铁路智能运输系统框架研究.
国外铁路智能运输系统研究现状及分析
第2 4卷, 第4 期2003年8月文章编号: 1001 4632 ( 2003) 04 0012 07---中国铁道科学CH INA RAIL WAY SCIENCEVol1 24 N o14August , 2003国外铁路智能运输系统研究现状及分析李平, 张莉艳, 杨峰雁, 贾利民100081)( 铁道科学研究院电子计算技术研究所, 北京摘要: 从运营管理、列车控制、安全、电子付费等多个角度对国外铁路智能运输系统的相关研究现状进行了分析, 并对日本最新提出的智能铁路系统的规划进行了全面追踪。
从系统的角度规划中国铁路智能运输系统的总体结构。
提出了以/ 高服务、高安全、高效率0 为核心, 以/ 先进的用户信息服务系统、铁路电子商务系统、多式联运系统、综合化的营运管理系统、先进的运输资源管理系统、智能化列车运行控制系统、智能化紧急事件救援与安全系统0 为基本组成的中国铁路智能运输系统的构想。
关键词: 铁路智能运输系统( RIT S) ; 智能技术; 智能交通系统( IT S) ; 综述中图分类号: U292142文献标识码: A1前言近年来随着人工智能技术、计算机及其相关技2 国外铁路在运营管理方面的研究现状鉴于运营管理是整个铁路运输系统的核心, 国外发达国家从铁路诞生之日起就一直进行这方面的研究和探索。
特别是高速铁路诞生之后对运营管理提出了更为严峻的挑战, 促使各时期的先进技术不断地融入到铁路运营管理中, 使得铁路运营管理的智能化、现代化程度不断提高。
其中尤以欧洲、美国、日本等国家的研究更为引人注目。
[ 1~ 7]211 欧洲铁路运输管理系统ERTMS 为建立全欧洲铁路网统一的铁路信号标准、保证各国列车在欧洲铁路网内的互通运营, 提高铁路运输管理水平, 欧洲共同体于1989 年12 月设立了欧洲铁路运输管理系统项目( European Rail T raff icM anagement System, 简称为ERT M S) 。
第3章+智能运输系统的体系框架
服务领域
服务
5、紧急时间 5.1 紧急事件通告与个人安全；5.2 紧急车辆管 管理 理 6、先进的车 6.1 纵向防撞；6.2 横向防撞;6.3交叉口防撞;6.4 辆安全系统 视野扩展;6.5安全准备6.6碰撞前措施实施;6.7自 动车辆控制 7、信息管理 7.1 存档数据管理 8、维护和建 8.1 维护和建设运营管理 设管理
3、我国智能运输系统体系框架
1999年由全国智能运输系统协调领导小组和办公 室负责组织实施我国智能运输系统体系框架的制定。 目前涉及到交通的政府部门较多，主要有： 铁道部（铁路）， 交通部（公路、水路）， 建设部（城市交通的规划、建设）， 民航总局（航空）， 公安部（城市交通的管理） 经过国内100多家单位努力，2003年出版《中国智 能运输系统体系框架》（第1版）；2005年出版 《中国智能运输系统体系框架》（第2版）
1. 2. 3. 4. 5.
1）用户服务 包括用户服务领域、用户服务和用户子服务 定义三个层次。 2003年出版《中国智能运输系统体系框架》 （第1版）包括8个服务领域，34项服务和 138项子服务。
2）逻辑框架 包括十个功能域 1. 交通管理与规划：TMP（Traffic Management and Planning） 2. 电子收费：EPS（Electronic Payment Service） 3. 出行者信息：TIS（Traveler Information System） 4. 车辆安全与辅助驾驶：VSDA（Vehicle Safety and Driving Assistance） 5. 紧急事件和安全：EM（Emergency and Security） 6. 运营管理：TOM（Transportation Operation Management） 7. 综合运输：IMT（Inter Model Transportion） 8. 自动公路：AHS（Automated Highway System） 9. 交通地理信息及定位技术平台：TGIPS（Transportation Geographic Information and Positioning System） 10. 评价：EVAL（Evaluate）
国家铁路智能运输系统工程技术研究中心
国家铁路智能运输系统工程技术研究中心（The Center of National Railway Intelligent Transportation System Engineering and Technology －RITSC）是国家科技部2000年批准组建的，组建期为三年，计划2002年要通过国家验收。
RITSC的目标是以国民经济发展与铁路科技进步为动力，以市场需求对技术和产品的要求为导向，针对铁路智能运输系统技术领域的重大关键技术问题，集中优势专业、人才和资金，持续不断的进行研究开发；加强技术创新，推进铁路运输装备智能自动化、运营管理信息化和智能化；加速铁路运输系统重大科技成果的工程化、产业化、规模化和标准化；实现科技成果转化生产力的跨越式发展。
使“国家铁路智能运输系统工程技术研究中心”成为铁路智能运输系统关键技术研究开发和系统创新集成基地，成为能在全行业起到技术辐射和产品推广作用的工程化和产业化基地，以及铁路智能运输系统的技术与应用人才的培养基地。
RITSC在国家科技部和铁道部的领导下，依托铁道科学研究院组建成立。
铁道科学研究院从87年起开始致力于铁路智能化技术研究和应用，已初步形成完整的铁路智能自动化和智能控制的理论和方法体系，RITS的研究开发也从单一设备或小系统逐步向综合系统发展。
在铁路安全、扩能、既有线提速、高速铁路关键技术、铁路智能控制与信息化技术等重大、综合、超前性的科研攻关中，取得了重大突破，己成为人才荟萃、设施精良、专业技术领先、综合优势突出的行业一流科研机构。
同时拥有亚洲唯一的环形铁道综合试验基地，为开展高速、重载、扩能和安全运输创造了十分优越的物质条件。
RITSC自组建以来，科技部、铁道部和铁科院共投资1600万元，8 重要会议活动2002年1月召开了"RITSC总体发展规划"研讨会2002年2月召开了院级研究讨论会2002年4月11日召开了“RITSC发展计划”讨论会，会议明确了RITSC的领导成员和组织机构，并对RITS项目部今后的工作进行了详细讨论。
铁路智能机务信息系统方案研究
铁路智能机务信息系统方案研究龚利【摘要】针对当前我国铁路机务信息化存在的全路发展不平衡、信息采集缺乏统一规划、各机务系统标准不一和未能实现高效的互通互联等问题,提出了铁路智能机务信息系统方案,并对系统总体框架和关键技术进行了阐述.铁路智能机务信息系统对各类机务系统的多种信息进行采集、传输和共享,统一数据格式和融合利用.系统综合平台以及多个业务子系统的建设与推广应用,显著提高了机务处置效率、节约了成本、提升安全风险管理水平,满足机车业务处理需求,提升了企业效益.【期刊名称】《铁路计算机应用》【年(卷),期】2019(028)009【总页数】5页(P40-44)【关键词】智能机务;机务信息化;总体框架【作者】龚利【作者单位】中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所, 北京100081【正文语种】中文【中图分类】U268.2;TP39铁路机务信息化已经在机车调度、运用安全、检修、整备、设备、验收等领域得到实现，铁路技术人员研发了许多机务应用系统，也积累了一定的技术和经验[1-2]，如各铁路局集团公司（简称：铁路局）机务段使用的机车整备信息管理系统，对整备流程实现了有效的监控，提高了机车运用效率。
