務，所乘車次

4、的發(fā)點、站臺及早晚點情況，沿線的天氣、線路信息，車站餐飲、娛樂、住宿等綜合服務的導航； (4)接站旅客需要得到接車的到點、早晚點及?？空九_等方面的信息； (5)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程購票及支付，包括在線查詢和預訂車票、通過電子現(xiàn)金、電子借記卡、銀行信用卡、電子錢包等開放的兌付手段完成購票，退票等業(yè)務； (6)提供與其它交通工具聯(lián)運、住宿、旅游、餐飲、信用卡結算等等提供一條龍的網(wǎng)上預定、支付服務。 貨主 (1)在貨物托運前，需要得到鐵道部關于各類貨物運輸?shù)囊?guī)定，關于車源狀況、運輸費用、貨車配載、貨車車型等信息、目的地的各類商務信息及托運指南，并希望系統(tǒng)能根據(jù)貨主所期望的目標，如所需時間最短、所需費用

5、最少等，采用智能決策技術為貨物運輸方案及運輸路徑做出輔助優(yōu)化決策； (2)在貨物托運中，隨時得到貨物所在列車的裝車完成情況、到卸車預報、貨物到達信息、在途貨物的查詢、預報列車到達各站的時間及相應的早晚點信息，換運其他運輸方式的信息，在發(fā)生緊急事故的情況下，遠程為貨主提供貨物所在列車的安全情況、貨物的情況與相關的救援信息； (3)通過互聯(lián)網(wǎng)遠程為貨主提供托運服務，包括在線申報要車計劃、簽訂貨運訂單，貨運費用結算、網(wǎng)上交易等； (4)建立鐵路與其它運輸方式的聯(lián)運措施，使得貨主能夠利用網(wǎng)絡完成合同、訂單、發(fā)票等票據(jù)往來、信息交互和預定、支付、退償?shù)纫幌盗匈Y金交易，希望提供貨物門對門運輸服務； (5)

6、通過鐵路電子交易平臺，實現(xiàn)一般貿(mào)易過程的商品詢價，報價與競價、合同洽談與簽署等各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對貨物的采購、銷售業(yè)務。 其它運輸方式rits相關部門 (1)實現(xiàn)信息溝通和數(shù)據(jù)共享，通過專用接口訪問rits通用數(shù)據(jù)平臺的信息，包括動態(tài)信息如路網(wǎng)信息，運輸信息、車輛信息、客票發(fā)售信息等，靜態(tài)信息如客運站的位置信息、貨運倉儲站場信息、貨車類型和配載信息、貨運價格信息、計劃時刻表信息，停站信息、票價信息、列車載客量信息等； (2)建立多式聯(lián)合運輸系統(tǒng)，為旅客及貨主提供費用最小，時間最短等方面的智能優(yōu)化決策支持，實現(xiàn)客貨運輸?shù)幕パa及“門到門”的服務。 表表2路內(nèi)用戶對路內(nèi)用戶對rits的需求的需求 用戶主

7、體 對rits的需求 客運管理部門 根據(jù)旅客的需求及鐵路的客運資源，以優(yōu)化的方式自動編制鐵路的客車運輸計劃，并能根據(jù)客流量信息及分布等因素建立高峰期及淡季的鐵路客流量分析預測模型，以便實時調(diào)整列車時刻表、票價等，做到客票發(fā)售、訂購、退票的自動化，實現(xiàn)鐵路客運的優(yōu)質(zhì)服務。 貨運管理部門(1)綜合考慮貨主的需求及鐵路貨運運輸資源，利用智能優(yōu)化技術實最佳運輸方案的制定，根據(jù)貨物性質(zhì)、重量、數(shù)量、體積、到站地點等貨票信息等自動編制貨運計劃表；并根據(jù)貨流量信息及分布等因素建立高峰期及淡季的鐵路貨流量分析預測模型，以便及時調(diào)整貨運運輸計劃，實現(xiàn)貨運運輸?shù)母咝Щ推髽I(yè)經(jīng)濟效益的最大化；(2)采用智能優(yōu)化技術

8、，對各種列車在編組站的到、解、編、發(fā)等作業(yè)過程進行自動控制和集中管理，完成作業(yè)計劃的自動編制；包括編組站作業(yè)的智能控制、駝峰機車推送速度和溜放速度的智能控制、車輛溜放進路及到達、出發(fā)、調(diào)車作業(yè)進路的自動控制；實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)的智能化；(3)對列車在車站的作業(yè)實行計算機聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)接發(fā)車和進路的自動控制，保證列車在車站的作業(yè)安全；(4)建立貨物從作業(yè)信源點到調(diào)度決策信宿中心的全程信息管理系統(tǒng)，形成標準化、高效率的信息流程，完成貨物從起運到接收整個過程中的追蹤管理和企業(yè)不同時期經(jīng)濟效益的評估。 調(diào)度 中心 (1)綜合考慮鐵路的線路、橋梁、隧道、牽引供電、信號制式、車輛動力學特性、列車群運行和運輸組織

