武曉東

進(jìn)入新時(shí)代，信息技術(shù)與智能技術(shù)飛速發(fā)展，全行業(yè)開啟利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程。鐵路行業(yè)作為交通運(yùn)輸骨干，同樣也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。我國(guó)鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景豐富，存量數(shù)據(jù)龐大，為新理想、新技術(shù)提供了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。隨著智能化在各領(lǐng)域的成功應(yīng)用，智能鐵路的全面推廣勢(shì)在必行。本文介紹了智能鐵路國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并通過“智能浩吉”在運(yùn)營(yíng)管理上的成功應(yīng)用，對(duì)智能重載鐵路的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)論述。對(duì)智能重載鐵路的具體實(shí)施及推廣具有重要的參考意義。

一、智能鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

1.國(guó)外智能鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

2008年4月開始，東日本鐵路公司開始部署2020年新一代軌道交通系統(tǒng)研究計(jì)劃，采用全系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)理念，提出了新的列控系統(tǒng)框架：（1）通過把列車運(yùn)行調(diào)度和運(yùn)行控制在功能層次上的合理分配，來解決列車運(yùn)行的控制效率與安全問題；（2）采用無線通信技術(shù)和移動(dòng)閉塞技術(shù)，將部分功能轉(zhuǎn)移到列車上，取消了軌道電路，簡(jiǎn)化了地面設(shè)備；（3）軌旁設(shè)備數(shù)字化，并通過光纜或者無線與室內(nèi)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)了軌旁設(shè)備智能化。

2011年歐洲鐵路工業(yè)協(xié)會(huì)提出Shift2Rail聯(lián)合技術(shù)首創(chuàng)計(jì)劃，目標(biāo)是克服目前軌道交通存在的技術(shù)弊病，通過該計(jì)劃的合作來確保長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)力和更高的效率，在軌道交通研究方面產(chǎn)生了階躍式的變化。Shift2Rail計(jì)劃的IP2項(xiàng)目研究“先進(jìn)的運(yùn)輸管理和控制系統(tǒng)（Advance Traffic Management & Control Systems）”，其核心研究任務(wù)包括ATO、移動(dòng)閉塞、下一代通信技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)。為了保證項(xiàng)目研究的延續(xù)性，NGTC的研究成果作為Shift2Rail計(jì)劃IP2項(xiàng)目的輸入，將繼續(xù)深入研究和實(shí)施。

2018年12月28日，力拓集團(tuán)在澳大利亞西部的皮爾巴拉地區(qū)1700公里的重載鐵路網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。這是世界上首次全自動(dòng)無人駕駛列車正式運(yùn)營(yíng)。

2.國(guó)內(nèi)智能鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鐵路人工智能較西方國(guó)家來說起步較晚。1978年至1990年，我國(guó)以引進(jìn)國(guó)外系統(tǒng)為主?；旧弦允「娼K，原因：國(guó)內(nèi)外管理體制、理念和方法不一樣；1988年至1994年，以外包給國(guó)內(nèi)大公司（中軟、智冠等）開發(fā)為主，基本上以失敗告終，原因是外部公司短期內(nèi)難以理解掌握鐵路的業(yè)務(wù)；1993年至2004年，以鐵路內(nèi)部技術(shù)力量自主開發(fā)為主；2005年至2015 年，鐵路信息化不斷升華；2015年至今，鐵路信息化總體規(guī)劃的發(fā)布，智能化走向前臺(tái)，以“智能京張”“智能京雄”“智能浩吉”將智能鐵路推向新的高度。

二、智能重載鐵路內(nèi)涵、目標(biāo)及特征

智能重載鐵路的內(nèi)涵定義為：利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等新技術(shù)，綜合高效利用鐵路所有內(nèi)外部資源，通過鐵路移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、科學(xué)決策和主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)全生命周期一體化管理的新一代貨運(yùn)重載鐵路示范。