但此类机务信息系统均未能实现全路层面的整体应用，系统间各自为战、互不联通、名称各异、标准不一，无法形成规模效应，导致了全路机务信息系统发展不平衡的现状[3]。
本文在中国国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）和铁路局层面建立机务信息集成交换平台，整合各机务系统，构建铁路智能机务信息系统。
1 系统数据架构智能机务信息系统数据架构可以分为5个层次，分别是数据采集层、数据传输层、数据共享层、数据分析层和数据应用层，如图1所示。
图1 智能机务信息系统数据架构图1.1 数据采集层按照信息采集规范性、系统操作易用性、人机交互友好性的原则，铁路智能机务信息系统应充分利用信息自动采集技术，通过各类传感器、摄像头、二维码、射频识别（RFID，Radio Frequncy Identification）、智能穿戴等技术手段实现对机车、关键零部件、作业者、生产设备等对象身份、状态和过程信息的采集、监测、识别和控制，以方便操作、提高效率，避免数据错误、遗漏和延迟等问题[4]。
铁道概论中的铁路运输智能化技术
铁道概论中的铁路运输智能化技术随着科技的不断进步和应用，智能化技术在各行各业都得到了广泛应用和发展。
铁路运输作为重要的交通方式之一，也不例外。
本文将探讨铁道概论中的铁路运输智能化技术，包括其定义、应用领域和未来发展趋势。
一、智能化技术在铁路运输中的定义智能化技术是指将计算机、信息、控制、传感、通信等新兴技术与传统工程技术相结合，实现系统的自动化、自主化、智能化的一种技术手段。
在铁路运输中，智能化技术主要用于提高运输系统的自动化程度、信息化程度和运输效率。
二、智能化技术在铁路运输中的应用领域1.列车调度系统智能化传统的列车调度主要依赖人工操作，容易出现人为差错和效率低下的情况。
而智能化技术可以将列车调度系统与车辆定位系统和交通控制系统相结合，实现列车运行时刻表的自动优化和调度。
通过运用智能算法和大数据分析，可以减少列车运行时间和能源消耗，提高路网运输能力。
2.车站智能化智能化技术可以在车站设置自助购票、自动检票和自动引导等设备，提高车站的运行效率和服务质量。
例如，旅客可以通过自助购票机自行购票、查询列车时刻表和座位信息，大大减少了排队等候的时间。
另外，智能安检设备和人脸识别技术也可以提高车站的安全性。
3.车辆智能化智能化技术可以应用于列车的自动控制和监测系统。
自动控制系统可以实现列车的自主驾驶，减少人为操作的风险。
监测系统可以实时监测列车的运行状态和设备状况，及时发现问题并进行维修和保养，提高列车的安全性和可靠性。
4.物流管理智能化铁路运输在物流领域发挥重要作用，智能化技术可以实现地面物流的数字化与自动化。
通过物联网技术，可以实时监测货物的运输情况和位置，并与物流管理系统相连接，实现货物的自动跟踪和管理。
这样可以提高物流的效率和准确性，降低物流成本。
三、铁路运输智能化技术的未来发展趋势1.人工智能技术的应用人工智能技术在铁路运输中的应用将更加广泛。
例如，通过人工智能算法，可以实现列车的智能调度和优化，预测运输需求，提高运输效率和安全性。
智慧轨道交通总体框架及信息技术标准架构的研究
智慧轨道交通总体框架及信息技术标准架构的研究Research on the Overall Framework and Information Technology Standard Architecture ofSmart Rail Transit王雨桐（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）WANG Yu-tong(China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.Ltd.,Beijing 102600,China)【摘要】通过阐述智慧城市及交通系统的概念，对智慧轨道交通的概念进行了分析；通过对轨道交通业务需求的研究，归结出了乘客出行、运行管控、设备运维三大应用场景；结合应用场景，推导出了基于全息感知的智慧轨道交通总体框架体系，并总结出了智慧轨道交通信息技术的标准架构。
【Abstract 】By elaborating the concepts of smart city and transportation system,this article leads to the analysis of the concept of smart railtransit.According to the needs of rail transit business,three application scenarios are constructed:the passenger travel,the vehicle operating management and control,the equipment operation and the maintenance.On account of the application scenario,the overall framework system of smart rail transit which based on holographic perception platform will be summarized,and draw a conclusion about the standard architecture of smart railtransitinformation technology.【关键词】智慧轨道交通；总体框架；标准架构【Keywords 】smart rail transit;overallframework;standard architecture【中图分类号】U29-39【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2022）01-0070-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.01.221【作者简介】王雨桐（1996~），女，内蒙古包头人，助理工程师，从事轨道交通通信设计与研究。
智能交通系统发展历史与主要研究内容
课程名称
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补充材料：智能交通系统的核心服务领域