9、等因素，實現(xiàn)行車、機車、車輛、電務等的綜合調(diào)度：根據(jù)運輸狀況和設備疲勞情況提供工務維修養(yǎng)護以及行車天窗開放等的優(yōu)化輔助決策，實現(xiàn)運輸中斷時間的最小化，根據(jù)根據(jù)運用車分布、通過能力、機車運用、空重車分布狀態(tài)等提供車流調(diào)整輔助決策；實現(xiàn)全路車流調(diào)整的智能化；采用智能優(yōu)化技術實現(xiàn)列車運行調(diào)整計劃的自動生成；(2)采用先進的定位技術，實現(xiàn)列車的實時、準確的定位及追蹤，并能及時可靠的發(fā)送與位置相關的信息。(3)對列車在車站的作業(yè)實行計算機智能聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)接發(fā)車和進路的決策和自動控制，保證列車在車站作業(yè)的安全、高效。固定設施管理部門 (1)建立全路統(tǒng)一的工務、電務等相關的基礎數(shù)據(jù)庫，包括各車站站場電子地

10、圖、站場平面圖地理信息數(shù)據(jù)庫、全局客運設施地理信息圖文庫、全局貨運設備地理信息圖文庫，提供行車、客，貨運設備履歷簿的編輯、查詢、統(tǒng)計及報表管理；(2)工務方面，通過地圖智能生成軟件生成電子地圖，輸入和維護各種工務相關的屬性數(shù)據(jù)；提供工務設備地理信息發(fā)布、工務防洪地理信息管理和發(fā)布、工務綜合信息查詢；(3)電務方面，建立電務設備配置圖、電務綜合圖(自閉、聯(lián)鎖示意圖)、電氣化綜合圖(接觸網(wǎng)高、饋電相別、供電范圍、供電臂分布等)，輸入和維護各種電務相關的屬性數(shù)據(jù)，提供電務設備地理信息發(fā)布，電務綜合信息查詢統(tǒng)計等功能；(4)建立全路固定設備維修數(shù)據(jù)庫，管理電務設備(通信信號設備、數(shù)據(jù)傳輸設備)的維修、

11、線路、橋梁、隧道等的養(yǎng)護維修。并建立維修決策知識庫及根據(jù)鐵路運輸資源的實時數(shù)據(jù)制定維修計劃，當發(fā)生故障時可基于知識庫實現(xiàn)遠程維修決策支持。 移動 設施 管理 部門 (1)建立和維護各種機務相關的屬性數(shù)據(jù)(包含接觸網(wǎng)高、饋電相別、供電范圍、供電臂分布等)、各局機務(電氣化)設備概況圖等，機務設備配置圖、機務(水電)設備概況圖。提供機務設備地理信息發(fā)布，機務綜合信息查詢統(tǒng)計等功能；(2)建立各車輛設備概況圖等信息，包括：車輛段、客整所、列檢所、站修所、紅外線探測點等，輸入和維護各種車輛相關的屬性數(shù)據(jù)：提供車輛設備地理信息發(fā)布，車輛綜合信息查詢統(tǒng)計等功能；(3)建立全路移動設備維修數(shù)據(jù)庫，管理機車的

12、一般維修、段修、廠修的紀錄及維修質(zhì)量，車輛的維修信息；并建立維修決策知識庫及根據(jù)鐵路運輸資源的實時數(shù)據(jù)制定維修計劃，當發(fā)生故障時可基于知識庫實現(xiàn)遠程維修決策支持。緊急救援與安全管理部門 (1)利用gis技術向主管部門傳遞事故現(xiàn)場動態(tài)圖像，加強對現(xiàn)場救援情況的實時監(jiān)控，建立緊急事件信息庫和救援知識庫，提供緊急事件處理的輔助決策支持，優(yōu)化調(diào)度指揮救援設備，以及進行事后故障原因分析；(2)定期或?qū)崟r地對機車，車輛，線路，橋梁、隧道、通信信號、平交道口等與運輸安全直接相關的設備狀態(tài)進行有效的監(jiān)測，建立全路安全數(shù)據(jù)庫對上述監(jiān)測信息進行統(tǒng)一管理，制定安全標準，基于全路安全數(shù)據(jù)庫對設備工況進行安全狀態(tài)評估以

13、掌握全路的安全狀況全貌，建立維修決策支持系統(tǒng)，根據(jù)評估結果中的危險等級向管理部門提出對移動設備、固定設備的維修決策建議；(3)基于gis技術建立和維護全路綜合防災數(shù)據(jù)庫，包括各鐵路沿線的環(huán)境背景圖庫、沿線的地震、泥石流、滑坡、崩塌、凍土、風沙等災害的專題地圖庫、線路工程圖，災害防治工程及防災物資貯備點分布圖，各類預報預警設備分布圖；并實時監(jiān)測各區(qū)段的地震、泥石流、風速、滑坡、雨量和水位情況等災害數(shù)據(jù)，通過建立應用分析模型(災害的預測預報模型、災害的減災決策模型、災害的評估模型等)，對系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫進行深度挖掘，提供災害預報及災害評估，同時通過對事故進行仿真模擬，為事故預防辦法的制定和事故總結分

14、析提供輔助支持，為災害易發(fā)地提供預防災害發(fā)生的決策支持，其次在災害發(fā)生時也能提供有效的救災決策支持；(4)利用(gis技術)視頻或激光對平交道口的狀況進行實時監(jiān)控及向相應部門傳遞相關圖像和數(shù)據(jù)，通過圖像識別技術判斷平交道口的安全狀況，以保障平交道口的通行安全。根據(jù)路內(nèi)外用戶對鐵路智能運輸系統(tǒng)的需求，對相關的內(nèi)容進行分類、合并、整理后得到rits的服務框架，見表3。 三、三、 智能鐵路系統(tǒng)的基本服務框架智能鐵路系統(tǒng)的基本服務框架表表3rits的用戶服務框架的用戶服務框架 服務單元 服務內(nèi)容 用戶主體1智能化用戶導航系統(tǒng) 為旅客及貨主提供列車時刻表等與出行，貨運密切相關的信息及出行托運決策。 旅客

