大数据及人工智能在轨道交通中的应用

摘要：近年来，我国的人工智能的发展迅速，当前以人工智能技术为核心的新一代信息技术在各行业中持续深入，并与传统信息化系统相结合，推进第四次智能化工业革命。智能化已经由原来的消费互联网向各个产业、工业互联扩散和普及。伴随我国城市化快速的发展进程，城市群和都市圈建设都迫切要求轨道交通来解决区域内高效快速大规模人员运输的问题，而全面深入的信息化、网络化、智能化的轨道交通系统无疑将是我国当前轨道交通建设的一个重要方面。

关键词：大数据；人工智能；轨道交通；应用 引言

随着轨道交通网络化建设规模不断扩大，为了提高生产作业效率及设备可靠性，基于设备在线监测技术和人工智能技术的应用，建立以设备管控为中心的全维度智能监控运维平台，成为城市轨道交通生产模式变革的大势所趋。通过分析城市轨道交通网络化运营条件下的供电系统运维现状，基于以需求为导向的原则，研究通过智能运维手段解决供电系统运维的途径，提出实现目标和智能运维的场景应用。

1轨道交通智慧化的现实需要

随着我国高速铁路网不断建成、既有客运线路的持续运行、近些年城际城轨的大规模建设，在轨道交通系统中陆续上线了各类信息化的管理系统，客观上对铁路系统内部高效信息传递，提高系统运作效率起到显著作用，但同时各类信息系统彼此之间不能连通、大量信息化孤岛不能贯通，持续引进的先进设备的网络接入和数据融合也显著滞后，这些问题够客观上阻碍了轨道交通系统进一步通过信息化调高系统效率。而以人工智能为核心的工业互联网技术从构建智能化的感知网络、虚拟化的信息硬件资源、平台化的业务和数据中台以及基于中台的轻量化的各类业务应用等，实现了整个轨道交通系统运行的“操作系统”。

2大数据及人工智能在轨道交通中的应用 2.1四类业务系统

智能运维平台包含全息感知、智能诊断、全生命周期管理、业务流程管控四类业务系统。通过“机器人+”系统所涵盖的巡检机器人、分布式监控、环境感知、状态监测四大核心模块，实现供电设备的全息感知。“机器人+”系统可以根据自动/手动生成的巡检工单自主规划巡检路线，开展供电设备的巡检工作，对变电所内设备、环境、安防状态进行实时在线监测及智能管控。“机器人+”系统确认故障后，运维人员现场通过远程语音连线与控制中心专家进行远程连线，及时解决现场疑难问题。基于云计算、大数据、人工智能等技术，根据设施设备的可靠性模型及实时监测结果，专家系统定期生成健康状态报告，研判潜在故障，发出预警信息，提出维护维修建议。以故障诊断结果为依据，分析故障、隐患及其变化趋势对关键设备、环境、消防、安防，甚至全站的影响，最终通过评分的方式反映健康度。基于采集数据的多维度分析，探索规律与趋势，并支持报表定制化导出以及维修前后的评估报告。

2.2螺栓松动检测系统

开发地铁车辆检测系统软件，将算法检测到的结果形成可视化结果，提供给到维护人员，实时监控运营车辆故障异常情况，为检修提供参考依据。同时数据将会更新到地铁运营中心的数据库。高速线阵相机的优点有以下的优点：非常适合测量场合，精度高，部署成本低，且在高强度使用场景中不易发生故障，在工业上应用较多。目前主要运用于检测连续的材料，部署在地铁站场入口两侧。调试镜头和光源直接影响数据质量，多次调试使数据的清晰度和亮度满足我们的要求，下面是我们的调试经验：线扫描系统，对光源和相机来说，有效的工作区域都是一个窄条。也就是保证光源照在这个最亮的窄条与相机芯片要完全平行，否则只能拍到相交叉的一个亮点。所以机械安装、调试是比较费工夫的。同时由于幅宽比较宽，对于线光源有两个特别的要求，就是均匀性和直线性。因为线光源不同位置的亮暗差异，会直接影响图象的亮度高低，这一点LED比卤素灯更好控制。出光部分的直线性，取决于LED发光角度的一致性、聚光透镜的直线性以及线光源外壳的直线性。

2.3人工智能技术在运输组织中的应用 1.