智能重載鐵路的目標(biāo)如圖1：

圖1 重載智能鐵路的目標(biāo)和特征

（1）更加安全可靠。通過重載鐵路固定設(shè)施、移動(dòng)裝備、運(yùn)輸過程及自然環(huán)境等的狀態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障、行車事故的預(yù)測(cè)、預(yù)警，突出超前防范，整體提升鐵路運(yùn)行安全保障能力。

（2）更加經(jīng)濟(jì)高效。通過重載鐵路運(yùn)輸組織的智能優(yōu)化，提高運(yùn)輸效率；通過對(duì)鐵路各設(shè)備設(shè)施全壽命周期管理，降低養(yǎng)護(hù)維修成本；通過鐵路經(jīng)營(yíng)管理精細(xì)化，提高經(jīng)營(yíng)效益。

（3）更加方便快捷。通過重載鐵路貨運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)化，為貨主提供物流全流程的貨物跟蹤及查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸信息透明化。

（4）更加節(jié)能環(huán)保。優(yōu)化列車動(dòng)力結(jié)構(gòu)和列車運(yùn)行控制方式，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)用電在線監(jiān)測(cè)、智能分析和節(jié)能控制，降低能源消耗。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備跟蹤及移動(dòng)閉塞技術(shù)等，通過共享總公司主數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高運(yùn)輸質(zhì)量、優(yōu)化收益的目的。

三、智能重載鐵路總體架構(gòu)及各系統(tǒng)架構(gòu)

本文基于“智能浩吉”在運(yùn)營(yíng)管理上的成功應(yīng)用，詳細(xì)講解智能重載鐵路的整體設(shè)計(jì)理念。

1.總體架構(gòu)

以浩吉鐵路為例，信息化體系按其職能劃分為五個(gè)層次，從下到上依次為：

（1）智能感知層

智能感知層主要完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與操作指令執(zhí)行，通過各類智能傳感設(shè)備實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地獲取各類關(guān)鍵設(shè)備即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)智能執(zhí)行單元根據(jù)指令進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用、智能決策提供基礎(chǔ)。

（2）智能傳輸層

智能傳輸層作為整個(gè)信息化體系的“神經(jīng)系統(tǒng)”，直接影響著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行及生產(chǎn)作業(yè)的開展，通過光纖、衛(wèi)星及各類無線傳輸通道將智能感知層獲取的數(shù)據(jù)上傳到各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，同時(shí)將各類操作指令傳送到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是系統(tǒng)架構(gòu)中體現(xiàn)核心價(jià)值的部分。業(yè)務(wù)層主要是通過對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。浩吉鐵路結(jié)合自身的實(shí)際需求，重新整合主要業(yè)務(wù)：營(yíng)銷服務(wù)、運(yùn)輸生產(chǎn)、綜合安全、經(jīng)營(yíng)管理。

（4）智能決策層

智能決策層包括大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、人工智能平臺(tái)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、交互分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、時(shí)空感知等技術(shù)，融合營(yíng)銷服務(wù)、運(yùn)輸生產(chǎn)、綜合安全、經(jīng)營(yíng)管理等領(lǐng)域業(yè)務(wù)知識(shí)，通過邏輯推理來幫助解決復(fù)雜的決策問題，形成了蒙華鐵路大腦。

（5）智能應(yīng)用層

智能應(yīng)用層基于智能決策層提供的數(shù)據(jù)分析、邏輯推理結(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)難于解決的綜合性、復(fù)雜性、不確定性問題，為生產(chǎn)實(shí)際提供指導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)浩吉鐵路貨運(yùn)物流化、經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)化、管理一體化、生產(chǎn)智能化。

2.系統(tǒng)架構(gòu)

（1）功能架構(gòu)