15、、貨主 11旅客出行貨主托運前信息提供及輔助決策服務 (1)鐵路通過internet等方式及時發(fā)布鐵路的產(chǎn)品信息，鐵路各種服務的內(nèi)容及方式，鐵路運輸?shù)姆ㄒ?guī)、常識，鐵路運輸與其他運輸方式的比較，車站及代理點分布及聯(lián)系方式等，并為旅客提供列車時刻表、車票預發(fā)售情況、購票向?qū)А㈣F路沿線旅游及相關服務信息，允許旅客在遠程或本地通過多種媒體訪問這些信息，以旅客的需求為優(yōu)化目標，以列車時刻表、票價、車次、到發(fā)站等限制作為約束條件，通過智能優(yōu)化技術為旅客的出行提供輔助優(yōu)化決策： (2)遠程為貨主提供鐵道部關于各類貨物運輸?shù)囊?guī)定，關于車源狀況、運輸費用、貨車配載、貨車車型等信息、所關心的目的地的各類商務信息及

16、托運指南，貨物行包運輸價格、運送里程，計費方式、計算規(guī)則等。允許用戶輸入貨物重量、品類、到發(fā)站等數(shù)據(jù)，進行鐵路及其他各種運輸方式的運費模擬計算：提供貨物行包發(fā)送信息、貨物行包預報通知、貨物行包到達公告等，貨主可以檢索貨物車輛追蹤數(shù)據(jù)庫，隨時了解自己的貨物、包裹所處的位置和狀態(tài)。根據(jù)貨主所期望的目標，如所需時間最短，所需費用最少等，采用智能決策技術為貨物、行包運輸方案及運輸路徑做出輔助優(yōu)化決策。 12旅客車上貨物途中信息提供及輔助決策服務 (1)在列車上問旅各提供車上補票、劉車的早睨點情況、到達各站的壩足時間和買際時間、在各站的俘站時間、沿線車站名稱及氣候、風景名勝、在主要交通站點向旅客提供換乘

17、信息、向旅客發(fā)布本車的服務設施及綜合的社會服務設施信息，如餐飲、醫(yī)院、黃頁信息等，(2)為貨主提供貨物所在列車的裝車完成情況、到卸車預報、貨物到達信息、在途貨物的查詢、預報列車到達各站的時間及相應的早晚點信息、換運其他運輸方式的信息，在發(fā)生緊急事故的情況下，遠程為貨主提供貨物所在列車的安全情況、貨物的情況與相關的救援信息。13旅客車站導航服務 (1)向未購票旅客提供車次票價查詢、出行輔助決策支持及自動售票服務；(2)向已購票旅客提供所乘車次的發(fā)點、站臺及早晚點情況，沿線的天氣、線路信息；(3)向接站旅客提供接車的到點，早晚點及?？空九_等方面的信息；(4)車站餐飲、娛樂、住宿等綜合服務的導航。2

18、鐵路電子商務系統(tǒng) 通過互聯(lián)網(wǎng)以非現(xiàn)金、非手工方式，自動完成與客運、貨運相關的商業(yè)服務以及鐵路的其它業(yè)務。 旅客、一股貨主、企業(yè)用戶、鐵路職工 21客運電子商務 通過互聯(lián)網(wǎng)為旅客提供所需的運輸服務，包括在線查詢和預訂車票、通過電子現(xiàn)金、電子借記卡、銀行信用卡、電子錢包等開放的兌付手段完成購票、退票等業(yè)務，實現(xiàn)遠程購票及支付；在線完成與相關部門的資金結算和動態(tài)數(shù)據(jù)交換等，為旅客的購票、與其它交通工具聯(lián)運、住宿、旅游、餐飲、信用卡結算等等提供一條龍的網(wǎng)上預定、支付服務，在線完成與相關部門的資金結算和動態(tài)數(shù)據(jù)交換等。 22貨運電子商務 通過互聯(lián)網(wǎng)遠程為貨主提供所需的托運服務，包括在線申報要車計劃、簽訂

19、貨運訂單、貨運費用結算、網(wǎng)上交易等。建立鐵路與合作部門的電子數(shù)據(jù)交換(edi)，以便利用網(wǎng)絡完成合同、訂單、發(fā)票等票據(jù)往來、信息交互和預定、支付、退償?shù)纫幌盗匈Y金交易：在線完成與相關部門的資金結算和動態(tài)數(shù)據(jù)交換等，并提供貨物門對門運輸服務。 23鐵路電子交易平臺 建立鐵路電子交易市場，支持一般貿(mào)易過程的商品詢價、報價、與競價、合同洽談與簽署等各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對貨物的采購和銷售業(yè)務，為網(wǎng)絡交易提供服務。 3綜合運輸系 與公路，航空、水運等交通方式進行客貨運輸?shù)幕パa，開能相互交換數(shù)據(jù)，建立各)巨快速化、貨運物流化的智能型綜合運輸系統(tǒng)。its管理 部門 其它 運輸 管理 部門 貨運 公司 等服 務部門