2、先进的交通管理系统（ATMS） 这个系统有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系 统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，它将对道 路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境 进行实时的监视，根据收集到的信息，对交通进行控制， 如：信号灯、发布诱导信息、道路管制、事故处理与救 援等。 3、先进的公共交通系统（APTS） 这个系统的主要目的是改善公共交通的效率（包括：公 共汽车、地铁、轻轨交通、城郊铁路和城市间的长途公 共汽车），使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的 目标。
课程名称
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重点讲解
重点1：ITS的主要用户服务功能 出行中交通信息：出行和交通管理、交通需求管理、公 共交通运行、电子付款服务、商用车辆运行； 交通需求管理：出行前交通信息、汽车共乘和预约服务、 需求管理和运行 公共交通运行：公共交通管理、出行中公共交通管理、 随需求而定的公共交通管理、公共交通安全 电子付款服务与商用车辆运行：电子付款服务、商用车 辆电子通行、自动路边安全检查、车上安全监视、商用 车辆行政过程、危险物品事故处理、商用车辆管理 紧急处理：紧急通知和个人安全、紧急车辆管理 自动车辆控制和安全系统：纵向碰撞避免、横向碰撞避 免、道路交叉口碰撞避免、碰撞避免中的视力提高、安 全准备、碰撞前的紧急安排、自动公路系统
课程名称
3
1.1 智能运输系统(ITS)的产生与发展
1765年英国人詹姆士•瓦特总结前人的经验，研制出了世 界上第一台具有独立性的动力机械——蒸汽发动机。 1866年，奥托公司生产的“活塞式四冲程奥托内燃机” 使交通运输的发展又进入了一个新的阶段。 1885 -1889年，戴姆勒和他的助手制造了装有内燃机的4 轮实验汽车，标志着汽车运输时代的来临。
铁路智能运输系统ITS-R学习提纲
铁路智能运输系统ITS-R》课程学习提纲(2011-2012学年第1 学期
1、智能运输系统的产生与发展•智能运输系统的概念、地位和作用•智能运输系统(ITS 研究的内容及相关标准
2、智能运输系统的技术基础
•定位系统
•交通地理信息系统
•交通通信技术
•智能控制技术
3、铁路智能运输系统ITS-R
•ITS-R 的内涵及本质特征
•ITS-R 的结构模型
•ITS-R 的发展框架及核心技术
4、CBTC 与移动闭塞
•CBTC系统定义及相关标准
•移动闭塞系统原理
•移动闭塞关键技术5、铁路运输调度集中
系统CTC
•调度集中CTC 的发展现状
•分散自律原理及应用
•新一代分散自律调度集中系统组成原理6、铁路运输调度指挥系统TDCS •DCS系统发展目标
•TDCS系统网络结构
•TDCS系统功能及实现原理
7、欧洲列车运行控制系统ERTMS/ETCS •ERTMS/ETCS产生与发展
•ERTMS/ETCS各级功能
•ERTMS/ETCS的应用
8、中国的列车控制系统CTCS
•CTCS的定义及分级结构
•CTCS-2级系统工作原理及主要设备•CTCS-3级系统工作原理及主要设备9、ITS-R 的几种工程应用。
矿区铁路智能运输信息系统建设研究
台服务器处 于等待状 态 ， 当一 台服务器 出现故障后 ， 集
群管理 软件 自动把工作 服务 器切换到另外 一台服务器
｝收稿 日期 ：０ １一Ｏ ２ ２１ １— ４
作者 简介 ： 陶永宏 （ ９ ３ ， ， １７ 一）男 高级 工程师 ， 现任淄博 矿业集 团 铁运处 副处长兼 总工程师 ， 曾多次获省部级科技奖 。
工作站编制好 的调 车作业单 通过 以太网传 输到车地联 控地面工作站 后 ， 线传输到机车上 ， 无 便于调车计划 的
实 时下达 、 变更 ， 实现车站 、 机车之间的相互控制 。 ２ ４ 货 运 信 息系 统 ． 由车站咽喉 区车号 自动识 别器 、 作业 信息 系统 、 解 析软件及货运 终端 组成 货运信 息 与管理 系统 ， 车站 调 车作业情况 和进 出厂车辆 得 到 自动 获取 ， 并生 成编 组 顺序表 。同时 ， 列车编组 、 车站作业 （ 装 下转第 ９ ３页）
图 １ 智能运 输系统结构
２ 软 、 件配 置及 主要原 理 硬 ２ １ 中心服 务器 ．
主、 （ 备 热备） 台服务器 和一 台磁盘 阵列通 过集 两
群管理软件联 系起来 ， 作为 系统数 据库服务器 ， 中数 其 据存放 在磁 盘阵列上 ， 正常时只一 台服务 器工作 ， 另一
闯信号 时及时 给予提 醒 ， 防止 事故 发生。车 载黑 匣子 不仅 记录运行参数 和驾 驶室 录音 ， 可查 询司机 操 而且 作 的详 细过程和准 确 时间 ， 于分析 司机操作 技术 和 便 界定事故 责任 。车地 联控地面工作站从联锁 系统 获取 站场数据进行 逻辑运算处理 ， 将机车位置、 距信号机 距 离、 车列长度 等运算 结果 通过无 线 电台和 以太网分别 传输 给机 车和智 能调 车指挥 信息 系统。 同时， 班员 值
《智能运输系统概论》课程教学大纲
《智能运输系统概论》课程教学大纲课程编号：20331202总学时数：24总学分数：1.5课程性质：任意选修课适用专业：交通工程一、课程的任务和基本要求：本课程针对目前的交通问题以及智能运输系统的发展现状，向学生介绍智能运输系统的概念、起源、基础、体系构成以及目前的应用情况，使学生对智能运输系统有系统、全面的理解与认识。
通过该课程的学习，使学生掌握智能运输系统的概念；掌握智能运输系统的基础与体系的基本构成，了解智能运输系统中的相关技术方法；了解智能运输系统的应用领域与发展方向，并能为以后学生在智能运输领域的专业学习提供基础。
二、基本内容和要求：（一）智能运输系统(ITS)概述1.智能运输系统的概念及背景：系统的定义、内涵以及研究开发的背景；2.国内外研究ITS 的历程：介绍美、日、欧盟三大ITS研究基地的研究历程以及进展，介绍中国ITS研究现状；3.ITS的技术特点以及各技术之间的关系。
重点：ITS的基本概念、原理和方法。
难点：ITS内的相关技术与其子系统的关系理解。
（二）智能运输系统(ITS)基础（相关技术）1.交通信息采集与处理技术：交通信息概念、分类；介绍目前使用的主要的三大检测技术：环形线圈感应式检测、交通微波检测以及视频检测的原理、特点以及使用范围；2.通信技术：信号的概念；重点的通信技术：光纤通信、卫星通信、移动通信等技术的组成、特点以及应用；3.网络技术：计算机网路基础，其分类、特点、组成；网络拓扑结构；通信协议；局域网等，举例说明其在ITS中的应用；4.数据库技术：数据库系统概念、特点以及分类；重点介绍分布式数据库；实时数据库以及数据仓库的定义以及三者之间的区别；重点：各种技术的概念、原理、特点以及在ITS中的应用难点：各种技术的原理以及在ITS中的应用（三）智能运输系统(ITS)的框架体系1.体系框架的含义、意义以及功能：解释为什么要建立系统的体系框架；2.体系框架的组成部分；3.各国的研究进展：介绍其开发背景、方法以及步骤。
新一代轨道智能运输系统总体框架与关键技术
1 中国及世界轨道交通的发展趋势与需求预计到2050年全世界近75%的人口将居住在城镇，单个特大城市将延伸数百公里、拥有过亿人口，城市化进程不断加快将给已经紧张的城市基础设施带来更大压力。
