智能高速鐵路概論 課件 第五章 高速鐵路智能裝備

第五章高速鐵路智能裝備2024/5/10智能高速鐵路概論201高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents包括車(chē)體、車(chē)端連接、轉(zhuǎn)向架、牽引高壓、輔助供電、供風(fēng)及制動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)控制、旅客信息、安全監(jiān)測(cè)、車(chē)內(nèi)環(huán)境控制、給排水及衛(wèi)生、車(chē)內(nèi)設(shè)施、駕駛設(shè)施、車(chē)輛列控等子系統(tǒng)系統(tǒng)學(xué)科智能動(dòng)車(chē)組包含交通運(yùn)輸工程、機(jī)械工程、動(dòng)力與電氣工程，電氣、通信、自動(dòng)控制工程，計(jì)算機(jī)科學(xué)工程，化學(xué)工程，環(huán)境科學(xué)，安全科學(xué)及管理學(xué)等學(xué)科1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論3智能設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)研發(fā)體系的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和工具，在廣度和深度上替代由人完成的設(shè)計(jì)任務(wù)1第五章2024/5/10智能高速鐵路概論4核心技術(shù)弓網(wǎng)耦合牽引控制制動(dòng)控制監(jiān)視與控制安全設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)輕量化服務(wù)保障設(shè)計(jì)減振降噪弓網(wǎng)耦合是指動(dòng)車(chē)組與供電耦合的相關(guān)技術(shù)，與接觸網(wǎng)形式、速度等級(jí)等具有密切關(guān)系牽引控制、制動(dòng)控制、監(jiān)視與控制是列車(chē)自身狀態(tài)監(jiān)測(cè)及行車(chē)控制等相關(guān)技術(shù)；安全設(shè)計(jì)是指動(dòng)車(chē)組結(jié)構(gòu)安全、走行安全、制動(dòng)安全、電氣安全、防火安全設(shè)計(jì)及安全監(jiān)測(cè)等相關(guān)技術(shù)動(dòng)力學(xué)是指動(dòng)車(chē)組走行部集成及輪軌關(guān)系耦合等相關(guān)技術(shù)，與走行部結(jié)構(gòu)及參數(shù)配置、輪軌耦合關(guān)系、速度等關(guān)系密切?？諝鈩?dòng)力學(xué)是動(dòng)車(chē)組與環(huán)境和隧道等基礎(chǔ)設(shè)施耦合的相關(guān)技術(shù)，與頭型工業(yè)設(shè)計(jì)、車(chē)體斷面及平順化設(shè)計(jì)、車(chē)端連接方式等關(guān)系密切輕量化是指動(dòng)車(chē)組重量管理、結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用等相關(guān)技術(shù)；服務(wù)保障設(shè)計(jì)是指客室環(huán)境、客室設(shè)施、客室布局等相關(guān)技術(shù)減振降噪是指動(dòng)車(chē)組模態(tài)振動(dòng)及匹配、隔聲降噪等相關(guān)技術(shù)高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)施工設(shè)計(jì)階段前期策劃（決策）階段設(shè)計(jì)策劃階段方案設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段正向設(shè)計(jì)、迭代循環(huán)的設(shè)計(jì)流程正向設(shè)計(jì)是指由用戶(hù)需求、法律法規(guī)、運(yùn)營(yíng)邊界條件等提出產(chǎn)品系統(tǒng)定義和頂層技術(shù)指標(biāo)，并逐步向下分解至子系統(tǒng)及零部件形成不同系統(tǒng)部件的技術(shù)規(guī)范，同時(shí)按照產(chǎn)品成熟度開(kāi)展研發(fā)活動(dòng)1第五章2024/5/10智能高速鐵路概論5產(chǎn)品試制、驗(yàn)證及確認(rèn)階段迭代循環(huán)是閉環(huán)控制論在產(chǎn)品設(shè)計(jì)控制上的典型應(yīng)用。迭代與循環(huán)體現(xiàn)在產(chǎn)品的全生命周期，可能發(fā)生在生命周期任意階段，后續(xù)任一階段或流程中出現(xiàn)超出允許的結(jié)果均可迭代反饋到前面階段或流程中高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)概念特征系統(tǒng)架構(gòu)智能制造是通過(guò)綜合利用信息空間、物理空間的過(guò)程和資源，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售、服務(wù)等全生命周期各環(huán)節(jié)，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自學(xué)習(xí)、自?xún)?yōu)化等功能，創(chuàng)造、交付產(chǎn)品和服務(wù)的新型制造智能制造具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自學(xué)習(xí)、自?xún)?yōu)化等特征廣義的智能制造系統(tǒng)架構(gòu)包含生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能特征3個(gè)維度，每個(gè)維度包含5個(gè)主要組成部分生命周期維度由設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售、服務(wù)組成。系統(tǒng)層級(jí)維度由設(shè)備層、單元層、車(chē)間層、企業(yè)層和協(xié)同層組成。智能特征維度由資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)組成。1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能制造關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論6邊緣層存儲(chǔ)層能力層動(dòng)車(chē)組智能制造的核心是運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)、設(shè)備互聯(lián)互通互操作技術(shù)、結(jié)構(gòu)化工藝驅(qū)動(dòng)產(chǎn)線運(yùn)行技術(shù)等數(shù)字化手段，以設(shè)備智能化、資源網(wǎng)絡(luò)化、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、生產(chǎn)數(shù)字化為目標(biāo)，對(duì)計(jì)劃排程、工藝執(zhí)行、物流配送、設(shè)備管理、質(zhì)量檢驗(yàn)等業(yè)務(wù)流程進(jìn)行精益改善動(dòng)車(chē)組智能制造總體架構(gòu)生產(chǎn)效率提升、運(yùn)營(yíng)成本降低、產(chǎn)品質(zhì)量提高、用戶(hù)體驗(yàn)增強(qiáng)1第五章2024/5/10智能高速鐵路概論7應(yīng)用層制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)智能工廠數(shù)字孿生技術(shù)設(shè)備互聯(lián)互通互操作技術(shù)結(jié)構(gòu)化工藝驅(qū)動(dòng)產(chǎn)線技術(shù)制造過(guò)程數(shù)字化仿真技術(shù)智能視覺(jué)識(shí)別監(jiān)測(cè)技術(shù)制造數(shù)據(jù)增值應(yīng)用高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能制造關(guān)鍵技術(shù)智能安全關(guān)鍵技術(shù)車(chē)輛故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）車(chē)載安全監(jiān)控實(shí)時(shí)以太網(wǎng)安全策略1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能安全關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論8邊界安全冗余安全以太網(wǎng)安全關(guān)鍵系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全走行部安全監(jiān)測(cè)煙火監(jiān)測(cè)高壓絕緣檢測(cè)受電弓視頻監(jiān)控車(chē)廂視頻監(jiān)控中壓絕緣監(jiān)測(cè)地震預(yù)警與接近預(yù)警走行部溫度預(yù)判振動(dòng)、失穩(wěn)、平穩(wěn)異常診斷網(wǎng)壓、網(wǎng)流預(yù)判車(chē)門(mén)異常預(yù)判牽引系統(tǒng)電壓、電流異常預(yù)判關(guān)鍵環(huán)路繼電器、接觸器健康狀態(tài)診斷空氣制動(dòng)施加、緩解異常預(yù)判停放制動(dòng)異常預(yù)判網(wǎng)絡(luò)通信異常預(yù)判1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論9（1）車(chē)內(nèi)高清電視多信息分屏顯示（2）車(chē)內(nèi)外LCD屏信息提示1智能信息提示車(chē)內(nèi)外信息顯示通過(guò)采用LCD信息顯示技術(shù)，結(jié)合HTML5技術(shù)，實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容多樣、顯示界面艷麗細(xì)膩。車(chē)外LCD信息顯示器由旅客信息系統(tǒng)控制器控制，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)車(chē)速自動(dòng)熄滅或點(diǎn)亮。電視分屏顯示車(chē)外LED座位號(hào)指示功能示意圖智能服務(wù)設(shè)施1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論10（1）綜合服務(wù)面板（2）旅客信息融合在商務(wù)區(qū)通過(guò)臺(tái)設(shè)置綜合服務(wù)面板，對(duì)商務(wù)區(qū)照明、空調(diào)、音量、服務(wù)呼叫等集中控制，確保商務(wù)區(qū)域私密及車(chē)廂環(huán)境獨(dú)立控制對(duì)車(chē)地交互信息及本地視頻娛樂(lè)信息進(jìn)行全方位融合展示（電視、交互終端、內(nèi)外顯等）。利用車(chē)載5G天線和移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，獲取電視直播信號(hào)、網(wǎng)頁(yè)資訊等信息，提供影音點(diǎn)播、手機(jī)投屏等娛樂(lè)功能。衛(wèi)生間增加語(yǔ)音播放器，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)生間智能語(yǔ)音（禁煙、服務(wù)信息等）提示功能，并且能夠兼容靜音車(chē)廂功能。2服務(wù)信息融合1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論11（1）智能溫度調(diào)節(jié)（2）智能壓力調(diào)節(jié)采用變頻控制技術(shù)，增加環(huán)境狀態(tài)的感知測(cè)點(diǎn)、優(yōu)化控制策略實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的客室溫度調(diào)節(jié)，自動(dòng)適應(yīng)車(chē)輛負(fù)荷變化，減小車(chē)內(nèi)溫度波動(dòng)，提升舒適性。同時(shí)系統(tǒng)具備空氣凈化、異常自動(dòng)報(bào)警、冗余優(yōu)化控制等功能。系統(tǒng)可綜合考慮壓差值及壓差變化速率，觸發(fā)壓力波保護(hù)系統(tǒng)，還可結(jié)合外部輸入的隧道信息提前關(guān)閉新風(fēng)及廢排壓力保護(hù)閥，實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)壓力自動(dòng)保護(hù)。3智能環(huán)境調(diào)節(jié)空氣凈化裝置原理圖壓力波控制原理圖1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論12（3）智能照明控制（4）變色車(chē)窗3智能環(huán)境調(diào)節(jié)動(dòng)車(chē)組可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境變化對(duì)車(chē)內(nèi)照明實(shí)現(xiàn)色溫及亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。衛(wèi)生間具有智能照明功能，當(dāng)檢測(cè)到有人進(jìn)入后，可自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度在商務(wù)區(qū)設(shè)置變色玻璃，集成電容觸摸屏、染料液晶調(diào)光膜，該玻璃可以在透光率0-30%區(qū)間進(jìn)行變色，通過(guò)按鍵或手滑觸控調(diào)整車(chē)窗的透光率，適合不同乘客需求的透光效果衛(wèi)生間燈光智能調(diào)節(jié)功能示意圖變色車(chē)窗變色前后對(duì)比圖1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論13（1）千兆高速以太網(wǎng)通道（2）Wi-Fi系統(tǒng)車(chē)載旅客信息服務(wù)采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)旅客信息、音視頻信號(hào)、車(chē)廂視頻監(jiān)控信息、弓網(wǎng)監(jiān)控信息、手持終端顯示信息等高速、大容量傳輸旅客可以使用具有無(wú)線局域網(wǎng)接入功能的智能終端接入并實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的實(shí)名制認(rèn)證功能。