20、31基礎運輸數(shù)據(jù)共享 實現(xiàn)與公路、航空、水運等交通方式的信息溝通和數(shù)據(jù)共享。允許其他運輸方式通過專用接口訪問rits通用數(shù)據(jù)平臺的信息，包括動態(tài)信息如路網(wǎng)信息、運輸信息、車輛信息、客票發(fā)售信息等，靜態(tài)信息如客運站的位置信息、貨運倉儲站場信息、貨車類型和配載信息、貨運價格信息、計劃時刻表信息、停站信息、票價信息、列車載客量信息等：同時通過接口訪問其他運輸方式的數(shù)據(jù)中心或its共享平臺，以獲取其他運輸方式的實時及靜態(tài)信息。 32多種運輸模式的聯(lián)運決策 與公路、航空，水運等交通方式建立多式聯(lián)合運輸系統(tǒng)，為旅客及貨主提供費用最少、時間最短等方面的智能優(yōu)化決策支持，實現(xiàn)客貨運輸?shù)幕パa及“門到門”的服務。

21、 4智能化鐵路資源管理系統(tǒng) 建立全路統(tǒng)一的基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對鐵路運輸資源的統(tǒng)一管理，建立維修決策知識庫實現(xiàn)運輸資源的及時修，保障列車運營安全。對鐵路的財務資源進行統(tǒng)一管理和合理清算。 固 定設 備管 理部 門移 動設 備管 理部 門財 務管 理部 門旅客 41運輸資源管理 基于gis技術建立全路統(tǒng)一的運輸，機務、工務、電務，車輛等相關的基礎數(shù)據(jù)庫，包括： (1)在運輸方面，建立各車站站場電子地圖，站場平面圖地理信息數(shù)據(jù)庫、全局客運設施地理信息圖文庫、全局貨運設備地理信息圖文庫，提供行車、客、貨運設備履歷簿的編輯、查詢，統(tǒng)計及報表管理；(2)在機務方面，建立和維護各種機務相關的屬性數(shù)據(jù)(包含接觸

22、網(wǎng)高、饋電相別、供電范圍，供電臂分布等)、各局機務(電氣化)設備概況圖等，機務設備配置圖、機務(水電)設備概況圖。提供機務設備地理信息發(fā)布，機務綜合信息查詢統(tǒng)計等功能，(3)工務方面，通過地圖智能生成軟件生成電子地圖，輸入和維護各種工務相關的屬性數(shù)據(jù)，提供工務設備地理信息發(fā)布，工務防洪地理信息管理和發(fā)布，工務綜合信息查詢，(4)電務方面，建立電務設備配置圖、電務綜合圖(自閉、聯(lián)鎖示意圖)、電氣化綜合圖(接觸網(wǎng)高、饋電相別、供電范圍、供電臂分布等)，輸入和維護各種電務相關的屬性數(shù)據(jù)，提供電務設備地理信息發(fā)布，電務綜合信息查詢統(tǒng)計等功能，(5)車輛方面，建立各車輛設備概況圖等信息，包括：車輛段、客

23、整所、列檢所、站修所、紅外線探測點等，輸入和維護各種車輛相關的屬性數(shù)據(jù)。提供車輛設備地理信息發(fā)布，車輛綜合信息查詢統(tǒng)計等功能。并定期對設備使用情況進行匯總，提供相關的對設備使用情況分析、設備投資情況等的決策支持分析。 42智能化維修管理 建立全路移動設備和固定設備的維修數(shù)據(jù)庫，管理機車的一般維修，段修、廠修的記錄及維修質(zhì)量，車輛的維修信息、電務設備(通信信號設備，數(shù)據(jù)傳輸設備)的維修、線路，橋梁、隧道等的養(yǎng)護維修，并建立維修決策知識庫及根據(jù)鐵路運輸資源的實時數(shù)據(jù)制定維修計劃，當發(fā)生故障時可基于知識庫實現(xiàn)遠程維修決策支持。43財務資源管理 建立財務管理信息系統(tǒng)，用于保存各種記帳憑證，及對客貨運收

24、入、運輸成本、企業(yè)資金等進行管理、分析及檢查監(jiān)督。同時建立企業(yè)經(jīng)濟活動分析及決策支持系統(tǒng)。建立運輸收入清算系統(tǒng)，按照客、貨、網(wǎng)分帳核算的改革要求，以客票系統(tǒng)和貨票系統(tǒng)所建立的票據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，建立客運，貨運、行包收入清算系統(tǒng)，另外，在充分考慮系統(tǒng)的安全性的基礎上，建立鐵路電子商務模式下的財務與清算管理系統(tǒng)。5智能化營運管理系統(tǒng) 綜合考慮旅客及貨主的需求及鐵路的客貨運輸資源，以優(yōu)化的方式編制鐵路的客貨列車開行方案，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的服務和鐵路資源的優(yōu)化利用。對與鐵路行車直接相關的編組站作業(yè)過程進行智能化、自動化地統(tǒng)一管理，實現(xiàn)列車的到、解、集、編、發(fā)作業(yè)的高效性和合理性。 貨 運管 理部 門客 運管 理部