功能架構(gòu)設(shè)計(jì)以智能大腦平臺(tái)為中心，以智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)兩個(gè)方向展開。“智能浩吉”大腦由大數(shù)據(jù)資源湖、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)、行業(yè)專用模型、大數(shù)據(jù)可視化等部分組成。智能裝備包括基于LKJ的機(jī)車自動(dòng)駕駛、基于北斗的單線CTC、智能牽引供電等典型應(yīng)用。智能運(yùn)營(yíng)包括智能調(diào)度、基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維、大數(shù)據(jù)綜合安全等典型應(yīng)用（圖2）。

圖2 智能浩吉功能架構(gòu)

（2）數(shù)據(jù)架構(gòu)

總體方案的數(shù)據(jù)架構(gòu)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型。劃分為以下六類：

①營(yíng)銷服務(wù)數(shù)據(jù)域

營(yíng)銷服務(wù)數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)以營(yíng)銷為中心，以服務(wù)為目標(biāo)，具體數(shù)據(jù)包括：客戶數(shù)據(jù)、合同數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、廣告數(shù)據(jù)、金融數(shù)據(jù)等。

②運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)域

運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)以生產(chǎn)為核心，以運(yùn)輸為主線，具體數(shù)據(jù)包括：物流調(diào)度、安全調(diào)度、行車調(diào)度、運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)、貨運(yùn)作業(yè)、貨檢作業(yè)、檢修作業(yè)、施工作業(yè)等業(yè)務(wù)應(yīng)用類數(shù)據(jù)。

③綜合安全數(shù)據(jù)域

綜合安全數(shù)據(jù)域的設(shè)計(jì)以安全保障為中心，具體數(shù)據(jù)包括：安全監(jiān)測(cè)、防災(zāi)監(jiān)控、安全管理、應(yīng)急指揮、視頻監(jiān)控等應(yīng)用類數(shù)據(jù)。

④經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)域

經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)域的設(shè)計(jì)主要包括人財(cái)物數(shù)據(jù)、辦公自動(dòng)化數(shù)據(jù)、運(yùn)輸管理、價(jià)格、機(jī)車車輛等類型數(shù)據(jù)。

⑤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域以整個(gè)信息化系統(tǒng)通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為主，主要包括：線路、車站、品名、品類、車輛、機(jī)車、客戶、組織機(jī)構(gòu)等類型數(shù)據(jù)為主。

⑥其他相關(guān)數(shù)據(jù)域

對(duì)于相對(duì)專業(yè)的數(shù)據(jù)，或者暫時(shí)與業(yè)務(wù)應(yīng)用結(jié)合較少的數(shù)據(jù)，暫時(shí)劃歸到本數(shù)據(jù)域，包括：多式聯(lián)運(yùn)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)物流、地震、氣象等。結(jié)合業(yè)務(wù)應(yīng)用，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中設(shè)置貨運(yùn)營(yíng)銷、貨運(yùn)生產(chǎn)、貨運(yùn)分析等數(shù)據(jù)。最終通過數(shù)據(jù)挖掘分析，將業(yè)務(wù)應(yīng)用關(guān)心的分析結(jié)果以服務(wù)形式提供給業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

浩吉鐵路在進(jìn)行局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心建設(shè)時(shí)采取層次化或者扁平化的設(shè)計(jì)模式，局域網(wǎng)一般采用“核心交換機(jī)+接入層”的層次化設(shè)計(jì)模式，數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)網(wǎng)與管理網(wǎng)進(jìn)行物理隔離，通過部署網(wǎng)閘，作為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)唯一的連接點(diǎn)，保障信息訪問的安全控制。

數(shù)據(jù)中心采用外部服務(wù)網(wǎng)與內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)的物理隔離訪問方式，各區(qū)域部署防火墻進(jìn)行有效隔離的網(wǎng)絡(luò)安全訪問機(jī)制，有效提升內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)的信息安全程度。