此外，极端天气事件的发生频率和强度将进一步增加，气候变化、高强度风暴、海平面上升对轨道交通基础设施的设计、运行和维护带来巨大影响，增加了干扰和危害运输系统安全的风险。
全球温室气体排放需削减到现在的50％以内，碳排放需遵循更严格的规定和价格机制，应优先考虑更环保的轨道交通出行方式。
客流将以200％~300％速度增长，运费将以高达150％~250％速度增加，急需大运量、低成本的轨道交通系统解决方案，为不断增长的货物和旅客容量提供足够的运输能力。
综上所述，城市化和道路拥堵的增加、极端天气变化对交通安全的干扰、能源和环境友好的凸显，以及客货运输量的激增，决定了当前及未来一段时间内轨道交通将成为全球范围内交通发展的大趋势[1]。
中国轨道交通系统经过多年的发展已经取得了巨大的进步和关键性的突破。
到“十二五”末我国轨道交通总运营里程超过12万km，其中高速铁路达到1.6万km。
城市轨道交通总运营里程接近4 000 km。
高速动车组超过1 500列，地铁车辆超过1.8万辆。
这些种类繁多、规新一代轨道智能运输系统总体框架与关键技术贾利民：北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，教授，博士研究生导师，北京，100044秦 勇：北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，教授，博士研究生导师，北京，100044李 平：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，研究员，博士研究生导师，北京，100081摘 要：全面分析当前及未来一段时间内世界及中国轨道交通系统面临的发展需求，回顾铁路智能运输系统的研究历程，提出新一代轨道智能运输系统NG-RITS的定义及其具备的“系统集成化、业务一体化、运营管理与服务智能化、安全保障泛在化”内涵，以及“可测、可视、可控、可响应”4个核心特征，设计满足最新要求和集成最新技术的，由感知层、传输层、融合层、业务层构成的NG-RITS总体架构。
铁道科学研究院电子计算技术研究所2001年科技工作概况
好评 和初步认可 ，目前完成 了部分系统总体方案设计。
． ４还开展 了铁路 高速 移 动接Ａ创 新技 术 、工业 窖炉 多变量 该所 积极 学 习 国 内外先 进 的 、科 学 的 、规范 的 项 目管 １
． ５ 沪宁线安全监测控制信息网络技术方案设计和管理 ３ 统安全 、数据仓库理论 、智能决策工具运用等方面具有较 １ ． 《
强的综合技术优势 。
中心的研究 》是 “ 十五 ”期间铁路 重大科研 攻关项 目，
该所根据路 内外市场需求 ，结合本所优势 ，加强重大 建立全路行车安全信息网络对保证铁路运输安全具有特别重 系统总体方案建议书”得到上海有关领导的 项 目的研 发 力度 ，缩 短产 品化项 目的开 发 周期 ，不 断开 辟 要的意义 。“
对于一 个大 型的集成 网 络办公 系统 ， 应采取实 施 的方式 种 报 表 。并 提 供 对 历史 报 表 的查 询 以及 进 度 分 析 报 表 。
．４ ４ 既本 着先 易后 难 的原则 ， 选择 微机 应用基 础较好 的调度 系统 ４ ．系统的实施 该系统由我们和有关信息公司台作 ，经过近两个月的 作为突破 口首先进行尝试 。
４ ． 效据录人 ， ．３ ３ 修改
用 户在此模块 中录入 当前工程 的各项考 核指标及 需要 说 明 的 情 况 ，也 选 择 指 定 日期 后 ，录入 历 史 数 据 ． 已补 充
图２
完 整 的 工程 进 度数 据 。
４ ．报表 ．４ ３
４ 分步实施
随 时 汇 总考核 数据 。生 成快 报表 、施工 进 度 台帐等 九
４３ ．． １数据字典
（） １考核指标字典
ｆ ） 程 列 表 ２工 实 现 工 程 的 增 加 ， 删 除 ，修 改 功 能 。
智能运输系统体系框架研究
智能运输系统体系框架研究王笑京国家智能交通系统工程技术研究中心（北京西土城路8号，100088）摘要智能运输系统体系框架研究是智能运输系统开发和实施过程中首先进行的一步，本文从系统科学的发展过程和知识表达出发，根据智能运输系统的层次结构，分析了如何建立智能运输系统的体系框架及其作用。
最后对我国智能运输系统体系框架研究的初步成果做一简要介绍。
智能运输系统的出发点是充分利用现有交通基础设施资源和信息基础设施资源，提高交通基础设施的应用效率和交通运输的效率。
为实现这一目的，智能运输系统的规划和设计就必须使用新的方法，也就是系统在集成时必须考虑智能运输系统本身的特点，使用与其特点相适应的方法，智能运输系统的体系框架研究就是实现这一点的根本方法。
1．控制系统和智能系统的发展交通以及交通运输管理与控制系统的不断变化和进步，反映了人类社会和经济的进步，也反映了人类认识世界的不断深化和运用工具（包括硬件、软件和数学工具）的改进。
运输系统发展到智能运输系统，除原有运输科学中应用的技术外，大量应用的技术学科有：通信、控制、信息科学，所以我们是这样定义智能运输系统的：在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信等）之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术有效地集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的运输系统。
既然智能运输系统强调了智能二字，那么作为系统，我们应该从智能系统发展的历史角度看看智能运输系统。
综观控制科学的发展历史，将各个发展阶段有代表性的理论工作和研究对象的复杂性（含不确定性）联系起来，可用图1 [1]给出直观的表示和解释。
从图中可以看出控制科学发展的方向，当然，从中也可以领悟到智能运输系统应用控制技术的发展方向。
图1在控制系统向智能化发展的过程中，根据不同智能水平和不同复杂程度将智能系统表述成不同的层次，如图2 [2]所示。
从图中我们可以看出，智能化的发展是由数值计算向符号计算发展，处理的内容，由数值、数据向知识发展。
铁路智能运输系统构成及作用
铁路智能运输系统构成及作用北京交通大学交通运输学院摘要：本文总结了国内外铁路智能运输系统的研究进展，介绍了我国铁路智能运输系统的主要构成及其作用，通过对铁路智能运输系统构成及主要研究内容的分析，总结出了ITS的实际意义。
关键词：智能交通；铁路智能运输系统；构成；作用中图分类号：U29-39文献标志码：AComposition and Function of Railway IntelligentTransportation SystemSchool of Traffic and Transportation，Beijing JiaotongUniversity,Beijing,100044,ChinaAbstract: This paper summarizes the research progress of railway intelligent transportation systems, introduces the main components and their role in China's railway intelligent transportation systems, intelligent transportation system through the railway structure and main content of the analysis, summed up the practical significance of ITS.Keywords:Intelligent Transportation;RITS; Composition ; Function铁路作为服务于社会的一种公共运输形式，其始终不变的目的是安全、迅速、可靠、准确和经济地运送旅客和货物。