25、 門基 礎設 施管 理部門 51智能化客運管理 根據(jù)旅客的需求及鐵路的客運資源，以優(yōu)化的方式自動編制鐵路的客車運行計劃，并能根據(jù)客流量信息及分布等因素建立高峰期及淡季的鐵路客流量分析預測模型并建立適應市場變化和要求的票價決策系統(tǒng)和列車不同檔次運能資源調(diào)配系統(tǒng)，以便實時調(diào)整列車開行方案、票價等，做到客票發(fā)售、訂購、退票以及遠程(異地)購票的自動化，實現(xiàn)鐵路客運的優(yōu)質(zhì)服務并為鐵路系統(tǒng)減少浪費，增加收入。 62綜合調(diào)度控制綜合考慮鐵路的線路、牽引供電、信號制式、閉塞方式、車輛動力學特性、列車群運行和運輸組織等因素，實現(xiàn)行車、機車、車輛、電務、工務等的綜合調(diào)度：根據(jù)運輸狀況和設備疲勞情況提供工務維修養(yǎng)

26、護以及行車天窗開放等的優(yōu)化輔助決策，實現(xiàn)運輸中斷時間的最小化，根據(jù)運用車分布、設備通過能力、機車運用、空重車分布狀態(tài)等提供車流調(diào)整輔助決策，實現(xiàn)全路車流調(diào)整的智能化，采用智能優(yōu)化技術實時調(diào)整列車運行計劃。63智能化車站控制對列車在車站的作業(yè)頭仃計算機智能聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)接發(fā)車和進路的決策和自動控制，保證列車在車站作用的安全化、高效化。7 智 能 化緊急救援與安全系統(tǒng)對鐵路運輸資源進行動態(tài)監(jiān)控，對行車安全信息進行統(tǒng)一管理，制定鐵路綜合防災決策及緊急事件的救援決策。其中包括緊急事件救援與處理、行車安全及維修支持、鐵路綜合防災、平交道口監(jiān)控。旅客、貨主、運 輸管理 部門 、緊 急救 援中心、醫(yī) 療機構

27、71智能化緊急事件救援與處理應用lbs技術對事故地點進行準確定位，通過地理信息系統(tǒng)迅速提供周圍的地形圖、人文景觀、供水邊界、醫(yī)療機構及消防部門等相關信息；利用數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)燃夹g向主管部門及時準確地傳遞事故現(xiàn)場的動態(tài)圖像及相關情況，加強對事故現(xiàn)場的實時監(jiān)控，建立緊急事件信息庫和救援知識庫，通過智能化分析，提供緊急事件處理方案的輔助決策支持，使用各種輸出功能進行資源的合理調(diào)配，優(yōu)化調(diào)度指揮救援設備，合理選擇救援路線，提供緊急地救援服務和維修服務，以及進行事后故障原因分析。72智能化行車安全及維修決策支持利用先進的行車安全監(jiān)測系統(tǒng)，定期或?qū)崟r地對機車、車輛、線路、橋梁、隧道、通信信號、十交道口等與

28、運輸安全直接相關的設備狀態(tài)進行智能化的監(jiān)測，通過信息的采集、傳輸及獲取，建立全路安全數(shù)據(jù)庫并由行車安全信息系統(tǒng)對上述監(jiān)測信息進行統(tǒng)一管理，使與行車安全有關的裝備處于監(jiān)控之中，制定安全標準，由行車安全信息系統(tǒng)智能化地對各類數(shù)據(jù)進行分析，對各種設備的安全狀態(tài)進行評估，以掌握全路的安全狀況全貌：建立維修決策支持系統(tǒng)及預警系統(tǒng)，根據(jù)評估結果中的危險等級向管理部門及時提出對移動設備、固定設備的維修決策建議，提高維修的針對性和有效性，建立自動化的維修系統(tǒng)，通過計算機數(shù)據(jù)接口，將詳細的檢測數(shù)據(jù)及維修決策建議提供給檢修站段，配合維修計算機網(wǎng)絡管理的建立，進行故障分析處理，及時排除安全隱患。73智能化鐵路綜合防

29、災基于gis技術建立和維護全路綜合防災數(shù)據(jù)庫，包括各鐵路沿線的環(huán)境背景圖庫、沿線的地震、泥石流、滑坡、崩塌、凍土、風沙等災害的專題地圖庫、線路工程圖，災害防治工程及防災物資貯備點分布圖，各類預報預警設備分布圖。并實時監(jiān)測各區(qū)段的地震、泥石流、風速、滑坡、雨量和水位情況等災害數(shù)據(jù)，通過建立應用分，析模型災害的預測預報模型、災害的減災決策模型、災害的評估模型等)，對全路綜合防災數(shù)據(jù)庫進行深度挖掘，提供災害預報及災害評估，為災害易發(fā)地提供預防災害發(fā)生的決策支持，并在災害發(fā)生時提供有效的救災決策支持；同時通過對事故進行仿真模擬，為事故預防辦法的制定和事故總結分析提供輔助支持。74平交道口智能監(jiān)控 應用

30、視頻或激光技術，對平交道口的狀況進行實時監(jiān)控，利用數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡等技術向相應部門傳遞相關圖像和數(shù)據(jù)，通過圖像識別技術判斷平交道口的安全狀況，把道口的狀態(tài)信息及時傳給接近道口的列車并對平交道口的不安全因素做出相關處理，以保障平交道口的通行安全。 智能鐵路系統(tǒng)irs的基本組成如下圖所示。智能鐵路系統(tǒng)智能鐵路系統(tǒng)智能運輸管理系統(tǒng)智能運輸安全管理系統(tǒng)智能運輸設施管理系統(tǒng)智能用戶信息系統(tǒng)智能列車控制系統(tǒng)智能運輸信息系統(tǒng)四、四、 智能鐵路系統(tǒng)基本組成智能鐵路系統(tǒng)基本組成l智能運輸管理系統(tǒng)（advanced transportation management system，atms）。它是智能鐵路系統(tǒng)的基本