數(shù)據(jù)中心采取扁平化模式：服務(wù)器直接接入核心層；通過減少物理和邏輯級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)，減少中間延遲環(huán)節(jié)，以提供更加快速的數(shù)據(jù)通道；使服務(wù)器直接接入核心層，從而形成扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；采用扁平化的前提是核心層設(shè)備需要高性能和大容量，并配置高密度以太網(wǎng)口用以直接下掛服務(wù)器和終端（圖3）。

圖3 網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

（4）數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（圖4）

圖4 數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

浩吉鐵路數(shù)據(jù)中心采用主備數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方式，接入武清主數(shù)據(jù)中心，同時(shí)建設(shè)北京備份機(jī)房。主數(shù)據(jù)中心與北京備份機(jī)房按照云架構(gòu)方式部署，使用云管理平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行管理及資源分配。

（3）安全架構(gòu)

安全架構(gòu)的設(shè)計(jì)維度包括兩類：管理體系架構(gòu)、技術(shù)體系架構(gòu)，二者相輔相成、缺一不可。

①管理體系架構(gòu)

主要包括安全組織和安全策略。安全組織可以細(xì)分為：組織機(jī)構(gòu)管理、崗位及職責(zé)、人事管理等。安全策略包括安全總體方針、規(guī)范和制度、安全風(fēng)險(xiǎn)管理等方面。

②技術(shù)體系架構(gòu)

從設(shè)備安全防護(hù)角度，主要包括：數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、主機(jī)安全、物理安全等。從環(huán)境監(jiān)控和人員保障措施角度，主要包括：隔離網(wǎng)閘、防火墻、入侵檢測(cè)、身份認(rèn)證管理、訪問控制、安全審計(jì)管理。

以上方面的設(shè)計(jì)同時(shí)構(gòu)成了運(yùn)維體系架構(gòu)的內(nèi)容（圖5）。

圖5 安全架構(gòu)圖

四、智能浩吉”的示范應(yīng)用

智能浩吉在運(yùn)營(yíng)維護(hù)上包含六大示范應(yīng)用，包括：基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維、綜合安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用、綜合視頻及智能分析、基于北斗的災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用、智能綜合調(diào)度、智能浩吉大腦平臺(tái)。詳細(xì)要求如表1所示。

表1 智能運(yùn)營(yíng)六大示范應(yīng)用

1.基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維

基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理系統(tǒng)采用“平臺(tái)+模塊”的模式，即基于智能大腦平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維可視化、設(shè)備全壽命履歷、移動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)、固定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)、智能數(shù)據(jù)分析、聯(lián)合生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備PHM、工電供接口動(dòng)態(tài)監(jiān)控、應(yīng)用系統(tǒng)管理等功能模塊。浩吉基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理系統(tǒng)采用統(tǒng)一的B/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，規(guī)范工務(wù)、電務(wù)、供電等基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、檢查數(shù)據(jù)接入方式，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化的智能數(shù)據(jù)分析與處理流程，建立統(tǒng)一的設(shè)備病害問題庫(kù)，對(duì)生產(chǎn)維修過程進(jìn)行全面管理。系統(tǒng)生產(chǎn)模塊采取在武清主數(shù)據(jù)中心一級(jí)部署方式，實(shí)現(xiàn)浩吉公司及所屬綜合維修段、綜合車間、工區(qū)多級(jí)生產(chǎn)應(yīng)用（圖6）。

圖6 浩吉基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高工作效率

實(shí)現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、供電等專業(yè)大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理、集成整合、集中管理和綜合分析，有效解決結(jié)合部問題提高工作效率；

（2）降低人力成本

快速定位事故故障發(fā)生原因，有效排除事故故障對(duì)列車行車安全的影響，降低人力成本；

（3）減少硬件資源成本

利用大數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)和共享技術(shù)，解決海量多源異構(gòu)工務(wù)、電務(wù)、供電大數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和共享，減少硬件資源投入；

（4）提高設(shè)備使用周期

實(shí)現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、供電專業(yè)的設(shè)備的全生命周期管理，有效預(yù)測(cè)設(shè)備健康狀態(tài)，減少人工巡檢和運(yùn)維成本，提高設(shè)備使用周期。