铁路作为社会的主导产业和新兴科学技术的推动者和体现者，在各国社会和经济发展中起着不可替代的作用。
智能铁路2.0体系框架及其应用研究
第43卷第1期2019年2月北 京 交 通 大 学 学 报J O U R N A L O FB E I J I N GJ I A O T O N G U N I V E R S I T YV o l .43N o .1F e b .2019文章编号:1673-0291(2019)01-0138-08D O I :10.11860/j.i s s n .1673-0291.2019.01.016智能铁路2.0体系框架及其应用研究秦 勇a ,b ,孙 璇a ,b ,马小平a ,b ,王铭铭a ,b ,贾利民a ,b ,唐 涛a ,c(北京交通大学a .轨道交通控制与安全国家重点实验室,b .交通运输学院,c .电子信息工程学院,北京100044)摘 要:面向智能铁路系统未来的发展需求与挑战,提出智能铁路2.0的发展目标㊁定义及技术体系框架.重点研究智能铁路2.0的逻辑㊁物理体系框架及关键技术,提出系统发展水平的评价指标及发展路线,并对我国现阶段智能铁路典型的应用研究进行介绍总结.关键词:智能铁路2.0;自主铁路运输系统;技术体系框架;评价指标;应用研究中图分类号:U 29-39 文献标志码:AR e s e a r c ho n t h e a r c h i t e c t u r e o f I n t e l l i g e n tR a i l w a y 2.0a n d i t s a p pl i c a t i o n s Q I N Y o n g a ,b ,S U N X u a n a ,b ,MA X i a o p i n g a ,b ,WA N G M i n g m i n g a ,b,J I AL i m i n a ,b ,T A N GT a oa ,c(a .S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fR a i lT r a f f i cC o n t r o l a n dS a f e t y ,b .S c h o o l o fT r a f f i c a n dT r a n s po r t a t i o n ,c .S c h o o l o fE l e c t r o n i c I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,B e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100044,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e d e v e l o p m e n t g o a l s ,d e f i n i t i o n a n d t e c h n i c a l a r c h i t e c t u r e o f I n t e l l i ge n t R a i l w a y 2.0a r e p u tf o r w a r d i nv i e wo f t h e f u t u r ed e v e l o p m e n tn e e d sa n dc h a l l e ng e so fR a i l w a yI n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m (R I T S ).F i r s t ,t h e l o g i c ,p h y s i c a l f r a m e w o r k a n d k e y t e c h n o l o -g i e s o f I n t e l l i g e n tR a i l w a y 2.0a r em a i n l y s t u d i e d .S e c o n d ,t h e e v a l u a t i o n i n d e xa n dd e v e l o pm e n t r o u t e o fR I T Sa r es u g g e s t e d .F i n a l l y ,t h et y p i c a la p p l i c a t i o n so f I n t e l l i g e n tR a i l w a y a t p r e s e n t s t a ge i nC h i n a a r e s u mm a r i z e d .K e yw o r d s :i n t e l l i g e n t r a i l w a y 2.0;r a i l w a y a u t o n o m o u s t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ;t e c h n i c a l a r c h i t e c -t u r e ;e v a l u a t i o n i n d e x ;t y p i c a l a p pl i c a t i o n s 收稿日期:2018-12-20基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2018J B Z 006)F o u n d a t i o n i t e m :F u n d a m e n t a lR e s e a r c hF u n d s f o rC e n t r a lU n i v e r i s i t i e s (2018J B Z 006)第一作者:秦勇(1971 ),男,江苏徐州人,教授,博士,博士生导师.研究方向为轨道交通主动安全保障与运输组织㊁智能交通系统.e m a i l:y q i n @b jt u .e d u .c n .引用格式:秦勇,孙璇,马小平,等.智能铁路2.0体系框架及其应用研究[J ].北京交通大学学报,2019,43(1):138-145.Q I N Y o n g ,S U N X u a n ,MA X i a o p i n g ,e t a l .R e s e a r c ho n t h e a r c h i t e c t u r e o f i n t e l l i g e n t r a i l w a y 2.0a n d i t s a p pl i c a t i o n s [J ].J o u r n a l o fB e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,2019,43(1):138-145.