31、組成部分，通過自動編制各級運輸計劃，對車輛裝卸和列車運行進行控制和指揮，根據(jù)運輸市場的變化動態(tài)調(diào)整路網(wǎng)車流分布，智能生成各種運輸方案，保證運輸暢通和運輸任務的完成，使鐵路運輸系統(tǒng)能主動適應運輸市場的需求。l智能運輸信息系統(tǒng)（advanced transportation information system，atis）。通常是以向鐵路各級管理人員和列車調(diào)度、控制與指揮人員提供運輸信息與服務為目的，這是一個相當廣泛的大系統(tǒng)，涉及到鐵路運輸管理及其相關的各個領域。atis以鐵路運輸管理信息系統(tǒng)tmis為主體，包括財務、計劃與統(tǒng)計、機務、供電與給水、車輛維修、工務、物資等管理信息系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)

32、等， atis提供及時、準確、完整的信息，實現(xiàn)對全路列車、機車、車輛、集裝箱和所運貨物的動態(tài)追蹤管理。l智能列車控制系統(tǒng)（advanced train control system，atcs）。這是智能鐵路系統(tǒng)的主要部分，它能根據(jù)列車運行情況及其外界環(huán)境的變化，實行自動化和半自動化的列車運行和道岔徑路控制，使列車保持更高的速度和更短的間隔安全行駛。atcs包括智能列車控制系統(tǒng)（車載計算機控制系統(tǒng)）、調(diào)度控制系統(tǒng)、車站控制系統(tǒng)、列車位置檢測系統(tǒng)等。l智能用戶信息系統(tǒng)（advanced user information system，auis）。包括先進的貨運服務系統(tǒng)、客運預售票系統(tǒng)、旅客誘導與服

33、務系統(tǒng)等，為用戶及時、準確地提供各種客貨服務信息，最大限度地滿足用戶的各種要求，提供各種便利、優(yōu)質(zhì)的服務。l智能運輸設施管理系統(tǒng)（advanced transportation facilities management system，atfms）。以鐵路運輸設施的高效管理為目標，其中主要包括鐵路運輸設施的完好狀況和維護、維修需求信息的采集、處理和管理方案的制定等。它包括線路（含橋梁、隧道等）設施、機車車輛、電務設施、車站設施、通信信號設施等管理系統(tǒng)。l智能運輸安全管理系統(tǒng)（advanced transportation safety management system，atsms）。主要以鐵

34、路運輸安全、暢通為目標，及時、準確地采集與提供鐵路運輸事故信息，迅速進行鐵路運輸事故的救援與處理，對鐵路災害進行預防與整治等。它包括鐵路事故救援與處理系統(tǒng)、鐵路綜合防災系統(tǒng)、鐵路運輸設施狀態(tài)檢測系統(tǒng)、鐵路運輸安全信息系統(tǒng)等。五、五、 智能鐵路系統(tǒng)智能鐵路系統(tǒng)irs的總體結構的總體結構 智能鐵路系統(tǒng)有無線傳輸控制和地面有線傳輸控制兩個層次。 無線傳輸控制層由車載系統(tǒng)和無線信息傳輸系統(tǒng)組成，無線信息傳輸系統(tǒng)用于車載系統(tǒng)和地面有線控制系統(tǒng)之間交換信息。 地面有線傳輸控制層由調(diào)度中心控制系統(tǒng)、車站控制系統(tǒng)、線路兩側控制系統(tǒng)及與它連地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)組成。 它連地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)用于智能鐵路系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)（如智

35、能交通系統(tǒng)its、物流管理與控制系統(tǒng)等）之間交換信息。智能鐵路系統(tǒng)的總體結構如下圖所示。調(diào)度中心控制系統(tǒng)車站控制系統(tǒng)車站控制系統(tǒng)車站控制系統(tǒng)車站控制系統(tǒng)車載系統(tǒng)車載系統(tǒng)車載系統(tǒng)線路兩側系統(tǒng)線路兩側系統(tǒng)線路兩側系統(tǒng)它連地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)其它系統(tǒng)用戶信息系統(tǒng)用戶設備管理系統(tǒng)安全管理系統(tǒng)六、六、 智能鐵路系統(tǒng)的關鍵技術智能鐵路系統(tǒng)的關鍵技術u數(shù)據(jù)傳輸技術。數(shù)據(jù)傳輸技術包括計算機網(wǎng)絡技術、無線傳輸技術等。在數(shù)據(jù)傳輸中還要考慮計算機網(wǎng)絡的構成方式，考慮智能鐵路系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡與鐵路通信網(wǎng)、鐵路運輸管理信息系統(tǒng)tmis、鐵路客票發(fā)售和預訂系統(tǒng)pmis、調(diào)度管理信息系統(tǒng)dmis、車輛管理信息系統(tǒng)cmis等現(xiàn)已投

36、入使用或正在建設開發(fā)的諸多管理系統(tǒng)的銜接和充分利用。u列車位置檢測技術是智能鐵路系統(tǒng)的極其關鍵的技術，在確定列車位置時可有軌道電路、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)gps等，從長遠看，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)gps和地理信息系統(tǒng)gis在列車位置檢測方面有較好的應用前景。u列車自動操縱技術是在間隔控制的容許范圍內(nèi)利用列車導航系統(tǒng)（train navigation system）自動根據(jù)列車運行計劃對列車進行起動、加速、惰行和制動等。它除了保證安全、保證列車以最低的能耗按計劃運行外，還為調(diào)整列車運行計劃提供了很大的靈活性。u進路自動控制技術。進路自動控制按照傳統(tǒng)的方法是由行車調(diào)度系統(tǒng)來控制完成的，有由調(diào)度所控制（如調(diào)度集