2.綜合安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用

浩吉鐵路安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用以安全管理和安全風(fēng)險(xiǎn)分析為突破口，以安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警為核心，以“智能浩吉大腦平臺(tái)”為支撐，集成各專業(yè)（系統(tǒng)）的安全數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、綜合數(shù)據(jù)等，運(yùn)用關(guān)系型數(shù)據(jù)分析技術(shù)、事故故障文本分析技術(shù)、安全設(shè)備流數(shù)據(jù)分析技術(shù)，安監(jiān)綜合分析、調(diào)度安全分析、貨運(yùn)安全分析、機(jī)輛安全分析、工務(wù)安全分析、電務(wù)安全分析、供電安全分析等功能。開展安全設(shè)備人員評(píng)估，分析安全因素關(guān)聯(lián)關(guān)系，挖掘事故故障演變規(guī)律，逐步實(shí)現(xiàn)事故故障預(yù)警預(yù)測(cè)。進(jìn)一步提升安全管理效率，支撐精準(zhǔn)監(jiān)督檢查，保障鐵路運(yùn)輸安全（圖7）。綜合安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖7 浩吉鐵路安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用總體框架

（1）整合安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)、安全績(jī)效考核系統(tǒng)、安全整改系統(tǒng)，優(yōu)化安全綜合管理、安全監(jiān)督檢查業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)的安全發(fā)牌、問題整改等功能，開展安全標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，提高安全管理效率。

（2）收集鐵路事故故障分析報(bào)告，采用先進(jìn)的文本分析技術(shù)，開展鐵路事故故障的智能診斷，智能推薦事故故障主要原因，分析事故故障的發(fā)展規(guī)律及趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)事故故障快速處理、防止事故故障擴(kuò)大化，為事故故障預(yù)防、診斷、整改等提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）借鑒互聯(lián)網(wǎng)客戶畫像先進(jìn)理念，開展設(shè)備“畫像”綜合分析，通過整合固定設(shè)施和移動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析算法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施修護(hù)具有針對(duì)性、故障防控具有超前性、安全預(yù)警具有時(shí)效性。

（4）人的不安全行為是制約安全的關(guān)鍵因素。匯集鐵路人員基本數(shù)據(jù)、安全信息、培訓(xùn)信息、職教信息，以單個(gè)員工、群體為主體，構(gòu)建基于業(yè)務(wù)特點(diǎn)的安全標(biāo)簽體系，評(píng)估鐵路職工的安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人員能力預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了“個(gè)人/班組/車間/站段”不同層級(jí)的評(píng)估及排名，指導(dǎo)安全人員專業(yè)培訓(xùn)，從“人防”角度保障鐵路運(yùn)輸安全。

3.綜合視頻及智能分析

系統(tǒng)按照“平臺(tái)一體化、架構(gòu)扁平化、前端定制化、運(yùn)管智能化”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)當(dāng)前鐵路視頻各專業(yè)用戶的痛點(diǎn)，著眼于滿足未來鐵路各項(xiàng)業(yè)務(wù)的需要而構(gòu)建的一體化、分布式、可定制、智能化的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)具備優(yōu)秀的云化特征，基于深度智能的視頻內(nèi)容分析，具備強(qiáng)大的視頻質(zhì)量診斷能力，具備可定制化的服務(wù)與移動(dòng)終端設(shè)計(jì)功能。采用綜合視頻及智能分析系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）技術(shù)先進(jìn)

系統(tǒng)采用云平臺(tái)、云存儲(chǔ)（cloud storage）、大數(shù)據(jù)、集群、分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算及糾刪碼（Erasure Code EC）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，技術(shù)先進(jìn)符合當(dāng)下IT技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)并緊密跟隨安全防范行業(yè)發(fā)展方向。