(i nC h i n e s e ) 近年来,随着我国社会经济的稳定增长,以高速铁路为代表的中国轨道交通系统得到快速发展.截至2017年底,全国铁路营业里程达到12.7万千米,其中高铁2.5万千米,占世界高铁总量的60%以上,四纵四横 的高速铁路骨干网已经全面建成.中国铁路在建设运营规模㊁装备制造交付能力㊁技术体系完整性和服务能力方面都位于世界先进行列,为我国建设小康社会和制造强国打下了坚实的基础.同样,随着全球经济一体化的发展,轨道交通愈来愈成为世界各国关键的交通骨干基础设施,新型城镇化㊁创新型国家和交通强国[1]已成为我国的发展战略,一带一路 倡议的作用将显著增强;这些都从国际和国家发展的层面对现代化㊁互联互通的轨道交通系统提出了新的要求.同时,轨道交通行业也面临着安全高效㊁快捷服务㊁低碳环保㊁可持续发展等一系列的挑战和竞争压力,迫切需要研究提出面向未来的发展模式㊁技术路径和关键技术,并进行有力实践.本文针对铁路系统在新技术的强大推动和塑造升级作用下的发展模式和路径创新问题,首次提出了智能铁路2.0定义及其逻辑框架㊁物理框架与关键技术,构建了智能铁路系统发展水平的评价指标体系,并通过典型应用研究展示了智能铁路2.0的先进性和可行性.1智能铁路发展概况面临着以上需求和挑战,国外发达铁路国家也在寻求新的发展途径,提升轨道交通的竞争力和发展水平,近年来轨道交通运输系统智能化已被普遍认可,成为发展方向.欧盟相关铁路组织相继提出了‘铁路发展路线2050:走向竞争㊁资源高效㊁智能化的轨道交通系统“‘铁路2050远景:欧洲流动性的支柱“,以及S h i f t2R a i l等新技术发展规划[2-4];日本政府及铁路技术研究院提出了‘国土大设计2050“‘铁路研究2020“以及C y b e r R a i l等发展研究计划[5-7];美国提出了‘超越交通2045“[8],其I B M公司发布了推动铁路行业技术发展的‘T h i n kb e y o n dt h e R a i l s:L e a d i n g i n2025“[9]等.这些发展规划都提出了更加智能㊁绿色㊁安全㊁可持续的轨道交通智能化发展理念,同时致力于实现智能化端到端的乘客和货物运输体验,侧重于利用新兴信息技术与多交通方式的协同,以提升个性化服务㊁实时决策㊁高适应性和及时响应等能力,保持未来铁路系统的竞争优势.我国学者也较早提出了铁路智能运输系统的定义与技术框架,并根据最新技术发展与需求变化,不断深化与优化系统的内涵与技术体系[10-11],以适应最新的发展要求.智能铁路的发展在新兴技术的驱动下是具有阶段性的,特别是先进的信息通信㊁人工智能㊁机器人㊁物联网㊁大数据以及新材料㊁新能源等新兴使能/赋能技术[12-13]对铁路系统的内部功能和外部形态具有巨大的塑造和变革甚至颠覆作用.从信息处理技术水平的角度出发,智能铁路具有3个发展阶段:初级阶段为数字铁路,即铁路数字化阶段;中级阶段为智能铁路1.0,即铁路网联化阶段;未来将进入智能铁路2.0,即铁路自主化阶段.智能铁路2.0的发展目标就是实现轨道交通系统的自主感知㊁自主学习㊁自主决策和自主控制,以低成本㊁低风险的方式,提供高效精准的位移服务.2智能铁路体系框架智能铁路2.0的定义是:充分利用先进的信息通信㊁人工智能㊁物联网㊁大数据㊁机器人等技术,以自主感知㊁自主学习㊁自主决策和自主控制为核心处理流程,在对设备设施优化管控的基础上,提供高效精准㊁个性化的位移服务,从而实现更加安全㊁高效㊁舒适㊁绿色的新一代铁路交通运输系统 自主铁路运输系统.2.1核心处理流程智能铁路的核心处理流程是自主感知㊁自主学习㊁自主决策和自主控制的闭环迭代过程,此过程是高度自主化的.自主感知是对铁路系统运行状态的全息主动获取,自主学习是将获取的信息转化形成知识,自主决策是形成优化的执行方案,自主控制是高度自动化的执行输出,通过长期的迭代过程,从而不断提升智能铁路系统的智能水平,其流程见图1.图1智能铁路2.0的核心处理流程F i g.1 K e yp r o c e s s f l o wo f I n t e l l i g e n tR a i l w a y2.02.2智能铁路系统从系统分析的角度来看,智能铁路是典型的信息物理系统(C y b e r-P h y s i c a l S y s t e m,C P S)[14],其物理系统包含基础设施㊁移动装备和运行环境等客观对象,信息系统包括信息感知㊁信息处理㊁信息决策和信息控制等过程.通过信息系统与物理系统的平行映射㊁虚拟操纵和迭代进化,形成铁路物理和信息空间的一体化集成与协同发展,其系统结构如图2所示.从复杂系统和信息学的角度来看,智能铁路是典型的耗散结构[15],其处在远离平衡态的自组织状态,通过智能化的核心处理过程,不断将信息数据转化为知识和决策以及自动化的过程,从而产生负熵流,使系统熵减少形成有序结构.智能铁路的智能化931第1期秦勇等:智能铁路2.0体系框架及其应用研究水平可以用信息熵H (U )=E I (-l o g pl )=ðKk =1p i lo g p i [16]来表达,信息熵越低代表着不确定性状态越少,知识的组织性和完整性越高,也就意味着智能化水平越高.图2 智能铁路C P S 系统结构F i g .2 C P Ss t r u c t u r e o f i n t e l l i g e n t r a i l w a y3 智能铁路技术框架基于智能铁路2.0定义和上述的内涵分析,其技术体系框架可用逻辑框架和物理框架来描述.3.1 逻辑框架逻辑框架主要描述为实现系统服务目标所必须提供的功能模块及各模块间交互的信息流和数据流.它是从功能实现的角度为智能铁路2.0系统提供一个通用的顶层框架,不涉及具体的实现技术及实施方案,主要包括物理层㊁状态感知层㊁信息融合层㊁智能分析层㊁协同服务层及系统目标层等,如图3所示.1)物理层:是指构成铁路系统的物理组成部分,包括沿线基础设施㊁车站㊁列车及运行环境等.2)状态感知层:是指采集获取沿线基础设施㊁列车㊁运行环境及客货服务对象等的状态数据,用于将物理组成部分进行数字化处理.3)信息融合层:通过网络融合和数据融合,将多元异构大数据进行高效传输㊁集中管理㊁有效组织和全息表达,为智能分析层提供准确㊁有效㊁完备的信息资源.4)智能分析层:基于有效信息,利用人工智能,进行知识的发现和挖掘,形成知识库,为业务优化提供核心的知识支撑.5)业务优化层:基于各类专业知识,利用优化模型,对设备设施管理㊁运输组织调度㊁安全应急管理进行最优化决策和执行,为智能铁路系统的服务对象提供最佳的内部功能支撑.6)协同服务层:基于业务优化层提供的内部功能,通过服务定制和无缝协同,为客货对象㊁管理者以及合作方等服务对象提供个性化㊁及时和舒适的位移服务.7)系统目标层:智能铁路2.0的目标是实现更加智能高效㊁安全可靠㊁优质服务及绿色环保的铁路运输系统.3.2 物理框架智能铁路是一个复杂系统工程,其物理框架描述了该系统的总体构成要素,主要包含智能化基础设施(线路㊁站场㊁车站等)㊁智能化移动装备㊁智能化信息平台㊁智能客货服务系统㊁智能运输管理系统和智能安全保障系统等,如图4所示.1)智能化基础设施:是智能铁路2.0系统运行的物理支撑,通过物联网实现铁路列车㊁线路㊁站场和车站的状态获取和泛在互联,并结合边缘计算等形成智能列车㊁智能线路㊁智能站场和智能车站等.2)智能化信息平台:是智能铁路2.0系统运行的处理核心,基于大数据㊁云计算及人工智能等,实现信息的智能化处理和知识发现.3)智能化运营管理:是智能铁路2.0系统运行的核心业务,在智能化信息平台的支撑下,实现智能客货服务㊁智能运输管理和智能安全保障等业务内容.