37、中ctc）或車站控制兩種方式，無論哪種方式司機都不能介入。但在智能鐵路系統(tǒng)中在確有必要時（如為了安全的需要在情況緊急時）卻可以由司機直接控制道岔辦理進路，此時列車運行系統(tǒng)包括了調(diào)度系統(tǒng)的部分功能。u車站作業(yè)自動化技術是包括編組站駝峰作業(yè)自動化、列車到發(fā)及調(diào)車作業(yè)進路控制自動化、作業(yè)計劃編制與下達自動化、貨運站作業(yè)自動化、客運站客流信息處理自動化、行包作業(yè)自動化、旅客問詢自動化等，也是智能鐵路系統(tǒng)中實現(xiàn)難度最大的關鍵技術，應綜合考慮，逐步實施。七、七、 智能鐵路系統(tǒng)的特征及優(yōu)勢智能鐵路系統(tǒng)的特征及優(yōu)勢u與傳統(tǒng)鐵路系統(tǒng)相比較，智能鐵路系統(tǒng)有高科技、高智能、高綜合和高競爭力等特性。u優(yōu)勢表現(xiàn)在：l運

38、輸組織和管理。先進的運輸管理系統(tǒng)atms使得對數(shù)十萬輛貨車的實時管理成為可能，從而實現(xiàn)列車編組管理的自動化。在atms中，能夠較準確地確定列車會車和通過車站的時間，并將運行管理方案和線路情況預告自動傳遞給車載微機系統(tǒng)，從而減輕調(diào)度員的工作負荷，提高安全性和工作效率。在atms中，調(diào)度員還可以隨時掌握運行中列車的各種狀態(tài)，及時發(fā)出調(diào)整命令，精確的列車到達時刻可以給終點站和編組站工作人員更精確的列車到達信息，從而使樞紐內(nèi)的車流調(diào)度決策系統(tǒng)和編組站站調(diào)決策系統(tǒng)做出的工作計劃和人員安排方案更容易兌現(xiàn)。在列車運行調(diào)整方面，由于可按比最小運行間隔稍大的追蹤間隔時間組織列車追蹤運行和可自動調(diào)整列車運行速度，

39、從而提高了列車運行調(diào)整的彈性。l安全性。智能鐵路系統(tǒng)革新了傳統(tǒng)鐵路的列車控制和管理方式，并設有先進的運輸安全管理系統(tǒng)atsms，能夠防止人為失誤造成的事故，也可以對鐵路運輸設施進行狀態(tài)檢測消除事故隱患，保證整個鐵路運輸系統(tǒng)的安全。l運輸能力和運輸效率。新系統(tǒng)可以縮短列車追蹤間隔，提高線路的通過能力。也可以有效地利用站線設施，提高各種運輸設備的能力，合理地組織各項運輸作業(yè)（包括合理地組織樞紐車流，合理地組織小運轉(zhuǎn)列車的運行，有效地組織解體、編組作業(yè)等），有效地降低運輸成本，提高鐵路運輸省l線路和運輸設備的維護和管理。可以提供準確的列車到達時間，從而做出最佳的維修計劃，提高線路和運輸設備的維修效率

40、。先進的運輸設施管理系統(tǒng)atfms可以及時地檢測運輸設施的狀態(tài)，及時進行維修。l運輸服務質(zhì)量。irs可以提供準確及時的客貨運輸信息，改善鐵路運輸服務質(zhì)量，提高服務效率，提高整個鐵路系統(tǒng)的綜合實力和競爭能力。1、 先進列車控制系統(tǒng)先進列車控制系統(tǒng)atcs 先進列車控制系統(tǒng)atcs是北美鐵道協(xié)會共同開發(fā)的，其基本設計思想始于1983年在加拿大蒙特利爾舉行的有加拿大和美國等北美鐵路官員參加的會議上。原來的列車控制系統(tǒng)由于技術運用的不當而在有效性方面受到很大限制，一個自然的想法是將微機（微處理器）設置到鐵路移動設備上，并通過數(shù)據(jù)無線電系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)連接起來，從而組成一個安全水平和效率都是以前的運輸

41、系統(tǒng)所達不到的新型系統(tǒng)，這就是atcs的最初動機。 atcs有4個功能級，分別稱作10級、20級、30級和40級，以便不同的線路根據(jù)具體情況選用。30級系統(tǒng)主要由中央調(diào)度室、無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、機車或或其它移動設備上的車載系統(tǒng)和固定的道旁系統(tǒng)4個部分組成。其系統(tǒng)結構如圖所示。八、八、 國外智能鐵路系統(tǒng)簡介國外智能鐵路系統(tǒng)簡介u中央調(diào)度室保留了傳統(tǒng)的語音控制臺，設有由計算機控制的調(diào)度控制臺。調(diào)度臺上的計算機與atcs數(shù)據(jù)系統(tǒng)緊緊相連，協(xié)同工作，并通過無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與車載計算機直接相連，因而在每一臺機車或其它直接與數(shù)據(jù)系統(tǒng)連結起來共同工作的移動裝置上都配有計算機。中央調(diào)度室機車或其它移動設備上