（2）架構(gòu)靈活

平臺(tái)后端（應(yīng)用子系統(tǒng)及存儲(chǔ)子系統(tǒng)）采用分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，支持水平擴(kuò)展，支持垂直擴(kuò)展，支持彈性靈活部署。平臺(tái)具有顯著的分布式系統(tǒng)特征，運(yùn)維管理更加方便、智能、簡(jiǎn)潔。

（3）數(shù)據(jù)安全

平臺(tái)支持雙副本、三副本模式，最大可能保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性；支持精簡(jiǎn)配置、分級(jí)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程復(fù)制等功能特性，輕松構(gòu)建解決方案級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)。

（4）應(yīng)用高效

平臺(tái)采用了云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以顯著地提升存儲(chǔ)空間利用效率降低碎片化，降低數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)間。平臺(tái)應(yīng)用部分采用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)，能夠方便地進(jìn)行彈性擴(kuò)展及故障隔離而不影響業(yè)務(wù)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。平臺(tái)客戶端支持多文檔工作模式，方便用戶分屏處理，協(xié)同工作，界面設(shè)計(jì)友好使用方便。

（5）開放兼容

平臺(tái)滿足國(guó)際國(guó)內(nèi)及行業(yè)主流標(biāo)準(zhǔn)具備開放互聯(lián)的能力。

4.融合北斗的工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)應(yīng)用

工務(wù)監(jiān)測(cè)融合北斗技術(shù)，建設(shè)集成線、橋、隧等工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施不同階段、不同來源的多種檢測(cè)監(jiān)測(cè)信息，包括動(dòng)態(tài)驗(yàn)收的檢測(cè)數(shù)據(jù)、軌道剛度和探地雷達(dá)等移動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)、線橋隧長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，綜合分析線、橋、隧狀態(tài)變化，為養(yǎng)護(hù)維修決策提供支撐。采用融合北斗的工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）北斗高精度監(jiān)測(cè)型接收機(jī)采用國(guó)內(nèi)自主產(chǎn)權(quán)GNSS多模多頻模塊，領(lǐng)先國(guó)際衛(wèi)星定位發(fā)展的水平，采用BDS三頻和GPS雙頻系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合定位，支持超長(zhǎng)基線測(cè)量；支持多頻段衛(wèi)星信號(hào)，支持高可靠的載波跟蹤技術(shù)，大大提高了載波精度，為用戶提供高質(zhì)量的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)輸出絕對(duì)位置坐標(biāo)，系統(tǒng)穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、可視、科學(xué)。

（2）基于北斗高精度的災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，及時(shí)掌握固定設(shè)施的安全狀況。通過多種處理算法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析，當(dāng)出現(xiàn)異常信息時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)預(yù)報(bào)警，將信息及時(shí)轉(zhuǎn)達(dá)給管理人員，并對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估。

5.智能綜合調(diào)度

浩吉鐵路采用智能綜合調(diào)度有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）運(yùn)輸調(diào)度管控一體化，使得調(diào)度工作更加集中，業(yè)務(wù)開展更加靈活，減少協(xié)作故障，增加運(yùn)營(yíng)的安全性和時(shí)效性。

（2）車站生產(chǎn)一體化，管理集約化，車站作業(yè)無人化、少人化。

（3）貨物運(yùn)輸全品類辦理、全業(yè)務(wù)集成，一單制完成多式聯(lián)運(yùn)，通過大數(shù)據(jù)分析制定高效合理的運(yùn)輸方案，物流全程定位追蹤的智能化。

（4）依托節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的需求，鏈接優(yōu)質(zhì)服務(wù)資源，搭建服務(wù)平臺(tái)創(chuàng)收并提升資產(chǎn)價(jià)值。

（5）物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，雙重引擎帶到大量數(shù)據(jù)積累。

（6）運(yùn)用數(shù)學(xué)優(yōu)化模型和智能算法，大幅提升運(yùn)輸效率。

（7）與貨流大數(shù)據(jù)對(duì)接，充分滿足市場(chǎng)需求的動(dòng)態(tài)變化。

6.智能浩吉大腦平臺(tái)