基于以上功能实现和物理实现可以看出,智能铁路的发展需要关键核心技术的支撑,在不同的发41北 京 交 通 大 学 学 报 第43卷展阶段其核心技术也有所不同,因此需研究和关注相关的技术发展,形成关键技术体系,如图5所示.图3智能铁路2.0逻辑框架F i g.3 L o g i c f r a m e w o r ko f I n t e l l i g e n tR a i l w a y2.04系统评价指标体系在不同的发展阶段智能铁路其发展的水平不同,需对其进行科学评价,从而为智能铁路的建设规划提供科学依据.根据智能铁路的发展目标,提出了涵盖智能高效㊁安全可靠㊁优质服务和绿色环保等4个方面的评价指标,具体包括状态感知度㊁数据共享率㊁智能决策程度㊁运输密度㊁机车车辆利用率㊁铁路责任事故发生率㊁重大事件响应时间㊁安全预警能力㊁运输服务网覆盖率㊁服务正点率㊁乘客出行满意度㊁吨公里能耗和新能源渗透率,如图6所示.1)状态感知度:是指利用物联网/传感网等技术手段获取铁路系统运行状态的程度,具体指获取状态感知的铁路对象占铁路系统全部构成对象的百分比,铁路智能化程度越高,其状态感知度越高.2)数据共享率:是指铁路业务系统之间数据信息互联互通的程度,具体指系统间共享数据量占所有数据的百分比,铁路智能化程度越高,其数据共享141第1期秦勇等:智能铁路2.0体系框架及其应用研究图4 智能铁路2.0物理框架F i g .4 P h y s i c a l f r a m e w o r ko f I n t e l l i g e n tR a i l w a y 2.0图5 智能铁路2.0关键技术体系F i g .5 K e y t e c h n o l o g i e s o f I n t e l l i g e n tR a i l w a y 2.0率越高.3)智能决策程度:是指铁路系统进行决策执行的智能化程度,具体指采用人工智能或无人自动化方式进行决策执行的业务单元数量占全体业务单元数量的百分比,铁路智能化程度越高,其智能决策程度越高.4)运输密度:是指单位里程所完成的客运周转量或货物周转量,智能铁路发展阶段越高,其指标也越高.5)机车车辆利用率:是指每台机车车辆完成的客运周转量或货物周转量,智能铁路发展阶段越高,其指标也越高.6)运输服务网络覆盖率:是指铁路系统服务网络覆盖地区占铁路系统运输覆盖地区的百分比,铁路智能化阶段越高,其运输服务网络覆盖率越高.7)服务正点率:是指铁路正点运行次数占总行车次数的比值,铁路智能化程度越高,其服务正点率越高.241北 京 交 通 大 学 学 报 第43卷8)乘客出行满意度:是指乘客对铁路运输服务的可得性㊁便捷性㊁舒适性和安全性等方面的综合满意程度,铁路智能化程度越高,其乘客出行满意度越高.9)铁路责任事故发生率:是指在单位时间内铁路责任事故发生的数量,铁路智能化程度越高,其铁路责任事故发生率越小.图6智能铁路系统评价指标体系F i g.6 E v a l u a t i o n i n d e x e s o fR I T S10)重大事件响应时间:是指当铁路系统发生重大事件时关键应急处置资源的到位时间,铁路智能化程度越高,其重大事件响应时间越短.11)安全预警能力:是指铁路系统对自身安全态势判别的准确性和及时性,铁路智能化程度越高,安全预警能力越高.12)吨公里能耗:是指平均完成换算周转量所耗费的能源总量,铁路智能化程度越高,吨公里能耗越低.13)新能源渗透率:是指在铁路系统中运用清洁环保新能源的比例,铁路智能化程度越高,新能源渗透率越高.随着智能铁路系统的发展,智能铁路2.0阶段的各项指标都比1.0阶段的指标有质的提升,并且在人工智能等新兴技术能力倍增的情况下,其智能化发展速度愈来愈快,从而使铁路系统的功能和服务发生颠覆性的变化.5智能铁路2.0发展路线智能铁路的发展模式是在新兴技术的驱动下不断跨越式地发展达到新的里程碑,智能铁路的发展有3个里程碑的发展阶段,即数字铁路㊁智能铁路1.0㊁智能铁路2.0,其核心驱动技术是信息化技术,在信息处理程度上分别达到了数字化㊁网联化和自主化的程度,发展路线如图7所示.图7智能铁路发展路线F i g.7 D e v e l o p m e n t r o u t e o f i n t e l l i g e n t r a i l w a y6智能铁路应用研究随着铁路智能化的发展,我国在智能列车㊁智能基础设施㊁智能运输组织㊁智能安全保障和智能客货服务等领域都取得了不少进展.以下主要介绍笔者所在的团队近年来在智能铁路相关应用研究领域取得的部分成果与进展.6.1列车在途智能安全监控预警关键技术列车运行安全是轨道交通运营安全的核心和第一要务,特别是随着列车速度的提高㊁运行工况的多变以及服役时间的增加,列车健康服役状态呈现快速㊁非线性及随机不确定性复杂变化的特点,迫切需要利用传感网㊁大数据及人工智能的理论方法,解决其服役状态高灵敏实时检测与精确诊断预警的技术难题.课题组提出了基于纳米摩擦发电原理的振动加速度高精度测量分析模型方法,可实现3500m V/g341第1期秦勇等:智能铁路2.0体系框架及其应用研究的测量精度,比传统压电传感器的灵敏度提高10倍以上,为研制列车高灵敏复合传感器提供了理论支撑[17];提出了基于多尺度信号处理与机器学习方法融合的早期故障诊断模型,可有效处理包含冲击噪声在内的非高斯噪声干扰,诊断准确率在高信噪比-16d B条件下仍能达到92%以上,比传统方法提高近20%[18];构建了基于模糊安全域分析的列车安全大数据分析挖掘方法,实现了基于数据驱动的列车安全状态自动提取划分,并在此基础上建立了基于马尔可夫的关键部件寿命预测分析方法,实现了列车实时高精度的风险预测预警.基于以上方法,研制出列车在途安全监控预警成套设备,并应用到我国C R H380和城轨列车上,取得了较好的应用效果.6.2复杂路网运营风险评估与智能调度技术我国高速铁路线网规模目前已位居世界第一位,高速列车群具有规模大㊁速度快㊁密度大㊁交路长以及跨越多个不同气候带和地质环境复杂等特点,易受各种干扰因素和突发事件的影响,造成严重晚点和大面积行车秩序紊乱,高效调度指挥难度大,迫切需要利用人工智能㊁最优化方法对高风险突发事件下的大规模高速列车群调度指挥进行智能决策处理.课题组提出了基于复杂网络和不确定性群决策的路网复杂系统运营风险分析模型,可准确判别分析轨道交通路网运营实时风险,比经典的V I K O R 方法排序精确度提高20%以上[19];研究提出了基于S w i t c h i n g M a x-P l u s S y s t e m(S M P S)方法的突发事件路网影响与晚点预测模型,实现了高速列车运行潜在冲突的精确预测[20];提出了基于冲突风险和晚点分析的高速列车群多目标混合智能调度优化方法,其计算效率比传统多目标优化算法提高了30%,为现场实时应用提供了理论支撑.