现代高速列车智能化技术及其发展趋势

周纪超　穆俊斌

摘要：文章介绍了现代高速列车的智能化技术，包括智能化网络监测保护、故障处理的自动化引导、智能化旅客信息服务系统、智能化运营控制、智能化维修技术，最后阐述了现代高速列车智能化的发展趋势。

关键词：现代高速列车；智能化技术；网络监测保护；故障处理；旅客信息服务系统；运营控制 文献标识码：A

中图分类号：TN929 文章编号：1009-2374（2015）23-0120-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.061

20世纪90年代以来，铁路在世界范围内再度全面振兴，高速铁路的发展就是其中最主要的标志之一。近代高速铁路核心的高速列车，在克服了高速带来的一系列技术难题之后，得到了迅猛发展。国际上高速列车的发展方向是在不断提高列车运行速度的同时，更加注重列车智能化的发展，现代高速列车的智能化是一项重要的技术指标，也是铁路现代化水平的重要体现。

在高速列车研制上，国内已经具备并引领高速列车研制的能力和水平。但列车要在高速下持久的运行，首先要解决安全问题，因此需要实时地掌握列车的运行状态，这可通过高速列车的智能化技术来实现。

1 智能化网络监测保护

1.1 智能化网络监测保护系统的特点

智能列车状态实时动态监测是用于高速列车安全评估、服役性能评估和可靠性评估的动态数据获取手段。具有以下显著特点：（1）具备车载感知网，包括物联网和传感网；（2）具备系统性更强、监测对象更多的动态数字化平台；（3）将动态数字化平台无缝植入高速列车，实现智能高速列车全寿命状态监测。

1.2 车载智能网络监测保护系统

高速列车车载智能网络的建立，实现了将传感网、物联网与列车控制网络的多网融合，形成了动态数字化平台，对列车运行状态、各关键部件进行实时、完备、准确的监测，形成了列车智能网络监测保护体系。其拓扑结构如图1所示。

2 故障处理的自动化引导

智能列车通过车载数据处理中心实现故障处理的自动化引导。

2.1 在智能列车上配备车载数据处理中心

车载数据处理中心采用贯穿全列的快速以太网，融合传感网、物联网、车载控制网等多个子网的信息，为智能列车提供数据整合、诊断评估、数据存储、数据传输等多项服务，能够实现更多重要部件的状态感知和信息标识。通过车载数据处理中心，智能列车能够综合监控牵引、制动、辅助电源、空调、高压、转向架等多个系统，并对监测数据进行存储、管理。对数据进行初步处理和分析，及时给出面向应用的各种结果及故障信息，为车上维护人员提供故障处理的自动化引导。车地网络汇聚系统实现列车与地面之间的数据交换，使地面专家实时掌握列车状态，并对车上维护人员进行故障处理指导。

2.2 对列车状态进行实时监控与预警

（1）状态显示及报警：对影响运行安全、乘客舒适度的状态进行显示；（2）数据分析：对实时数据进行分析，辨识列车运行异常情况；（3）异常预警：根据技术规范及安全标准对列车运行状况进行评估，对可能出现的异常情况进行预警及应急处理。

2.3 在智能化列车上配备车载人机界面

将设备状态参数的物理量及其变化过程映射到三维空间并显示，以三维可视化的方式代替部分传统方式展现列车状态，以便司机、随车机械师快速了解列车状态。依据报警条件及报警内容的不同，对于状态参数存在异常的设备，采用不同方式予以报警显示。实现基于嵌入式数据库的电子手册，建立了基于嵌入式的三维可视化平台，实现相关子系统、设备的功能、工作过程、性能参数、操作方法的展示。

3 智能列车旅客信息服务系统

为了向旅客提供及时、准确、周到、方便、个性化、多样化的信息服务，并以此提升旅客对铁路服务的信任度和满意度，各国的铁路运输企业十分重视面向旅客的信息服务工作，积极采用先进的技术手段和装备，建立智能列车旅客信息服务系统。

3.1 系统功能

智能列车旅客服务系统给旅客提供了更加方便快捷的服务，系统主要包括旅客信息服务和乘务管理服务两大部分，其功能结构如图2所示：

3.2 关键技术

（1）旅客服务资讯交互平台。实现多元服务信息的交互与融合技术，设计服务信息管理和检索机制，实现多元服务信息的灵活快速交互；研制面向乘客、乘务人员等不同用户、位于高速列车不同位置的旅客服务终端，便捷、直观地向旅客提供各种服务信息。（2）电子票务服务与出行决策支持。建立包含时刻表、列车运行动态等信息的地面支持系统，并将该系统与电子客票系统相连，实现旅客服务资讯交互平台与地面支持系统的双向互联技术，提供车载实时的电子票务服务和出行决策支持。（3）宽带互联网与移动通信网接入。实现列车在高速运行条件下宽带数据传输和数字语音信号传输的实时性与稳定性，建立车载互联网服务平台和移动通信网接入平台，为旅客定制列车娱乐、资讯、互联网接入以及移动通信等个性化服务。

4 智能化运营控制

全球范围内铁路服务需求的增加，给现有的铁路运输能力和基础设施带来前所未有的压力，然而日益老化的系统与传统的业务实践往往无法解决这些问题。美洲和欧洲的铁路运营部门，以及知名信息技术公司也正在积极推行新的智能化铁路运营方案，而中国具有相当大的新基础设施的增长优势，利用新兴技术的发展优势，跨越式开发当前铁路基础设施系统，通过建立地面数据处理中心获取整个铁路网的信息，实现列车的智能化运营控制。

4.1 地面数据处理中心的任务

地面数据处理中心是一个大型的综合数据处理平台，接收、处理、保存着全路智能列车的运行数据和地面运行环境的相关数据，为地面的实时监控、诊断评估、检修维护、管理决策、三维仿真等多项前台应用提供数据支撑。地面数据处理中心的主要任务有：（1）实现智能列车与地面的数据通信；（2）对列车的运行数据进行整合评估；（3）对大容量数据进行分布存储；（4）实现数据挖掘与并行计算；（5）为前台应用程序提供高效检索。endprint