42、的車載系統(tǒng)道旁設備語 音 及 數(shù) 據(jù)基地站 atcs系統(tǒng)結構示意圖u無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是atcs系統(tǒng)的支柱，它將在機車或其它移動設備上的車載系統(tǒng)、軌道上的固定道旁設備（控制點）與中央調(diào)度室聯(lián)結起來構成一個整體。無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的關鍵是合理地設置語音及數(shù)據(jù)基地站。u固定的道旁設備包括道旁接口裝置及通過該裝置控制的電動道岔、道岔融雪器和通過無線電系統(tǒng)傳輸命令的其它裝置。道旁設備還包括軌道應答器，它是測定列車確切位置的基礎設備，因而也是atcs預報系統(tǒng)的基礎。u機車或其它移動設備上的車載系統(tǒng)是atcs的重要特征，車載計算機能夠處理各種數(shù)據(jù)信息，包括列車移動情況、線路特征、列車編組情況、機車工況和其

43、它必需的數(shù)據(jù)，從而使列車具有智能。它還可以進一步模擬列車的運行和機車司機的操縱動作，并在必要時發(fā)出警告或?qū)嵤┲苿?。機車上設有兩個獨立的顯示板，一塊顯示板主要用來顯示列車運行情況和線路特征；另一塊用來顯示列車編成情況，當有車輛被掛上或摘下時在機車或中央控制室可更改列車編成。u在atcs系統(tǒng)中，有關列車控制的大部分功能集中于地面中央調(diào)度室和機車上，沿線分散設置的信號機可全部撤除，司機通過車載計算機根據(jù)中央調(diào)度室的控制指令控制列車，中央調(diào)度室的調(diào)度員根據(jù)計算機上顯示的列車運行狀況，對若干有關聯(lián)列車進行控制判斷并通過計算機下達每個列車的運行計劃以及控制指令。中央調(diào)度室與列車間的信息傳輸使用無線電傳輸。

44、 歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ertms在歐盟的提議下于1995年12月確立了由意大利國家鐵路，法國國營鐵路，德國鐵路公司組成用戶組，并委托它們在意大利、法國、德國的實驗區(qū)段上進行新系統(tǒng)的實驗，確定歐洲規(guī)范的最后版本。這個用戶組對其它歐洲國家鐵路的加入是開放的，目前正在準備將荷蘭鐵路和西班牙鐵路加入到用戶組。ertms的核心是歐洲列車運行控制系統(tǒng)etcs和超速防護系統(tǒng)，并將在未來增加用于列車調(diào)度控制的設備或支持商業(yè)性運輸工作的設備等。運用ertmsetcs系統(tǒng)，可以通過提高速度和縮短列車間隔來提高運輸效率，通過取消地面信號和軌道區(qū)段空閑檢查設備及相應電纜來節(jié)省線路基礎設施，提高競爭能力。2、歐洲鐵路運

45、輸管理系統(tǒng)、歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ertms ertmsetcs系統(tǒng)有不同的配置，或稱為不同的級。在第一級中，通過地面應答器將行車命令傳給列車。為了在對信號處理之后收到新的行車命令，列車以開放速度運行并接近下一個應答器，開放速度由列車與信號機后危險點的距離決定，應答器安裝在信號機附近。為了在這種情況下提高能力，可以在信號機前的接近區(qū)段內(nèi)再安裝一個前置應答器，或者使用一個半連續(xù)傳輸信息的設備（如歐洲環(huán)線eruoloop）。第二級在第一級的基礎上，增加了行車命令無線傳輸功能，行車命令從區(qū)段中心即無線閉塞中心rbc傳給列車，列車運行不再依靠地面信號機。軌道區(qū)段是否空閑的檢查由地面設備完成。第三級在第二

46、級的基礎上，增加了監(jiān)視列車的完整性（確定列車是否完整），報告其后面的線路是否空閑的功能。ertmsetcs系統(tǒng)各級的基本情況如圖所示。圖 3 2 e rt m s e t c s 系 統(tǒng) 構 成 示 意 圖ertm s 第 三 級 新干線最初一直使用ctc調(diào)度集中管理方式。隨著列車運行密度不斷提高，線路里程和車站數(shù)量不斷增加，ctc方式越來越難以滿足列車運行的要求。鑒于此，日本開始開發(fā)列車運行管理系統(tǒng)，1972年岡山線開通的同時，最初的comtrac系統(tǒng)投入使用，經(jīng)過不斷完善，使用至今。1995年jr東日本公司又開發(fā)了功能更強的新干線新型列車運行管理系統(tǒng)cosmos。comtrac系統(tǒng) comtrac系統(tǒng)就是利用計算機對新干線的行車進行全面管理的系統(tǒng)，其具體目標是根據(jù)運輸變化的需要編制并傳達包括車輛及乘務員運用在內(nèi)的合理的運輸計劃，在運行圖發(fā)生紊亂時編制并傳達運行調(diào)整的運行圖（包括車輛、乘務員運用），實現(xiàn)與此相應的自動進路控制。comtrac系統(tǒng)由運輸計劃系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、運行管理系統(tǒng)、旅客引導系統(tǒng)、資料管理系統(tǒng)和系統(tǒng)管理系統(tǒng)組成。3 日本新干線列車運行管理系統(tǒng)日本新干線列車運行管理系統(tǒng)u運輸計劃系統(tǒng)主要