劃分單獨(dú)VLAN，避免與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，確保信息安全4服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸WIFI系統(tǒng)圖1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論14（1）智能交互終端（2）自動(dòng)售貨機(jī)動(dòng)車(chē)組設(shè)置智能交互終端，集成信息顯示、圖片查看、視頻播放等功能，可實(shí)現(xiàn)乘客本地媒體服務(wù)點(diǎn)播、電視直播、本地游戲、列車(chē)信息查詢(xún)、旅游信息查詢(xún)、呼叫乘務(wù)員等功能；還具有手機(jī)投屏功能，實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備與乘客之間的交互5智能服務(wù)設(shè)施商務(wù)座椅智能交互終端示意圖在餐車(chē)中增加自動(dòng)售賣(mài)機(jī)，可自動(dòng)售賣(mài)零食、水果、飲料等，具備自動(dòng)數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)功能，預(yù)留自動(dòng)缺貨提示。設(shè)置移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和WIFI無(wú)線通訊板卡，預(yù)留與地面后臺(tái)管理軟件數(shù)據(jù)交互接口。可通過(guò)手機(jī)界面進(jìn)行選餐，微信、支付寶掃碼支付，付款后出貨；實(shí)時(shí)結(jié)算，后臺(tái)可與各路局賬戶(hù)對(duì)接。自動(dòng)售貨機(jī)示意圖1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論15（3）車(chē)門(mén)站臺(tái)間隙補(bǔ)償器（4）手機(jī)無(wú)線充電無(wú)障礙車(chē)二位端臨近衛(wèi)生間的塞拉門(mén)設(shè)置站臺(tái)間隙補(bǔ)償裝置，該補(bǔ)償裝置隨塞拉門(mén)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)門(mén)狀態(tài)，當(dāng)門(mén)打開(kāi)時(shí)補(bǔ)償器翻出，用于縮小車(chē)輛與站臺(tái)之間的間隙，便于有需要的乘客登車(chē)使用。5智能服務(wù)設(shè)施在復(fù)興號(hào)增加插座及USB等充電設(shè)備外，增加手機(jī)無(wú)線充電模塊，為高端旅客提供便捷充電服務(wù)。滿足市面手機(jī)通用QI標(biāo)準(zhǔn)，便于商務(wù)區(qū)旅客實(shí)時(shí)對(duì)支持無(wú)線充電手機(jī)進(jìn)行充電，使旅途更便捷、人性。無(wú)線充電設(shè)備安裝位置示意圖2024/5/10智能高速鐵路概論16第五章高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)1對(duì)于高速列車(chē)而言氣動(dòng)阻力占主導(dǎo)地位，氣動(dòng)阻力帶來(lái)的能耗占比最大。列車(chē)運(yùn)行阻力機(jī)械阻力（是影響牽引能耗的核心因素）動(dòng)量損失阻力氣動(dòng)阻力（包含軸承阻力、滾動(dòng)阻力、滑動(dòng)阻力、沖擊與振動(dòng)阻力，當(dāng)拖車(chē)數(shù)量、動(dòng)車(chē)數(shù)量、載客人數(shù)等為定值時(shí)，機(jī)械阻力基本不變）（空調(diào)等設(shè)備進(jìn)排風(fēng)，與外界產(chǎn)生氣體交換，引起動(dòng)量的改變，產(chǎn)生阻力，與列車(chē)運(yùn)行速度成正比）（主要與車(chē)輛外形、車(chē)頭長(zhǎng)細(xì)比、車(chē)輛截面積、列車(chē)編組等因素密切相關(guān)，與速度平方呈線性增長(zhǎng)）提升牽引效率降低列車(chē)運(yùn)行阻力車(chē)輛減重高速列車(chē)節(jié)能降耗1高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組——節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論17能效提升（提升輔助供電設(shè)備效率、采用變頻空調(diào)等角度降低輔助能耗）變壓器可采用走行風(fēng)冷卻方式提高變壓器整體運(yùn)行效率；變流器采用碳化硅、逆導(dǎo)型絕緣柵雙極晶體管（RC-IGBT）等提高設(shè)備效率和減重；電機(jī)采用永磁電機(jī)提高設(shè)備效率和減重列車(chē)運(yùn)行阻力：減重和優(yōu)化車(chē)體空氣動(dòng)力學(xué)外形減小空氣阻力：車(chē)輛外形設(shè)計(jì)控制，列車(chē)表面的微結(jié)構(gòu)改形和改性的設(shè)計(jì)控制。提升列車(chē)輔助能效：動(dòng)車(chē)組在照明、恒溫、車(chē)廂通風(fēng)等方面采用智能化設(shè)備，使輔助能耗降低2024/5/10智能高速鐵路概論1801高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論19軌道交通系統(tǒng)軌道交通是一個(gè)龐大系統(tǒng)，以機(jī)車(chē)、車(chē)輛為移動(dòng)設(shè)備；線路（軌道、橋梁、隧道等）為固定設(shè)備；以站場(chǎng)（車(chē)站、編組場(chǎng)等）為運(yùn)輸生產(chǎn)基地；實(shí)現(xiàn)旅客和貨物運(yùn)輸，為乘客和貨主提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施Infrastructure線路信號(hào)設(shè)備車(chē)站接觸網(wǎng)或三軌+車(chē)輛RollingStock機(jī)車(chē)車(chē)輛+操作規(guī)則和流程O(píng)peratingRulesandProcedures運(yùn)營(yíng)規(guī)章運(yùn)營(yíng)制度操作流程硬件軟件由基礎(chǔ)設(shè)施、車(chē)輛、操作規(guī)則和流程等共同構(gòu)成2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論20信號(hào)系統(tǒng)的重要性基礎(chǔ)設(shè)施（線橋隧）移動(dòng)體(機(jī)車(chē)車(chē)輛)信號(hào)系統(tǒng)010203基礎(chǔ)設(shè)施（線橋隧）移動(dòng)體（機(jī)車(chē)車(chē)輛）信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)備配置在控制中心、軌旁、車(chē)站和列車(chē)上信號(hào)系統(tǒng)：軌道交通的“大腦與中樞神經(jīng)”；保證列車(chē)以最小安全間隔距離運(yùn)行，以達(dá)到最大的運(yùn)輸能力；安全與高效的保障系統(tǒng)，軌道交通開(kāi)通運(yùn)營(yíng)必須裝備的系統(tǒng)。2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論21什么是信號(hào)系統(tǒng)21信號(hào)系統(tǒng)的核心功能(IRSE)：設(shè)置安全進(jìn)路、防護(hù)列車(chē)在移動(dòng)授權(quán)內(nèi)安全行車(chē)：setupasaferouteforthepassageofeachtrainoverthetrackthatitistotraverse;authorisethetraintomakethemovement;maintaintheroutewhilethetrainismakingitsmovement;superviseand/orenforcethetraintostaywithinitsmovementauthority;andfinally,releasetheroute(forusebyothertrains)afterthepassageofthetrain.信號(hào)系統(tǒng)是用于控制和防護(hù)列車(chē)運(yùn)行的一類(lèi)特殊設(shè)備，旨在保證軌道交通安全、高效運(yùn)行（EN50129）：為司機(jī)提供準(zhǔn)確、充足的行車(chē)命令和信息——提供信號(hào)；確保列車(chē)安全運(yùn)行到目的地（ATP）——防護(hù)控制；自動(dòng)駕駛（ATO）、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控（ATS、CTC）—輔助駕駛和運(yùn)營(yíng)調(diào)度。2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論22什么是列控系統(tǒng)22列控系統(tǒng)不僅包括信號(hào)設(shè)備，還包括與設(shè)備交互的人（司機(jī)、調(diào)度員、信號(hào)工）以及他們必須遵守的運(yùn)營(yíng)規(guī)則。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：在軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施、車(chē)輛確定條件下，保證列車(chē)安全、高效運(yùn)行的安全控制系統(tǒng)。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是軌道交通行車(chē)系統(tǒng)的“中樞與神經(jīng)”。

人與設(shè)備交互作用共同保證運(yùn)行安全2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論23CTCS列控系統(tǒng)鐵道部于2002年確定構(gòu)建中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(ChineseTrainControlSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)CTCS)

，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，從實(shí)際需求出發(fā)，遵循以地面設(shè)備為基礎(chǔ)，車(chē)載與地面設(shè)備統(tǒng)一設(shè)計(jì)的原則，按系統(tǒng)構(gòu)成和功能將CTCS系統(tǒng)劃分為CTCS-0級(jí)、CTCS-1級(jí)、CTCS-2級(jí)、CTCS-3級(jí)和CTCS-4級(jí)。CTCS等級(jí)適用線路（時(shí)速）閉塞制式主要特點(diǎn)CTCS-0120km/h以下既有線固定閉塞由通用機(jī)車(chē)信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成CTCS-1160km/h以下既有線固定閉塞由主體機(jī)車(chē)信號(hào)和安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成CTCS-2200-250km/h提速干線及客運(yùn)專(zhuān)線準(zhǔn)移動(dòng)閉塞基于軌道電路和應(yīng)答器傳輸信息的點(diǎn)-連式列控系統(tǒng)CTCS-3300km/h以上客運(yùn)專(zhuān)線準(zhǔn)移動(dòng)閉塞基于通信的列控系統(tǒng)，車(chē)地雙向通信CTCS-4-虛擬閉塞/移動(dòng)閉塞面向未來(lái)的列控系統(tǒng)，減少軌旁設(shè)備中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)體系2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論24鐵路信號(hào)vs.列車(chē)運(yùn)行控制24城市軌道交通中，信號(hào)系統(tǒng)和列控系統(tǒng)經(jīng)?；煊?高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論25信號(hào)技術(shù)的發(fā)展歷程信號(hào)技術(shù)是在事故、技術(shù)及需求共同驅(qū)動(dòng)下螺旋式發(fā)展的，經(jīng)過(guò)了人工、機(jī)械、繼電、計(jì)算機(jī)（基于3C技術(shù)）。軌道空閑

軌道占用信號(hào)燈重力機(jī)械型手動(dòng)信號(hào)以重力繼電器為核心的自動(dòng)信號(hào)以計(jì)算機(jī)核心的列車(chē)運(yùn)行控制閉塞中心無(wú)線聯(lián)鎖2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論26信號(hào)技術(shù)的發(fā)展歷程安全性和自動(dòng)化程度不斷提高1804年，英國(guó)開(kāi)始建設(shè)世界上第一條鐵路開(kāi)始運(yùn)營(yíng)時(shí)，就有了鐵路信號(hào)。2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論27列控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代軌道交通運(yùn)行控制發(fā)展方向軌道交通發(fā)展愿景提高運(yùn)輸能力改善用戶(hù)服務(wù)降低運(yùn)營(yíng)成本減少排放引進(jìn)3C（計(jì)算機(jī)、通信、控制）、5G和ABCDE等先進(jìn)使能技術(shù)，不斷提升實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行全過(guò)程的安全和效率，是軌道交通的發(fā)展方向。在保障安全的前提下新技術(shù)發(fā)展5GABCDE：A(AI:人工智能)B(BlockChain:區(qū)塊鏈)C(CloudComputing:云計(jì)算)D