在轨道交通线网智能调度方面的应用。运用大数据、物联网、5G、云计算、服务器转换等新一代信息技术，基于我国现有的铁路调度系统构建资源池，实现各调度管理系统的数据信息的实时共享和高效的整合运用，解决铁路调度管理仍然存在数据获取较为滞后、结果缺乏准确性以及服务较差等问题；并从用户服务需求出发，在信息共享平台的应用层中进行各调度系统的业务设计，为各级运输部门的信息管理提供技术支持。确保数据信息在运输生产过程中能够有效的为铁路内外部用户提供实时业务信息。打造智能信息系统集成平台，形成线路和线网合一、日常运营指挥和应急处置合一的调度指挥中心与智能轨道交通线网运输组织辅助决策系统，进而分别实现将轨道交通的三层管控（线网指挥中心、线路控制中心和车站）优化为两层管控（运营指挥中心和车站），提高运营效率，增强综合调度（应急）指挥能力，确保我国铁路安全高效的运行。（2）在智慧车站方面的应用。智慧车站涵盖了设备管理、客运管理、生产计划监控、应急指挥及车站站务管理等功能。该系统启用后车站现场所有的生产、服务信息都将集中到车控室进行显示、分析和处理，指挥现场作业的命令亦将从车控室发送至车站各个岗位，有效地提升了车站乘客服务水平及综合管理能力。结合采用全自动运行系统的车站运营场景，设计智慧车站的功能，实现车站态势全感知、客运服务智能化和人员管控精细化，全面支持多职能队伍的建设，实现岗位复合和减员增效。有利于确定车站运营需求，定义车站管理内容，明确运营场景，并以车站各岗位作业内容为引导，转换车站智能化需求；有利于梳理现有的技术支持，如系统设备和大数据支撑，以及车站现有的工作流程、台账记录、岗位标准和预案文本等，并从车站运营管理、设备管理和人员管理智能化以及故障联动、消防联动、大客流应急联动需求进行梳理，进行人员布岗作业、信息流转和设备联动功能需求确定和系统配置。利用车站的综合监控及其子系统，新增辅助分析系统，对各类数据进行梳理和综合再建模，开发更加全面、智能的运维应用，可全面提高车站的运营效率及服务水平。

2.4电子软件应用

在智能交通的完善中，需要对交通数据进行采集、传输、存储、处理等操作，完善交通信息的管制可以更好的发现交通运输过程中的问题和缺陷，人工智能中的电子软件技术就能很好的对数据进行收集和分析，它主要是运用电子软件中的一些特殊算法和函数，包括相关分析、回归分析、聚类分析等等分析方法，对智能交通的交通数据信息进行分类、汇总和简单的预测，能够对短期的交通状况和交通路线进行预测。相关分析主要是针对交通系统中的人、车首先进行统计和分类，其次考虑到各种交通因素和情况与交通状况和运输情况是否相关和相关程度，可以通过相关程度的大小来控制因素从而控制交通状况和管控。回归分析和聚类分析则是相关分析的扩充，掌握各个时期的车流和人员的具体分布情况，便于进行交通规划和运营。

结语

当前我国高速铁路网已建成并在运行之中，以人工智能技术为核心的新一代信息技术在轨道系统中体系化的应用，将显著的提升整个系统的生产效率、降低整个系统运行成本，提升系统运行和服务质量。我们必须深刻认识到轨道交通系统中全系统、全体系的数字化、网络化、智能化是必要且迫切的，并且体系化、系统化的整体智能化所产生的效率提升也远比单个系统效率提升加总要大。

参考文献

[1]王志宏，杨震．人工智能技术研究及未来智能化信息服务体系的思考[J]．电信科学，2017，33(5):1-11．

[2]李鹏程.“城市轨道交通智慧警务”课程建设构想[J].铁道警察学院学报，2018，28（2）：122-124.