智能浩吉大腦平臺(tái)由主數(shù)據(jù)平臺(tái)、地理信息平臺(tái)、大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和人工智能平臺(tái)四部分構(gòu)成，其中主數(shù)據(jù)平臺(tái)主要進(jìn)行浩吉鐵路主數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)；地理信息平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)鐵路地理信息和地圖數(shù)據(jù)的管理與可視化展示；大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)主要提供浩吉鐵路各專業(yè)數(shù)據(jù)的匯集、治理、存儲(chǔ)、共享、分析和可視化等服務(wù)；人工智能平臺(tái)主要提供人工智能基礎(chǔ)計(jì)算技術(shù)和基于AI的鐵路行業(yè)專用模型算法，為基于北斗的單線CTC、機(jī)車自動(dòng)駕駛、智能牽引供電、基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維、綜合安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用、綜合視頻和智能分析、基于北斗的災(zāi)害監(jiān)測(cè)、智能綜合調(diào)度等蒙華浩吉應(yīng)用提供智能決策支持。智能浩吉大腦平臺(tái)的總體架構(gòu)如下圖8所示，其中綠色方框表示在武清主數(shù)據(jù)中心已具備功能，紅色方框表示待擴(kuò)展功能。采用智能大腦平臺(tái)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）開源為基，自主可控。以主流開源大數(shù)據(jù)組件為基礎(chǔ)，自主優(yōu)化、整合和升級(jí)改造，靈活可擴(kuò)展。

（2）量身打造，鐵路特色。封裝鐵路數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、鐵路主數(shù)據(jù)和鐵路公用數(shù)據(jù)分析模型，量身打造符合鐵路特色的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

（3）敏捷智慧，一站式服務(wù)。內(nèi)置組件豐富，支持結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、可視化的一站式服務(wù)。

（4）安全可靠，資源隔離。實(shí)現(xiàn)全組件高可用，計(jì)算、存儲(chǔ)資源隔離，用戶身份認(rèn)證、字段級(jí)細(xì)粒度訪問控制（圖8）。

圖8 智能浩吉大腦平臺(tái)總體架構(gòu)

五、“智能浩吉”的增效

（1）通過基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效地提高天窗利用率、裝備使用率、維修效率和應(yīng)急處置協(xié)同能力，降低設(shè)備故障率、勞動(dòng)強(qiáng)度、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)維成本。綜合維修段成立后，原來三個(gè)專業(yè)段的人、勞、財(cái)、計(jì)等綜合部門實(shí)現(xiàn)整合，綜合管理人員能夠壓縮近2/3；統(tǒng)一設(shè)置駐站防護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)后，作業(yè)防護(hù)人員能夠減少40%左右；綜合工區(qū)管轄范圍擴(kuò)大，各專業(yè)聯(lián)合值班、一職多能，值班人員能夠減少50%左右，節(jié)省下的人員可調(diào)整至直接生產(chǎn)崗位，勞動(dòng)力資源得到進(jìn)一步優(yōu)化，職工的勞動(dòng)強(qiáng)度也得到了有效降低。汽車、自輪運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、通用類工裝機(jī)具統(tǒng)籌使用，閑置率能夠減少20%以上。此外，食堂、浴室、活動(dòng)室等生活設(shè)施共用，能夠進(jìn)一步減少成本支出。綜合維修段統(tǒng)一安排各專業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、統(tǒng)一使用天窗，天窗綜合利用率能提高15%以上；遇有故障搶修，各專業(yè)人員同時(shí)出動(dòng)、綜合判斷、協(xié)同處置，能夠大大壓縮故障停時(shí)?！皺z、養(yǎng)、修”分開后，通過科學(xué)檢測(cè)監(jiān)測(cè)及大數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)防性狀態(tài)修，提高維修的預(yù)見性和精準(zhǔn)度。專業(yè)維修段實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化維修，設(shè)備管理段嚴(yán)格驗(yàn)收把關(guān)，能夠保證工藝標(biāo)準(zhǔn)的有效落實(shí)。綜合維修段將結(jié)合部設(shè)備管理由聯(lián)勞協(xié)作變?yōu)閮?nèi)部管理，能夠徹底消滅結(jié)合部，提升結(jié)合部設(shè)備質(zhì)量。