(DATA:大數(shù)據(jù))E(EdgeComputing)：邊緣計(jì)算2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論28列車(chē)自動(dòng)駕駛：以自動(dòng)化方式替代司機(jī)駕駛列車(chē)的任務(wù)，利用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)牽引、制動(dòng)、惰行和自動(dòng)折返等任務(wù)的運(yùn)行控制，并綜合考慮運(yùn)行計(jì)劃、列車(chē)性能參數(shù)、線路數(shù)據(jù)條件等因素進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和優(yōu)化控制，使列車(chē)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。作為鐵路智能化的重要標(biāo)志，高速鐵路自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO已在我國(guó)逐步開(kāi)展應(yīng)用。2019年，京張高鐵正式開(kāi)通，世界上第一條時(shí)速350公里自動(dòng)駕駛（CTCS3+ATO列控系統(tǒng)）的高鐵正式運(yùn)行性能顯著提升列車(chē)行車(chē)密度進(jìn)一步提升駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低列車(chē)運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)點(diǎn)率顯著提高列車(chē)控制系統(tǒng)安全性更高列車(chē)牽引能耗有效降低高速鐵路自動(dòng)駕駛系統(tǒng)2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論291.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能GoA等級(jí)GoA名稱(chēng)列車(chē)操作人員簡(jiǎn)要描述GoA1非自動(dòng)列車(chē)運(yùn)行駕駛室內(nèi)的列車(chē)駕駛員列車(chē)手動(dòng)駕駛，但處于自動(dòng)列車(chē)防護(hù)（ATP）保護(hù)下；此GoA還可包含提供輔助信息協(xié)助手動(dòng)駕駛

GoA2半自動(dòng)列車(chē)運(yùn)行駕駛室內(nèi)的列車(chē)駕駛員列車(chē)自動(dòng)駕駛，停車(chē)由自動(dòng)控制但要求駕駛室內(nèi)駕駛員啟動(dòng)列車(chē)自動(dòng)駕駛，駕駛員可操作車(chē)門(mén)（也能自動(dòng)控制），駕駛員在駕駛室內(nèi)核實(shí)前方軌道是否暢通，并實(shí)施其他功能；緊急或降級(jí)情況下，駕駛員可接手GoA3無(wú)司機(jī)駕駛列車(chē)運(yùn)行列車(chē)上無(wú)駕駛員，有乘務(wù)人員列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行，包括自動(dòng)出發(fā)、車(chē)門(mén)自動(dòng)控制等，在緊急或降級(jí)情況下乘務(wù)員可以操作車(chē)門(mén)GoA4無(wú)人值守列車(chē)運(yùn)行列車(chē)上無(wú)任何操作人員無(wú)人值守列車(chē)運(yùn)行，列車(chē)運(yùn)行的所有功能均自動(dòng)，緊急或降級(jí)時(shí)列車(chē)上無(wú)操作人員承擔(dān)控制任務(wù)軌道交通線路自動(dòng)化程度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC62290）按照軌道交通線路自動(dòng)化程度定義了4層自動(dòng)化等級(jí)（GradeofAutomation，GOA），自動(dòng)化程度從低至高為GOA1至GOA4。2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章1.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能高速鐵路ATO系統(tǒng)是CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)疊加ATO的相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)區(qū)間自動(dòng)運(yùn)行控制、車(chē)站自動(dòng)停車(chē)和發(fā)車(chē)、車(chē)門(mén)防護(hù)及站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)控制來(lái)提高運(yùn)輸效率和安全性。高鐵CTCS3+ATO列控系統(tǒng)2024/5/10智能高速鐵路概論302高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章1.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能CTCS3+ATO列控系統(tǒng)：車(chē)載設(shè)備新增ATO單元、增加ATP單元功能、增加GPRS電臺(tái)；地面設(shè)備增加TSRS設(shè)備功能、CTC設(shè)備功能、TCC設(shè)備功能、應(yīng)答器報(bào)文。車(chē)載設(shè)備單獨(dú)的GPRS電臺(tái)地面設(shè)備在ATP基礎(chǔ)上增設(shè)ATO實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛控制增加GPRS通信電臺(tái)在既有臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRS）上增加運(yùn)行計(jì)劃傳輸、門(mén)控等功能通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)控制、站間數(shù)據(jù)發(fā)送和運(yùn)行計(jì)劃處理構(gòu)建獨(dú)立的ATO與TSRS車(chē)地通信通道，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)控制和運(yùn)行計(jì)劃上車(chē)高鐵ATO系統(tǒng)的架構(gòu)變化TSRS臨時(shí)限速服務(wù)器獨(dú)立通道2024/5/10智能高速鐵路概論31運(yùn)行計(jì)劃、站間數(shù)據(jù)2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章1.高速鐵路ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能疊加車(chē)載ATO設(shè)備的高速鐵路列控系統(tǒng)新增功能點(diǎn)高速鐵路ATO系統(tǒng)的主要功能ATP設(shè)備增加車(chē)門(mén)防護(hù)功能增加精確停車(chē)誤差評(píng)定增加自動(dòng)駕駛ATO允許控制DMI增加顯示ATO功能相關(guān)的控制、狀態(tài)、報(bào)警等信息顯示及操作ATO設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車(chē)速度自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)車(chē)站精確定位停車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)車(chē)門(mén)和車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行節(jié)能控制以及設(shè)備診斷、記錄和報(bào)警輔助司機(jī)檢查發(fā)車(chē)安全條件（車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)關(guān)閉、前方授權(quán)狀態(tài)、控制手柄位置等）在滿足發(fā)車(chē)條件后，給出司機(jī)提示。司機(jī)人工確認(rèn)后，控制列車(chē)自動(dòng)發(fā)車(chē)。列車(chē)在站臺(tái)停車(chē)后，自動(dòng)判斷列車(chē)停穩(wěn)停準(zhǔn)條件并給出車(chē)門(mén)開(kāi)門(mén)允許條件，確保安全開(kāi)啟車(chē)門(mén)。通過(guò)車(chē)站加裝的精確停車(chē)應(yīng)答器進(jìn)行精確定位并獲取停車(chē)點(diǎn)位置，控制列車(chē)精確對(duì)標(biāo)停車(chē)。接收地面設(shè)備發(fā)送的運(yùn)行計(jì)劃與站間線路數(shù)據(jù)，按照運(yùn)行計(jì)劃，選擇合適的區(qū)間運(yùn)行策略，控制列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)節(jié)能運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行計(jì)劃要求和司機(jī)設(shè)置，自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)，通過(guò)車(chē)地?zé)o線通信向地面設(shè)備發(fā)送站臺(tái)門(mén)控制指令，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)與車(chē)門(mén)的同步動(dòng)作。ATO系統(tǒng)區(qū)間自動(dòng)運(yùn)行車(chē)站自動(dòng)發(fā)車(chē)車(chē)站自動(dòng)停車(chē)車(chē)門(mén)自動(dòng)開(kāi)門(mén)防護(hù)車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)控制2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論332.高速鐵路ATO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)ATO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)Part1Part2Part4Part3列車(chē)運(yùn)行優(yōu)化控制多模列車(chē)定位技術(shù)列車(chē)智能決策技術(shù)智能自主感知技術(shù)2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論342.高速鐵路ATO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)智能自主感知技術(shù)列車(chē)智能決策技術(shù)列車(chē)智能駕駛控制評(píng)價(jià)體系列車(chē)駕駛策略多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)基于多傳感器融合的軌道環(huán)境感知安全計(jì)算運(yùn)行間隔無(wú)線通信軸端傳感器慣性導(dǎo)航視頻識(shí)別主動(dòng)感知雷達(dá)探測(cè)高速度、高可信車(chē)地?zé)o線通信研究對(duì)各種復(fù)雜內(nèi)外部環(huán)境的智能自主感知技術(shù)適應(yīng)GoA等級(jí)提升，替代駕駛員和乘務(wù)人員工作線路條件檢測(cè)障礙物檢測(cè)人員檢測(cè)車(chē)上設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)舒適準(zhǔn)點(diǎn)節(jié)能……控制目標(biāo)正常情況突發(fā)情況……運(yùn)行場(chǎng)景優(yōu)化目標(biāo)線路信息列車(chē)信息安全約束…….列車(chē)駕駛策略?xún)?yōu)化模型自動(dòng)駕駛決策人工智能運(yùn)籌學(xué)……決策控制模型環(huán)境2高速鐵路自動(dòng)駕駛第五章2024/5/10智能高速鐵路概論352.高速鐵路ATO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)列車(chē)運(yùn)行優(yōu)化控制多模列車(chē)定位技術(shù)傳統(tǒng)的控制方法難以適用于復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境，因此需要提高其自適應(yīng)性和自學(xué)習(xí)特性，確保在多等級(jí)切換和復(fù)雜運(yùn)行場(chǎng)景條件下，列車(chē)高速平穩(wěn)運(yùn)行及一次精確控制。優(yōu)化速度曲線距離時(shí)間曲線優(yōu)化準(zhǔn)點(diǎn)控制跟蹤控制舒適度約束準(zhǔn)時(shí)性約束目標(biāo)函數(shù)：給定運(yùn)行時(shí)間、乘坐舒適性、轉(zhuǎn)換頻率或在這些指標(biāo)之間平衡下的列車(chē)能耗限速約束控制變量限制保證準(zhǔn)確性：建立高精度列車(chē)牽引計(jì)算模型和基于檢查點(diǎn)的準(zhǔn)時(shí)運(yùn)行控制方案，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制以保證列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率。跟蹤控制：復(fù)雜輸入條件下多目標(biāo)尋優(yōu)的最優(yōu)控制，在列車(chē)安全、正點(diǎn)、節(jié)能、舒適等多重目標(biāo)下，尋求最優(yōu)的區(qū)間運(yùn)行方法。安全、準(zhǔn)確、高可靠的列車(chē)定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速鐵路ATO的基礎(chǔ)和核心。2024/5/10智能高速鐵路概論3601高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章車(chē)站區(qū)間一體化軌旁設(shè)備簡(jiǎn)約化設(shè)備維護(hù)智能化新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：主要技術(shù)特點(diǎn)符合CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)要求，總體技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先行列，是我國(guó)鐵路信號(hào)領(lǐng)域核心設(shè)備從跟跑到并跑、領(lǐng)跑的重大突破。系統(tǒng)總體發(fā)展突破了融合北斗的列車(chē)綜合定位、車(chē)載自主列車(chē)完整性安全檢查等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的列車(chē)追蹤運(yùn)行采用空天地一體化設(shè)計(jì)緊跟世界鐵路先進(jìn)水平，保持我國(guó)鐵路技術(shù)引領(lǐng)地位2024/5/10智能高速鐵路概論373新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論381.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用融合北斗的列車(chē)綜合定位、列車(chē)自主完整性檢查、IP化移動(dòng)通信、站區(qū)一體化遠(yuǎn)程控制、智能維護(hù)等技術(shù)，優(yōu)化了信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了軌旁設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)閉塞、站區(qū)一體化遠(yuǎn)程控制等功能。軌旁設(shè)備少，安全可用性高符合CTCS，能夠互聯(lián)互通取消區(qū)間軌道電路和通過(guò)信號(hào)機(jī)車(chē)載設(shè)備基于北斗融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主定位和列車(chē)完整性檢查無(wú)線閉塞中心結(jié)合車(chē)輛位置報(bào)告與軌道電路、計(jì)軸設(shè)備信息實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞通過(guò)虛擬區(qū)段的“部分封鎖”提高系統(tǒng)可用性（針對(duì)故障列車(chē)所在區(qū)段)地面中心設(shè)備RBC計(jì)算生成MA，并經(jīng)無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸至車(chē)載設(shè)備，車(chē)載設(shè)備根據(jù)MA以“目標(biāo)-距離”模式的速度曲線監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)符合CTCS技術(shù)體系規(guī)定的“車(chē)-地”控制模式，能夠與既有CTCS系統(tǒng)互聯(lián)互通3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論391.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用融合北斗的列車(chē)綜合定位、列車(chē)自主完整性檢查、IP化移動(dòng)通信、站區(qū)一體化遠(yuǎn)程控制、智能維護(hù)等技術(shù)，優(yōu)化了信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了軌旁設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)閉塞、站區(qū)一體化遠(yuǎn)程控制等功能。具備后備模式，降級(jí)有保障技術(shù)先進(jìn)，符合發(fā)展方向站間設(shè)置計(jì)軸設(shè)備，以應(yīng)對(duì)車(chē)地通信中斷、列車(chē)完整性丟失等故障情況下的列車(chē)運(yùn)行控制安全防護(hù)需求系統(tǒng)采用的基于北斗的多源融合技術(shù)、列車(chē)完整性檢查技術(shù)和基于IP的無(wú)線通信技術(shù)均符合當(dāng)前列控技術(shù)發(fā)展方向，也能夠?yàn)橹悄荑F路的發(fā)展做好技術(shù)積累。3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論401.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：主要由車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備構(gòu)成。車(chē)載設(shè)備由ATP和EOT構(gòu)成，地面設(shè)備由軌旁設(shè)備和中心設(shè)備組成。車(chē)載設(shè)備加裝衛(wèi)星接收天線，實(shí)現(xiàn)融合北斗的綜合自主定位新研制列車(chē)完整性檢查列尾設(shè)備EOT，掛裝在列車(chē)尾部，實(shí)現(xiàn)融合北斗的機(jī)車(chē)牽引列車(chē)的完整性安全檢查列控車(chē)載預(yù)留ATO單元及接口，為后續(xù)ATO功能實(shí)施打好基礎(chǔ)3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論41新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)：主要由車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備構(gòu)成。車(chē)載設(shè)備由ATP和EOT構(gòu)成，地面設(shè)備由軌旁設(shè)備和中心設(shè)備組成。1.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能地面設(shè)備預(yù)留ATO單元及接口，為后續(xù)ATO功能實(shí)施打好基礎(chǔ)進(jìn)一步豐富臨時(shí)限速服務(wù)系統(tǒng)TSRS功能，增加電子地圖管理、北斗差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ懿捎没贗P的分組域無(wú)線通信系統(tǒng)（GPRS），適應(yīng)未來(lái)車(chē)-地通信升級(jí)換代需要RBC新增移動(dòng)閉塞、列車(chē)占用檢查及相應(yīng)的安全防護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)列車(chē)高效、安全追蹤運(yùn)行安全通信協(xié)議采用國(guó)產(chǎn)密碼算法，提升系統(tǒng)信息安全水平新增列控智能中心，綜合監(jiān)控、管理列控系統(tǒng)全套設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)智能分析和故障預(yù)警等功能3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論421.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備組成ATP組成：ATP主控單元、多功能控制單元、電子地圖單元、人機(jī)界面單元（DMI）、應(yīng)答器信息接收單元（BTM）、維護(hù)數(shù)據(jù)記錄單元、列車(chē)接口單元、測(cè)速測(cè)距單元、列車(chē)完整性檢查單元、衛(wèi)星接收單元、無(wú)線通信單元、通信電臺(tái)和天線機(jī)車(chē)牽引列車(chē)尾部應(yīng)配置EOT，配合ATP實(shí)現(xiàn)列車(chē)完整性檢查功能ATP通信電臺(tái)一用于與RBC通信ATP通信電臺(tái)二用于與TSRS和EOT通信3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論431.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列控制系統(tǒng)地面設(shè)備組成車(chē)站根據(jù)需要配置軌道電路或計(jì)軸設(shè)備、信號(hào)機(jī)，進(jìn)、出站信號(hào)機(jī)外設(shè)置定位應(yīng)答器組，股道中間宜設(shè)置定位應(yīng)答器組根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)覆蓋情況和工程需要，區(qū)間適當(dāng)配置定位應(yīng)答器組地面設(shè)備由軌旁設(shè)備和中心設(shè)備組成：軌旁設(shè)備主要包括列控聯(lián)鎖一體化設(shè)備、定位應(yīng)答器中心設(shè)備主要包括無(wú)線閉塞中心、臨時(shí)限速服務(wù)器和列控維護(hù)中心列控聯(lián)鎖一體化設(shè)備（TIS）是新型列車(chē)控制系統(tǒng)的組成部分，完成車(chē)站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞等功能車(chē)站根據(jù)站場(chǎng)規(guī)模、作業(yè)類(lèi)型、維護(hù)機(jī)構(gòu)設(shè)置情況，劃分為集中聯(lián)鎖車(chē)站和遠(yuǎn)程控制車(chē)站，分別配置列控聯(lián)鎖一體化集中車(chē)站設(shè)備和遠(yuǎn)程車(chē)站設(shè)備車(chē)站軌旁設(shè)備配置示意圖3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論441.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)基于無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸行車(chē)許可信息，具備移動(dòng)閉塞功能，ATP具備多源融合定位和列車(chē)完整性檢查功能，并采用目標(biāo)-距離模式曲線監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行，主要功能包括:ATP預(yù)留CTCS2和CTCS3等級(jí)功能和接口統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通國(guó)產(chǎn)化密碼算法，滿足信息安全要求新型列控制系統(tǒng)時(shí)鐘同步臨時(shí)限速冒進(jìn)防護(hù)列車(chē)超速防護(hù)調(diào)車(chē)防護(hù)網(wǎng)絡(luò)攻擊防護(hù)智能化運(yùn)用維護(hù)調(diào)車(chē)運(yùn)行監(jiān)控目視行車(chē)授權(quán)IP化車(chē)地雙向通信自動(dòng)過(guò)分相自動(dòng)站間閉塞運(yùn)行控制3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論452.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)Part1Part2Part4Part3列車(chē)完整性安全檢查站區(qū)一體化全電子控制融合北斗列車(chē)綜合自主定位移動(dòng)閉塞3新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論46移動(dòng)閉塞融合北斗的列車(chē)綜合自主定位2.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)閉塞方式以物理區(qū)段的形式劃分，能夠保障鐵路行車(chē)安全，但是運(yùn)輸效率的提升上限固定。移動(dòng)閉塞取消依賴(lài)軌旁設(shè)備劃分的固定閉塞區(qū)間，根據(jù)列車(chē)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整行車(chē)許可自動(dòng)閉塞實(shí)時(shí)性列車(chē)行車(chē)不受限于固定區(qū)段，行車(chē)間隔大幅度縮短，有效提升鐵路線路運(yùn)輸效率運(yùn)輸效率提升北斗衛(wèi)星速度傳感器電子地圖應(yīng)答器信息衛(wèi)星信號(hào)接受良好衛(wèi)星信號(hào)被遮擋多源定位信息安全算法融合車(chē)輪速度傳感器+無(wú)緣應(yīng)答器校準(zhǔn)列車(chē)高精度定位及測(cè)速2024/5/103新型列車(chē)運(yùn)行控制第五章2024/5/10智能高速鐵路概論47列車(chē)完整性安全檢查站區(qū)一體化全電子控制2.新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)衛(wèi)星+其他傳感器風(fēng)壓監(jiān)測(cè)模塊列車(chē)完整性檢查功能單元雙套電臺(tái)列車(chē)完整性信息衛(wèi)星+其他傳感器風(fēng)壓監(jiān)測(cè)模塊主控模塊雙套電臺(tái)ATP結(jié)合EOT共同執(zhí)行列車(chē)完整性檢查，向RBC周期性發(fā)送列車(chē)完整性狀態(tài)符合故障-安全設(shè)計(jì)原則，安全完整性等級(jí)達(dá)到SIL4級(jí)全電子模塊減少設(shè)備/接口數(shù)量系統(tǒng)間直接通信列控聯(lián)鎖一體化TIS降低維護(hù)成本優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)提高系統(tǒng)可靠性2024/5/10智能高速鐵路概論4801高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents2024/5/10智能高速鐵路概論49第五章高速鐵路智能牽引供電——智能牽引供電系統(tǒng)4智能牽引供電系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)量、傳感、控制、通信、信息、人工智能等技術(shù)，以智能化牽引供電設(shè)施和高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征，具備全息感知、多維融合、重構(gòu)自愈、智慧運(yùn)維特性，為高速鐵路提供安全可靠、高效優(yōu)質(zhì)牽引動(dòng)力的供電系統(tǒng)。2024/5/10智能高速鐵路概論50第五章高速鐵路智能牽引供電——智能牽引變電所4智能牽引變電所由智能高壓設(shè)備、廣域保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)、輔助監(jiān)控系統(tǒng)及輔助設(shè)施等設(shè)備或系統(tǒng)組成。智能牽引變電所的總體架構(gòu)劃分為三層：過(guò)程層、間隔層和站控層。支持或?qū)崿F(xiàn)電測(cè)量信息和設(shè)備狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集和傳送，接受并執(zhí)行各種操作與控制指令實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備控制和運(yùn)行管理等功能1）總體架構(gòu)2024/5/10智能高速鐵路概論51第五章高速鐵路智能牽引供電——智能牽引變電所4基本功能：向動(dòng)車(chē)組提供動(dòng)力，具備測(cè)量、控制、保護(hù)、信號(hào)及與遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)通信等功能創(chuàng)新功能：高級(jí)功能和輔助監(jiān)控功能創(chuàng)新功能設(shè)備狀態(tài)可視化輔助監(jiān)控功能告警與分析系統(tǒng)重構(gòu)自愈高級(jí)功能2）功能2024/5/10智能高速鐵路概論52第五章高速鐵路智能牽引供電——智能設(shè)備41）智能設(shè)備構(gòu)成設(shè)備本體智能設(shè)備本體主要包括牽引變壓器、自耦變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器及27.5kVGIS開(kāi)關(guān)設(shè)備等。