（2）通過綜合安全大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，按照西安局、武漢局14個(gè)主要業(yè)務(wù)處室、74個(gè)車站計(jì)算，每個(gè)單位可減少2個(gè)工作人員的工作量，共計(jì)176人。按照7個(gè)專業(yè)計(jì)算，共開發(fā)10個(gè)月，可減少每個(gè)專業(yè)2個(gè)信息系統(tǒng)開發(fā)人員的工作量，共減少140人月。

（3）通過綜合視頻及智能分析技術(shù)的應(yīng)用，以上海局為例，上海局全局劃分成27個(gè)車間，規(guī)模較大運(yùn)維量較重的大車間配置1名專職視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維人員，規(guī)模較小的中小規(guī)模車間配置1名兼職視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維人員，巡檢周期平均3到7天。通過部署智能、一體化的基于云計(jì)算的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以提供基于視頻質(zhì)量診斷的智能運(yùn)維閉環(huán)管理，提升運(yùn)維效率，蒙華線每個(gè)路局只需要1到2人專職運(yùn)維即可，同時(shí)可以大大減少兼職運(yùn)維人員對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維壓力。通過智能巡檢，可以顯著減輕工作人員壓力，減少巡檢周期，做到巡檢工作自動(dòng)，實(shí)時(shí)。

（4）通過智能綜合調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮智能化、運(yùn)行生產(chǎn)精準(zhǔn)化，提高站段運(yùn)輸安全生產(chǎn)水平和運(yùn)輸調(diào)度指揮效率，在縮短貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間、壓縮貨車中時(shí)和停時(shí)、降低能源消耗等方面發(fā)揮重要作用，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。合并調(diào)度工種10個(gè)，實(shí)現(xiàn)一崗多人到一人多崗的轉(zhuǎn)變，可實(shí)現(xiàn)減少調(diào)度員70%，車站作業(yè)集中化可實(shí)現(xiàn)車站無人或者少人，減少車站作業(yè)人員80%。

（5）通過智能浩吉大腦平臺(tái)的應(yīng)用，可以減少數(shù)據(jù)治理人員，智能浩吉大腦平臺(tái)統(tǒng)一提供接入數(shù)據(jù)的匯集、治理功能，各業(yè)務(wù)部門無需再安排專門的技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)治理，預(yù)計(jì)可為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)減少數(shù)據(jù)治理人員1名。智能蒙華大腦平臺(tái)為接入的數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的后期維護(hù)服務(wù)，預(yù)計(jì)可為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)減少數(shù)據(jù)維護(hù)人員1名；智能蒙華大腦平臺(tái)提供統(tǒng)一的系統(tǒng)接口，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)無需再專門開發(fā)接口，也無需安排專門人員進(jìn)行接口維護(hù)，預(yù)計(jì)可為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)減少相關(guān)人員2名。綜上所述，智能蒙華大腦平臺(tái)預(yù)計(jì)可為每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)減少相關(guān)技術(shù)人員4名，可為智能蒙華9大應(yīng)用系統(tǒng)共減少人員36名。

六、結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的全面推廣，智能鐵路必將是鐵路發(fā)展的方向，因此，發(fā)展智能鐵路具有多方面的積極意義與巨大價(jià)值。本文通過“智能浩吉”系統(tǒng)的成功應(yīng)用，詳細(xì)闡述了智能重載鐵路的各系統(tǒng)框架，為智能重載鐵路的推廣起到了積極作用。