智能組件主要由設(shè)備本體的測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)（非電量）、計(jì)量等全部或部分智能電子裝置（IED）集合而成，通過(guò)電纜或光纜與高壓設(shè)備本體的傳感器或（和）控制機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)采集、運(yùn)行控制、故障監(jiān)測(cè)、非電量保護(hù)等全部或部分功能，并向站端監(jiān)測(cè)單元提供各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。站端監(jiān)測(cè)單元站端監(jiān)測(cè)單元是變電所智能輔助系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)所內(nèi)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備的接入、數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)發(fā)，并具有數(shù)據(jù)分析診斷、監(jiān)測(cè)預(yù)警及各類(lèi)信息綜合展示等功能，并實(shí)現(xiàn)對(duì)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)控管理功能。故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷、性能檢測(cè)、故障預(yù)測(cè)、健康管理、壽命追蹤等功能。2024/5/10智能高速鐵路概論53第五章高速鐵路智能牽引供電——智能設(shè)備42）智能組件技術(shù)特點(diǎn)測(cè)量數(shù)字化功能一體化信息互動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)可視化對(duì)高壓設(shè)備或其部件的相關(guān)參量進(jìn)行就地?cái)?shù)字化測(cè)量，測(cè)量結(jié)果可根據(jù)需要發(fā)送至站控層網(wǎng)絡(luò)或（和）過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，用于高壓設(shè)備或其部件的運(yùn)行與控制。對(duì)有控制需求的高壓設(shè)備或其部件實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的控制?；谧詸z測(cè)信息和經(jīng)由信息互動(dòng)獲得的高壓設(shè)備其他狀態(tài)信息，通過(guò)智能組件的自診斷，以其他相關(guān)系統(tǒng)可辨識(shí)的方式表達(dá)自診斷結(jié)果，使高壓設(shè)備狀態(tài)在供電系統(tǒng)中是可觀測(cè)的。將傳感器或（和）執(zhí)行器與高壓設(shè)備或其部件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以達(dá)到特定的監(jiān)測(cè)或（和）控制目的；將互感器與變壓器、斷路器等高壓設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以減少變電站占地；在智能組件中，將相關(guān)測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì)。與站端監(jiān)控單元互動(dòng)，智能設(shè)備將自診斷結(jié)果報(bào)送（包括主動(dòng)和應(yīng)約）到站端監(jiān)控單元，使其成為調(diào)度決策和高壓設(shè)備事故預(yù)案制定的基礎(chǔ)信息之一；與廣域測(cè)控系統(tǒng)互動(dòng)，智能設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息和互感器數(shù)據(jù)報(bào)送到廣域測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)、系統(tǒng)重構(gòu)、分層閉鎖等功能。2024/5/10智能高速鐵路概論54第五章高速鐵路智能牽引供電——智能設(shè)備43）站端監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)單元：智能輔助系統(tǒng)綜合應(yīng)用服務(wù)器的功能單元，負(fù)責(zé)所內(nèi)所有狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取、處理及轉(zhuǎn)發(fā)，并具有對(duì)數(shù)據(jù)的分析診斷功能、監(jiān)測(cè)預(yù)警功能及與綜合應(yīng)用服務(wù)器各類(lèi)信息的綜合展示和聯(lián)動(dòng)。通信管理單元：負(fù)責(zé)與智能設(shè)備的監(jiān)測(cè)設(shè)備通信，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，通過(guò)基于DL/T860的通信協(xié)議向監(jiān)測(cè)單元傳送標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。構(gòu)成站端監(jiān)測(cè)接口示意圖站端監(jiān)測(cè)單元的功能由綜合應(yīng)用服務(wù)器完成，與智能輔助系統(tǒng)共用人機(jī)接口。I0接口是監(jiān)測(cè)設(shè)備與通信管理單元接口，如不配置通信管理單元?jiǎng)t可以不設(shè)置此接口；I1接口是通信管理單元或支持DL/T860的監(jiān)測(cè)設(shè)備與綜合應(yīng)用服務(wù)器之間的接口；I2接口是所內(nèi)綜合應(yīng)用服務(wù)器與遠(yuǎn)方PHM系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)主站之間的接口。功能2024/5/10智能高速鐵路概論55第五章高速鐵路智能牽引供電——智能設(shè)備44）PHM系統(tǒng)功能PHM系統(tǒng)故障預(yù)警可靠性分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估故障診斷健康評(píng)估剩余壽命預(yù)測(cè)維修決策故障元件、故障位置、類(lèi)型故障概率、故障時(shí)間、某一時(shí)間段內(nèi)故障設(shè)備數(shù)量健康狀態(tài)、健康值可用度、故障率等可靠性指標(biāo)；平均停運(yùn)時(shí)間、嚴(yán)重程度等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)剩余壽命維修周期、維修方式歷史狀態(tài)信息、牽引供電系統(tǒng)及設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)可視化、決策報(bào)表數(shù)據(jù)管理短期中長(zhǎng)期全壽命周期2024/5/10智能高速鐵路概論56第五章高速鐵路智能牽引供電——智能供電調(diào)度系統(tǒng)41）智能供電調(diào)度系統(tǒng)組成智能供電調(diào)度系統(tǒng)基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，以數(shù)據(jù)全景可視化、調(diào)度協(xié)同化、作業(yè)自動(dòng)化、決策智能化為基本要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視控制、調(diào)度運(yùn)行管理、輔助監(jiān)控等功能，支持與其他相關(guān)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，提升牽引供電系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行能力。智能SCADA系統(tǒng)：除完成常規(guī)SCADA功能外，還具有源端維護(hù)、告警綜合分析及全景化信息展示等功能。供電調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)：具有鐵路供電調(diào)度值班信息自動(dòng)獲取與統(tǒng)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃及作業(yè)命令智能審核與網(wǎng)絡(luò)流轉(zhuǎn)、應(yīng)急處置智能分析與決策、業(yè)務(wù)培訓(xùn)智能管理、運(yùn)行及工作質(zhì)量智能統(tǒng)計(jì)分析等專(zhuān)業(yè)化管理功能。2024/5/10智能高速鐵路概論57第五章高速鐵路智能牽引供電——智能供電調(diào)度系統(tǒng)42）創(chuàng)新功能創(chuàng)新功能智能告警與閉鎖功能與智能牽引變電所間的源端維護(hù)功能對(duì)牽引供電系統(tǒng)相關(guān)信息進(jìn)行全景化展示開(kāi)關(guān)設(shè)備自動(dòng)巡檢功能基于與CTC接口共享信息實(shí)現(xiàn)協(xié)同行車(chē)調(diào)度、優(yōu)化行車(chē)指揮的功能自愈重構(gòu)的主站功能對(duì)智能牽引變電所的遙視功能2024/5/10智能高速鐵路概論58第五章高速鐵路智能牽引供電——輔助監(jiān)控系統(tǒng)41）輔助監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成輔助監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)牽引變電所內(nèi)視頻監(jiān)控及巡檢、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防范、火災(zāi)報(bào)警、動(dòng)力照明控制等部分或全部輔助設(shè)備信息進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)信息共享、告警聯(lián)動(dòng)等功能，為牽引變電所集中監(jiān)控和運(yùn)維提供支撐。輔助監(jiān)控系統(tǒng)由站級(jí)輔助監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度所、供電車(chē)間的輔助監(jiān)控系統(tǒng)主站構(gòu)成。2024/5/10智能高速鐵路概論59第五章高速鐵路智能牽引供電——輔助監(jiān)控系統(tǒng)42）輔助監(jiān)控系統(tǒng)子站功能輔助監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)牽引變電所監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防、火災(zāi)報(bào)警、設(shè)備巡檢以及動(dòng)力照明控制等功能進(jìn)行高度集成和一體化監(jiān)控，具備采集接入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、告警處理、傳輸通信、聯(lián)動(dòng)和監(jiān)控等功能。此外，系統(tǒng)能夠與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，縱向上與供電調(diào)度系統(tǒng)、上級(jí)視頻管理系統(tǒng)等進(jìn)行信息交互，橫向上與所內(nèi)保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。輔助監(jiān)控系統(tǒng)子站智能巡檢智能聯(lián)動(dòng)功能監(jiān)測(cè)信息可視化展示功能智能控制功能安全防范（含門(mén)禁）子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、動(dòng)力照明控制子系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)、27.5kV電纜監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、SF6氣體監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)功能?？照{(diào)、照明智能控制，實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能。各子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息可視化展示和綜合告警。在各所通過(guò)視頻巡檢實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)視，結(jié)合一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。2024/5/10智能高速鐵路概論60第五章高速鐵路智能牽引供電——輔助監(jiān)控系統(tǒng)43）視頻巡檢子系統(tǒng)智能牽引變電所通過(guò)安裝視頻巡檢子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輔助監(jiān)控，通常在控制室、27.5kV高壓室配置導(dǎo)軌式巡檢攝像機(jī)，巡檢二次設(shè)備、27.5kV高壓設(shè)備；在室內(nèi)外牽引變壓器、自耦變壓器，220kV開(kāi)關(guān)設(shè)備、220kV組合電器、27.5kV室外設(shè)備配置固定式巡檢攝像機(jī)。此外智能巡檢機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始在鐵路牽引變電所應(yīng)用。序號(hào)所亭固定式攝像機(jī)（室外）固定式攝像機(jī)（室內(nèi)）導(dǎo)軌式攝像機(jī)智能巡檢

機(jī)器人紅外在線

測(cè)溫儀1牽引變電所702022AT所202003分區(qū)所30200某高鐵視頻巡檢子系統(tǒng)主要設(shè)備構(gòu)成示例2024/5/10智能高速鐵路概論61第五章高速鐵路智能牽引供電——接觸網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4接觸網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)6C系統(tǒng)），綜合應(yīng)用傳感、通信、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)監(jiān)測(cè)，為供電設(shè)備的故障分析和養(yǎng)護(hù)維修提供技術(shù)依據(jù)。1C——車(chē)載（鐵道部高速綜合檢測(cè)車(chē)）綜合檢查車(chē)對(duì)接觸網(wǎng)參數(shù)和弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行線路實(shí)速檢測(cè)，主要檢測(cè)參數(shù)有弓網(wǎng)接觸力、接觸網(wǎng)網(wǎng)壓、接觸線高壓、接觸線動(dòng)態(tài)拉出值、接觸線硬點(diǎn)、弓網(wǎng)離線火花等。2C——車(chē)載（運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組司機(jī)臺(tái)）接觸網(wǎng)安全巡檢裝置指采用便攜式視頻采集設(shè)備，對(duì)接觸網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行視頻采集，分析接觸網(wǎng)懸掛部件技術(shù)狀態(tài)。3C——車(chē)載（運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組）在運(yùn)營(yíng)的動(dòng)車(chē)組上加裝接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)高速鐵路接觸網(wǎng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。2024/5/10智能高速鐵路概論62第五章高速鐵路智能牽引供電——接觸網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4接觸網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)6C系統(tǒng)），綜合應(yīng)用傳感、通信、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)監(jiān)測(cè)，為供電設(shè)備的故障分析和養(yǎng)護(hù)維修提供技術(shù)依據(jù)。4C——車(chē)載（接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)或?qū)Ｓ密?chē)輛）綜合檢查車(chē)對(duì)接觸網(wǎng)參數(shù)和弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行線路實(shí)速檢測(cè)，主要檢測(cè)參數(shù)有弓網(wǎng)接觸力、接觸網(wǎng)網(wǎng)壓、接觸線高壓、接觸線動(dòng)態(tài)拉出值、接觸線硬點(diǎn)、弓網(wǎng)離線火花等。5C——地面（車(chē)站和動(dòng)車(chē)庫(kù)出入線）接觸網(wǎng)安全巡檢裝置指采用便攜式視頻采集設(shè)備，對(duì)接觸網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行視頻采集，分析接觸網(wǎng)懸掛部件技術(shù)狀態(tài)。6C——地面（接觸網(wǎng)特殊斷面、供電設(shè)備處）為監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)及供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在接觸網(wǎng)的特殊斷面及供電設(shè)備處設(shè)置地面監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的張力、特殊斷面、振動(dòng)、抬升量、線索溫度、補(bǔ)償位移及供電設(shè)備絕緣狀態(tài)和溫度等運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，指導(dǎo)接觸網(wǎng)及供電設(shè)備的維修。2024/5/10智能高速鐵路概論63第五章高速鐵路智能牽引供電——接觸網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4多元數(shù)據(jù)分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、基于面向服務(wù)的分布式架構(gòu)技術(shù)和智能圖像識(shí)別技術(shù)等已廣泛應(yīng)用于6C系統(tǒng)建設(shè)。6C系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)處理中心采用基于面向服務(wù)的分布式架構(gòu)和統(tǒng)一的軟件平臺(tái)，總體構(gòu)建總部、路局、供電段三級(jí)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心軟、硬件平臺(tái)采用集中存儲(chǔ)模式的基礎(chǔ)架構(gòu)，深化大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)分布式存儲(chǔ)管理，融入智能圖像識(shí)別和多元數(shù)據(jù)分析技術(shù)，以提升智能分析能力。同時(shí)還輔以統(tǒng)一完善的系統(tǒng)管理和安全保障體系，滿足6C系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)處理中心的互操作性和互聯(lián)性，應(yīng)用的可伸縮性和可移植性，以及數(shù)據(jù)分析的集成化和智能化的要求。2024/5/10智能高速鐵路概論6401高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents5第5章65高速鐵路智能通信——鐵路通信系統(tǒng)構(gòu)成專(zhuān)門(mén)為高速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)服務(wù)的通信系統(tǒng)高速鐵路通信系統(tǒng)高速鐵路通信運(yùn)輸生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息傳輸交換和處理的通信設(shè)備提供高速鐵路相關(guān)服務(wù)實(shí)現(xiàn)組成5第5章66

智能高鐵關(guān)鍵性核心業(yè)務(wù)

高安全

高可靠數(shù)據(jù)傳輸要求車(chē)-地車(chē)-車(chē)高速鐵路智能通信——鐵路通信基本業(yè)務(wù)2024/5/10智能高速鐵路概論67大帶寬數(shù)字化低時(shí)延廣連接5高速鐵路智能通信——鐵路通信發(fā)展趨勢(shì)第5章大數(shù)據(jù)人工智能云平臺(tái)5G物聯(lián)網(wǎng)資源智能管理業(yè)務(wù)智能應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)行系統(tǒng)智能運(yùn)維5高速鐵路智能通信——鐵路5G專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)架構(gòu)第5章2024/5/100102030405核心網(wǎng)無(wú)線接入網(wǎng)用戶(hù)設(shè)備應(yīng)用接入管理設(shè)備運(yùn)營(yíng)與支撐系統(tǒng)核心網(wǎng)全路共用和局核心網(wǎng)設(shè)備。注冊(cè)、移動(dòng)、會(huì)話、用戶(hù)面與服務(wù)質(zhì)量管理；業(yè)務(wù)控制與處理；邊緣計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)切片無(wú)線接入網(wǎng)宏覆蓋和本地覆蓋RRU和BBU用戶(hù)設(shè)備終端設(shè)備、業(yè)務(wù)終端和SIM卡應(yīng)用接入管理設(shè)備提供接入管理和接口運(yùn)營(yíng)與支撐系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)與終端安全管理監(jiān)測(cè)、智能管控平臺(tái)、維護(hù)測(cè)試平臺(tái)和維修工裝5第5章2024/5/10智能高速鐵路概論69N1參考點(diǎn)：UE和核心網(wǎng)之間的移動(dòng)性管理，會(huì)話管理，策略信令等，簡(jiǎn)稱(chēng)NASN2參考點(diǎn)：RAN和核心網(wǎng)之間的信令，用于UE上下文管理、PDU會(huì)話用戶(hù)面資源管理N4參考點(diǎn)：SMF與UPF之間的接口，通過(guò)該接口完成用戶(hù)面規(guī)則下發(fā)和隧道建立功能Nxxx接口：核心網(wǎng)各個(gè)控制面功能提供的服務(wù)，采用服務(wù)化接口協(xié)議N3參考點(diǎn)：RAN和UPF之間的用戶(hù)面協(xié)議，本質(zhì)是IPinIP隧道協(xié)議，提供會(huì)話連續(xù)性N6參考點(diǎn)：UPF和DN之間的用戶(hù)面協(xié)議，一般采用IP轉(zhuǎn)發(fā)，部分場(chǎng)景使用隧道協(xié)議AMF：接入及移動(dòng)性管理功能，接入鑒權(quán)，

接入授權(quán)，可達(dá)性管理，終結(jié)NAS消息并分發(fā)SMF：會(huì)話管理功能，例如會(huì)話建立，修改和釋放，UPF和RAN節(jié)點(diǎn)之間的隧道維護(hù)、UEIP地址分配和管理PCF：策略控制功能，支持統(tǒng)一的策略框架去管理網(wǎng)絡(luò)行為，提供策略規(guī)則給網(wǎng)絡(luò)實(shí)體去實(shí)施執(zhí)行UDM：統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能，負(fù)責(zé)用戶(hù)標(biāo)識(shí)、簽約數(shù)據(jù)、鑒權(quán)數(shù)據(jù)的管理、用戶(hù)的服務(wù)網(wǎng)元注冊(cè)管理AUSF：鑒權(quán)服務(wù)功能，從UDM獲取秘鑰信息并生成服務(wù)網(wǎng)絡(luò)使用的秘鑰AF：應(yīng)用功能，指應(yīng)用層的各種服務(wù)，可以是運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部的應(yīng)用如Volte、也可以是第三方的AF（如視頻服務(wù)器、游戲服務(wù)器等）UPF：用戶(hù)面功能，包括用戶(hù)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)、與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)DN的數(shù)據(jù)交互、用戶(hù)平面的QoS處理、流控規(guī)則實(shí)施等高速鐵路智能通信——鐵路5G專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)架構(gòu)5高速鐵路智能通信——鐵路5G專(zhuān)網(wǎng)通信核心網(wǎng)第5章2024/5/10智能高速鐵路概論70規(guī)劃部署“全路共用設(shè)備+18鐵路局”架構(gòu)按局集團(tuán)公司為單位集中部署部分設(shè)備按需全路集中部署實(shí)施路徑統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)3GPP的5G標(biāo)準(zhǔn)鐵路特殊應(yīng)用和安全可靠性要求統(tǒng)一規(guī)劃先終端后網(wǎng)絡(luò)、先核心網(wǎng)后無(wú)線網(wǎng)、先示范后推廣集中接入調(diào)度通信和非列控類(lèi)車(chē)載業(yè)務(wù)統(tǒng)一接入鐵路5G-R無(wú)線網(wǎng)集中采購(gòu)規(guī)模化部署條件下的聯(lián)合集中采購(gòu)方案5第5章2024/5/10智能高速鐵路概論71組網(wǎng)方式按線、分等級(jí)的覆蓋策略冗余覆蓋方式場(chǎng)強(qiáng)連續(xù)覆蓋滿足邊緣吞吐量需求合理規(guī)劃基站間距高速鐵路普通鐵路貨運(yùn)鐵路設(shè)計(jì)小區(qū)交織深度傳播環(huán)境通信質(zhì)量部署成本同頻交織組網(wǎng)異頻交織組網(wǎng)同站址雙基站異頻組網(wǎng)同站址雙基站同頻組網(wǎng)高速鐵路智能通信——鐵路5G專(zhuān)網(wǎng)通信無(wú)線網(wǎng)5第5章2024/5/10智能高速鐵路概論72高速鐵路智能通信——鐵路5G專(zhuān)網(wǎng)通信演進(jìn)策略5高速鐵路智能通信——多媒體調(diào)度通信系統(tǒng)第5章2024/5/10智能高速鐵路概論73全新需求系統(tǒng)架構(gòu)智能調(diào)度通信智能養(yǎng)護(hù)維修列車(chē)組智能通信應(yīng)急智能通信多媒體融合調(diào)度組管理功能位置管理功能組通信功能數(shù)據(jù)和視頻通信功能MCX2024/5/10智能高速鐵路概論745高速鐵路智能通信——鐵路新一代承載網(wǎng)010203SPN網(wǎng)絡(luò)切片并行虛擬網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)型IP

RAN多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）通過(guò)路由與標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議實(shí)現(xiàn)選擇路由和資源預(yù)留等功能M-OTN波分復(fù)用大帶寬、低時(shí)延增強(qiáng)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能技術(shù)制式網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)大顆粒的轉(zhuǎn)發(fā)、傳送平面首選IP化高可靠性與高安全性大帶寬，低時(shí)延高精度時(shí)間智能控制同步傳送廣連接，高密度接入網(wǎng)絡(luò)易于維護(hù)5G-R回傳業(yè)務(wù)可采用第5章5高速鐵路智能通信——鐵路新一代承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)第5章2024/5/10智能高速鐵路概論75業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)資源靈活配置自動(dòng)化、智能化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維骨干層主要為解決國(guó)鐵集團(tuán)至路局、路局至路局、各大數(shù)據(jù)中心/業(yè)務(wù)核心節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)通道。匯聚層主要解決鐵路局內(nèi)各業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)至路局所在地調(diào)度所/核心節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)通道。接入層是直接面向用戶(hù)，主要承載路局管轄范圍內(nèi)鐵路沿線區(qū)間接入業(yè)務(wù)。時(shí)鐘同步和時(shí)間同步同步網(wǎng)組網(wǎng)控制平面轉(zhuǎn)發(fā)平面支撐平面5高速鐵路智能通信——鐵路新一代承載網(wǎng)演進(jìn)方向第5章2024/5/10智能高速鐵路概論76固移融合按需承載考慮業(yè)務(wù)性能需求充分利用光纜資源資源共享低成本快速部署全新承載網(wǎng)覆蓋完善技術(shù)先進(jìn)泛在連接大帶寬智能承載安全可靠綠色環(huán)保2024/5/10智能高速鐵路概論7701高速鐵路智能動(dòng)車(chē)組02高速鐵路智能駕駛03新型列車(chē)運(yùn)行控制04高速鐵路智能牽引供電05高速鐵路智能通信06高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章高速鐵路智能裝備目錄/Contents6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論78高速鐵路設(shè)備設(shè)施在長(zhǎng)期服役過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生性能退化、損傷累積等現(xiàn)象，需及時(shí)掌握其在長(zhǎng)期使用和復(fù)雜多變環(huán)境下的運(yùn)行狀態(tài)。為此，中國(guó)高鐵以智能感知與信息處理為基礎(chǔ)，建立了從狀態(tài)獲取、綜合判斷、安全預(yù)警直到指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修的全方位檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系。檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系移動(dòng)設(shè)備環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施周界入侵自然災(zāi)害6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系第五章2024/5/10智能高速鐵路概論79高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系包括基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)監(jiān)測(cè)、周界入侵監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警等，通過(guò)車(chē)、地自檢或互檢方式實(shí)現(xiàn)各類(lèi)狀態(tài)信息的獲取檢測(cè)監(jiān)測(cè)方式主要包括：車(chē)對(duì)地檢測(cè)地對(duì)地檢測(cè)監(jiān)測(cè)車(chē)對(duì)車(chē)監(jiān)測(cè)地對(duì)車(chē)檢測(cè)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——基礎(chǔ)設(shè)施智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論801.車(chē)載動(dòng)態(tài)檢測(cè)高效：速度快、頻次高、效率高、占用資源少，而且便于檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中管理運(yùn)用真實(shí)：是在有載情況、與運(yùn)營(yíng)列車(chē)等工況條件下，檢測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，獲取人工靜態(tài)測(cè)量無(wú)法獲取的動(dòng)態(tài)參數(shù)，更能體現(xiàn)真實(shí)狀態(tài)因此，普遍采用高速車(chē)載動(dòng)態(tài)檢測(cè)為主、人工地面巡檢為輔的模式高速綜合檢測(cè)列車(chē)綜合巡檢車(chē)搭載式檢測(cè)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)車(chē)6第五章2024/5/10智能高速鐵路概論811.車(chē)載動(dòng)態(tài)檢測(cè)高速綜合檢測(cè)列車(chē)綜合巡檢車(chē)搭載式檢測(cè)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)車(chē)可以實(shí)現(xiàn)軌道幾何、輪軌力及車(chē)輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)、接觸網(wǎng)、通信、信號(hào)一體化動(dòng)態(tài)檢測(cè)，借助車(chē)載綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)信息同步與共享，消除單專(zhuān)業(yè)檢測(cè)對(duì)正常運(yùn)輸秩序的干擾。安裝了軌道表面狀態(tài)、鋼軌廓形、線路限界、接觸網(wǎng)部件懸掛狀態(tài)、軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)等檢測(cè)設(shè)備的巡檢車(chē)。搭載式檢測(cè)設(shè)備可搭載在運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組上，增加檢測(cè)頻次作為動(dòng)態(tài)檢測(cè)的補(bǔ)充，可有效提升安全預(yù)警能力。鋼軌探傷車(chē)隧道檢查車(chē)路基雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——基礎(chǔ)設(shè)施智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)6第五章2024/5/10智能高速鐵路概論822.地面監(jiān)測(cè)采用激光測(cè)距技術(shù)，對(duì)接觸網(wǎng)的導(dǎo)高、拉出值、錨段關(guān)節(jié)等接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)量。接觸網(wǎng)及供電設(shè)備地面監(jiān)測(cè)裝置（6C）監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)振動(dòng)特性、線索溫度、補(bǔ)償位移、供電設(shè)備絕緣狀態(tài)等參數(shù)或特定位置接觸網(wǎng)技術(shù)狀態(tài)。檢測(cè)軌道質(zhì)量狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)軌道病害、消滅安全隱患，為軌道病害整治和質(zhì)量評(píng)價(jià)提供技術(shù)依據(jù)。軌道靜態(tài)檢測(cè)內(nèi)容一般包括：軌道幾何尺寸、鋼軌平直度和廓形、無(wú)縫線路位移、軌溫及應(yīng)力。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)信號(hào)設(shè)備的電氣特性、設(shè)備運(yùn)用過(guò)程、設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)、操作人員的操作過(guò)程、設(shè)備發(fā)生的故障或非正常情況等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄及回放，并對(duì)監(jiān)測(cè)到的超標(biāo)、故障等信息進(jìn)行報(bào)警。線路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)電務(wù)設(shè)備監(jiān)測(cè)高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——基礎(chǔ)設(shè)施智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論83移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)對(duì)象軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)高壓系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)牽引系統(tǒng)火警系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)基于列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的車(chē)載檢測(cè)監(jiān)測(cè)基于地面設(shè)備的檢測(cè)監(jiān)測(cè)動(dòng)車(chē)組車(chē)輛故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）受電弓及車(chē)頂狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)(SJ)基于地面監(jiān)測(cè)設(shè)備的移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論84

動(dòng)車(chē)組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）是利用軌旁攝像裝置采集運(yùn)行動(dòng)車(chē)組車(chē)體底部、側(cè)部裙板、連接裝置、轉(zhuǎn)向架等可視部位圖像，采用線陣圖像采集、3D成像、圖像識(shí)別等技術(shù)自動(dòng)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車(chē)組底部及側(cè)部可視部件狀態(tài)監(jiān)控的系統(tǒng)。探測(cè)站設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備國(guó)鐵集團(tuán)查詢(xún)中心設(shè)備鐵路局集團(tuán)監(jiān)控中心設(shè)備動(dòng)車(chē)段（車(chē)輛段）監(jiān)控中心設(shè)備TEDS1.動(dòng)車(chē)組車(chē)輛故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論851.動(dòng)車(chē)組車(chē)輛故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論86滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）是利用安裝在軌邊的聲學(xué)傳感器陣列對(duì)鐵路車(chē)輛滾動(dòng)軸承聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采用信號(hào)處理技術(shù)、聲學(xué)診斷技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行車(chē)輛滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈和滾子等部件的裂縫、破損等故障進(jìn)行在線、早期診斷預(yù)報(bào)的系統(tǒng)。機(jī)柜UPS電源TADS軌邊設(shè)備AEI設(shè)備室外室內(nèi)車(chē)輪傳感器保護(hù)箱（聲學(xué)傳感器陣列AEI設(shè)備TADS探測(cè)站室外設(shè)備2.滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——移動(dòng)設(shè)備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論87受電弓及車(chē)頂狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（SJ）安裝在動(dòng)車(chē)組入庫(kù)線路上，采用高速、高分辨率、非接觸式圖像分析測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)受電弓滑板磨耗、中心線偏移、弓頭傾斜、工作壓力等關(guān)鍵特性參數(shù)的動(dòng)態(tài)自動(dòng)檢測(cè)和車(chē)頂異物及關(guān)鍵部件狀態(tài)的室內(nèi)可視化觀測(cè)。車(chē)頂狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)在動(dòng)車(chē)組通過(guò)設(shè)備檢測(cè)區(qū)時(shí)，采用高速、高分辨率相機(jī)對(duì)車(chē)頂進(jìn)行全程監(jiān)控錄像?；胤配浵袷褂酶咔甯叻直媛蚀笃聊唬稍谑覂?nèi)觀測(cè)車(chē)頂異物、受電弓、瓷瓶、主斷路器等車(chē)頂綜合狀態(tài)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行記錄，生成故障報(bào)表，可作為檢修維護(hù)的依據(jù)。受電弓磨耗及中心線檢測(cè)子系統(tǒng)磨耗、中心線、弓頭傾斜模塊的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備觸發(fā)和控制圖像采集補(bǔ)光等設(shè)備位于設(shè)備間的控制、支持和處理設(shè)備3.受電弓及車(chē)頂狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（SJ）6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論88高速鐵路周界是指需要進(jìn)行實(shí)體防護(hù)或電子防護(hù)的高速鐵路線路封閉區(qū)域邊界。高速鐵路沿線構(gòu)建的周界入侵報(bào)警系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)和電子信息技術(shù)對(duì)高速鐵路周界入侵事件進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)并發(fā)出報(bào)警信息，對(duì)保障高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。鐵路周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展方向基于多傳感融合的鐵路周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)基于單傳感的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論89傳感技術(shù)誤報(bào)率漏報(bào)率環(huán)境影響天氣影響軟件復(fù)雜度直觀性綜合成本主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)振動(dòng)光纖較高較低小小較低低一般環(huán)境和天氣適用性好，不受遮擋影響誤報(bào)率高紅外熱成像一般較高較小一般較高較高較高人員入侵監(jiān)測(cè)效果好，夜間效果好成本較高激光雷達(dá)較低一般較小一般高較高高可獲得精確位置與尺寸，環(huán)境天氣適應(yīng)性較好成本高，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜毫米波雷達(dá)較低較高較大小較高低較高天氣適用性好難檢測(cè)低速目標(biāo)智能視頻分析一般一般較小較大高高一般圖像信息豐富，較為直觀，檢測(cè)功能強(qiáng)受光照影響較大，夜間檢測(cè)難度大1.基于單傳感的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)鐵路場(chǎng)景異常復(fù)雜+各類(lèi)惡劣天氣及漆黑、強(qiáng)光等光線條件單傳感入侵監(jiān)測(cè)存在限制多傳感融合6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論902.基于多傳感融合的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)目前基于多傳感融合的鐵路周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用可見(jiàn)光攝像頭與其他一種或多種傳感技術(shù)進(jìn)行融合或聯(lián)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)。振動(dòng)光纖+可見(jiàn)光智能視頻紅外熱成像+可見(jiàn)光智能視頻毫米波/激光雷達(dá)+可見(jiàn)光智能視頻6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論912.基于多傳感融合的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)組合方式原理主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)（1）振動(dòng)光纖+可見(jiàn)光視頻智能分析聯(lián)動(dòng)振動(dòng)光纖→大場(chǎng)景監(jiān)測(cè)，初步確認(rèn)入侵區(qū)域聯(lián)動(dòng)視頻分析→局部確認(rèn)覆蓋范圍大、誤報(bào)率低無(wú)法感知跨越護(hù)欄從空中進(jìn)入的目標(biāo)（2）紅外熱成像+可見(jiàn)光視頻智能分析聯(lián)動(dòng)紅外熱成像→大場(chǎng)景監(jiān)測(cè)，初步確認(rèn)入侵區(qū)域聯(lián)動(dòng)視頻分析→局部確認(rèn)覆蓋范圍大，對(duì)熱輻射目標(biāo)敏感，誤報(bào)率低對(duì)于場(chǎng)景復(fù)雜、存在遮擋的區(qū)域無(wú)法完全捕獲入侵目標(biāo)，對(duì)和背景溫度差異較小的目標(biāo)，對(duì)比度不夠明顯6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論922.基于多傳感融合的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)（3）毫米波/激光雷達(dá)+可見(jiàn)光融合組合方式主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)毫米波雷達(dá)對(duì)移動(dòng)物體探測(cè)準(zhǔn)確率高，能獲取不同目標(biāo)的方位、距離及運(yùn)動(dòng)速度無(wú)法獲知目標(biāo)的形狀、大小等信息，在復(fù)雜背景下對(duì)慢速移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)效果差激光雷達(dá)可通過(guò)三維點(diǎn)云獲取目標(biāo)的具體位置、形狀及尺寸信息數(shù)據(jù)處理量較大6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論932.基于多傳感融合的周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)（3）毫米波/激光雷達(dá)+可見(jiàn)光融合在咽喉區(qū)、通道門(mén)等遮擋較少，背景相對(duì)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，可采用毫米波雷達(dá)檢測(cè)移動(dòng)目標(biāo)并與可見(jiàn)光圖像智能識(shí)別獲得的入侵目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)級(jí)或決策級(jí)融合實(shí)現(xiàn)周界入侵智能監(jiān)測(cè)。在隧道口等有較大反射背景物的復(fù)雜場(chǎng)景，利用毫米波雷達(dá)進(jìn)行監(jiān)測(cè)會(huì)形成很強(qiáng)的背景反射雜波，目標(biāo)的反射信噪比降低，監(jiān)測(cè)效果會(huì)受較大的影響，可以采用三維激光雷達(dá)與可見(jiàn)光圖像融合監(jiān)測(cè)方式。聯(lián)合表達(dá)，建立三維點(diǎn)云與二維圖像間的對(duì)應(yīng)關(guān)系→三維激光點(diǎn)云與圖像像素之間的數(shù)據(jù)級(jí)融合各自識(shí)別的目標(biāo)→目標(biāo)級(jí)和決策級(jí)融合。6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——周界入侵智能監(jiān)測(cè)第五章2024/5/10智能高速鐵路概論943.鐵路周界入侵智能監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展方向盡管多傳感技術(shù)融合可明顯降低周界入侵系統(tǒng)的誤報(bào)率，但固定組合模式仍不能完全適用于各類(lèi)高速鐵路典型場(chǎng)景和各類(lèi)天氣條件。另外，目前的多傳感融合監(jiān)測(cè)方案多為不同設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，充分發(fā)揮各類(lèi)傳感技術(shù)軟硬件深度融合的優(yōu)勢(shì)，研究基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多傳感深度融合算法，并結(jié)合邊緣計(jì)算技術(shù)開(kāi)展融合感知設(shè)備軟硬件一體化開(kāi)發(fā)也是重要方向。基于地面設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)異物侵限智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沿線障礙物侵限智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)基于車(chē)載設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)車(chē)載線路異物智能監(jiān)測(cè)高速鐵路護(hù)欄完整性智能監(jiān)測(cè)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——環(huán)境智能監(jiān)測(cè)第5章2024/5/10智能高速鐵路概論95環(huán)境智能監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)列車(chē)行駛周邊外部環(huán)境中威脅行車(chē)安全的因素，如異物侵限、線路障礙物等。2024/5/10智能高速鐵路概論96第5章高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——環(huán)境智能監(jiān)測(cè)61.基于地面設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)異物侵限監(jiān)測(cè)主要是對(duì)公路跨鐵路橋處對(duì)公路橋上掉落的異物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。公跨鐵異物侵限現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備均為監(jiān)測(cè)電網(wǎng)，一般設(shè)置于上跨鐵路的道路橋梁兩側(cè)。當(dāng)有異物掉入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)發(fā)生短路觸發(fā)報(bào)警，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)送到調(diào)度中心。調(diào)度中心設(shè)有異物侵限監(jiān)測(cè)報(bào)警終端，可顯示異物侵限報(bào)警信息，當(dāng)發(fā)生異物侵限時(shí)做出響應(yīng)。公跨鐵橋異物侵限裝置，除了異物侵限智能監(jiān)測(cè)外，還對(duì)異物具有一定的阻攔作用，進(jìn)一步避免異物入侵事件的發(fā)生。（1）異物侵限智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2024/5/10智能高速鐵路概論97第5章高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——環(huán)境智能監(jiān)測(cè)61.基于地面設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)沿線障礙物侵限智能監(jiān)測(cè)是對(duì)入侵鐵路軌道上的障礙物及沿線兩側(cè)的危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。現(xiàn)場(chǎng)傳感器包括激光雷達(dá)傳感器、視頻采集設(shè)備、位移傳感器、光纖光柵傳感器、單電網(wǎng)傳感器等。該監(jiān)測(cè)方式采用位移計(jì)對(duì)邊坡及危巖進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);采用光纖光柵監(jiān)測(cè)技術(shù)和單電網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的崩塌落石進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)山體發(fā)生崩塌或落石時(shí)進(jìn)行預(yù)警;采用激光掃描技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)沿線設(shè)定的監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線路界限內(nèi)發(fā)現(xiàn)崩塌落石或其他障礙物時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警（2）沿線障礙物侵限智能監(jiān)測(cè)2024/5/10智能高速鐵路概論98第5章高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——環(huán)境智能監(jiān)測(cè)62.基于車(chē)載設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)車(chē)載線路異物智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載攝像機(jī)、激光雷達(dá)等傳感設(shè)備，采集線路環(huán)境信息，利用人工智能方法對(duì)線路障礙物、接觸網(wǎng)異物等進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)(1)車(chē)載線路異物智能監(jiān)測(cè)2024/5/10智能高速鐵路概論99第5章高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——環(huán)境智能監(jiān)測(cè)62.基于車(chē)載設(shè)備的高速鐵路環(huán)境智能監(jiān)測(cè)高速鐵路護(hù)欄完整性智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括一臺(tái)護(hù)欄完整性檢測(cè)計(jì)算機(jī)、兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器、一臺(tái)檢測(cè)結(jié)果管理計(jì)算機(jī)、一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、一組照明裝置，以及安裝在計(jì)算機(jī)中的圖像采集卡和數(shù)據(jù)采集卡。護(hù)欄完整性檢測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理和識(shí)別，以判斷圖像中的護(hù)欄是否存在缺失或破損。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)記錄當(dāng)前列車(chē)的位置等信息，并保存當(dāng)前圖片，便于線路維修人員快速確認(rèn)護(hù)欄異常的情況和地點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)。（2）高速鐵路護(hù)欄完整性智能監(jiān)測(cè)6高速鐵路智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)——自然災(zāi)害智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警2024/5/10智能高速鐵路概論100第五章傳感器計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理氣象工程空