以上方法与我国新一代高铁智能调度指挥系统和城轨路网应急指挥管理系统进行了密切结合,取得了较好的应用效果.6.3列车运行环境智能安全感知技术随着列车速度的提高,运行线路及周边环境对列车运行安全的影响愈加密切,传统的轨检车及人工巡线检测方式已无法满足全方位的运行环境智能安全感知问题.课题组通过研究,提出了基于无人机视觉检测的铁路基础设施病害智能提取辨识技术,可实现钢轨表面缺陷㊁扣件缺失/损坏㊁轨枕裂纹以及桥梁钢架结构损失/损坏等的智能检测,准确率达到了90%以上[21],同时还可实现对沿线地形地貌异常变化㊁违章建筑等潜在风险的准确识别;建立了基于沿线综合视频的铁路周界视频监控大数据库,并提出了基于深度卷积网络的铁路沿线视频增强与目标检测方法,在图像去雾以及线路入侵行为检测方面取得了较好的效果.在以上多源视频数据融合的基础上,形成了全新的铁路空地一体化视频智能安全感知技术框架体系.7结论智能铁路是铁路系统发展的未来,本研究面向智能铁路发展的过程,首次提出了智能铁路2.0定义及其技术体系框架,并对其关键核心技术㊁评价指标和发展路线进行了阐述,最后介绍了智能铁路的部分典型应用研究进展.本研究将有助于该领域对智能铁路的内涵㊁构成和发展方向形成统一的理解,在此基础上不断深入地探究相关的基础理论㊁核心算法㊁关键技术及应用系统,为最终智能铁路2.0的实现打下坚实的基础.参考文献(R e f e r e n c e s):[1]交通运输部.奋力从交通大国向交通强国迈进[E B/O L].(2017-10-18)[2018-09-20].h t t p://w w w.g o v.c n/ z h u a n t i/2017-10/18/c o n t e n t_5232641.h t m.M i n i s t r y o ft r a n s p o r t.s t r i v i n g t o b u i l d C h i n ai n t o a c o u n t r y w i t hs t r o n 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铁路智能交通运输系统(ITS—R)在铁路自然灾害预警系统的相关研究
铁路智能交通运输系统（ITS—R）在铁路自然灾害预警系统的相关研究作者：贾昆鹏来源：《科技与企业》2013年第15期【摘要】日本、欧美国家发达的交通道路网无法满足社会经济的高速发展，为了促进城市交通环境的改善，智能交通运输系统在这种形势下产生并逐渐发展完善，在各国的交通运输系统中得到了广泛的应用。
本文从铁路出发，针对铁路运输中频发的自然灾害现象，探讨如何将铁路智能交通运输系统更好的运用于铁路自然灾害的预警系统中，尽量避免自然灾害或是减少灾害带来的伤害。
【关键词】铁路智能交通运输系统；预警系统；自然灾害早在20世纪60年代，日本、美国、欧洲各国就开始了智能交通运输系统的研究。
智能交通运输系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
它可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率。
1、铁路自然灾害现象分析铁路是我国国民经济的重要组成部分，同时也是我国交通工具中最为普遍的一种。
铁路的建设里程预计2020年将达到11万千米，到时候，铁路将会成为我国加强各省市之间联系最为主要的交通工具。
铁路与自然环境是息息相关的，而我国由于地域广阔，各个地区的气候差别大，还有最主要的是地质和地壳活动，导致我国铁路的自然灾害频发，灾情严重。
每年在铁路自然灾害方面的损失巨大，每年都会带来很大的财产损失和人员伤亡。
路基是铁路中最重要的组成部分，占铁路全路总长的90%以上，而自然灾害发生得最多的区域就是路基，另外铁路附属设施中一些涵洞、隧道、战场也会受到一定的损害。
据调查，我国铁路受灾路基的长度已达到1万千米。
我国的铁路自然灾害有以下几种：地震灾害。
我国是一个地震频发的国家，严重地震发生时就会造成铁路路基的损毁、铁轨的扭曲等。
1976年的唐山大地震就给铁路造成了很严重的后果。
国标《智能运输系统 电子收费系统框架模型》的研究与制定
１ 任务来 源
术 委员 会 于 ２ ０ 年 成 立 了“ 网 ０４ 联
意 见 单 位 包 括 政 府 机 关 、研 究
随着我 国公路收费网络的不
断拓 展 ．路 段 间主线 收费 站渐 渐
多 了起 来 ，造成 了多 次缴 费 、收
电子收费工作组” ，并于当年对
全 国智 能运 输 系统标 准技术 委员
维普资讯
Ｃ ＯＭＭＵＮＣＡ Ｉ Ｉ ＴＯＮＳＳ Ａ Ｔ ＮＤＡ Ｉ ＴＯＮ ＲＤＺＡ Ｉ
成 员 或通讯 委员 。编 制组 根据 专
理实体 实 现 。标 准应 规定各 个 实 体 间 的关 系 及 功 能 ， 为 方 便 描 述 ，标 准 可 采 用 统 一 建 模 语 言 （ ＭＬ 进 行描 述 ，包括使 用 用例 Ｕ ） 图和类 图等 。
此 ，我 们认 为在 Ｅ Ｃ Ｔ 系统 中 的支
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年５ 份形 成 了送 审稿 。ＩＳ 月 Ｔ 标委 会 于２ ０ 年 ４ 份 召开 了针 对 该 ０５ 月
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会确认 归 １的 国家标准 计划 项 目 ３
所、路桥业主、技术应用企业单 ｌ
位 ，具 有广 泛性 和代表性 。具体
智能铁路
产生原因
1.1 ITS与多式联运智能运输系统的关系
日本的ITS早期叫道路和交通智能社会(VERTIS)，2001年6月正式改名为ITS。尽管以新干线为标志的日本铁 路事业发展已处于世界领先地位，但当把日本铁路系统做为一个ITS系统考虑时，很明显就发现存在以下问题： 如采用过时的商业模式等。铁路系统提供的信息也不是实时的，并且缺乏统一的标准。此外，日本的铁路也不能 满足多式联运乘客日益提高的可持续流动性的交通需求。因此，日本铁路技术研究所致力于发展一个符合21世纪 要求的新型铁路系统概念。CyberRail就是满足了以上需求目的的系统。CyberRail并不一定是运输领域最具发 展优先权的，但应作为铁路系统发展的一个参考模型，并从ITS的角度建立起一个通用的标准或框架。
丹麦铁路服务公司
丹麦铁路服务公司正在使用的一个无线平台。据DSB开发经理Nils Feldthus介绍，这是“一款涵盖数据库、 Java机、通信、门户和设备管理的全面的解决方案，”可以由此简化整个流程。在对外服务中，该系统可以提供 列车时刻信息，记录乘客人数，并使用信用卡的支付方式售票。
中国现状
1.2商业模式的改变运输发展的趋势是实现门到门稳定、高效、安全的运输。理想的交通方式应该是借助信 息的发展使得乘客的出门计划可通过一个"助手"自动实现计划的安排和调整，实现无接缝无障碍的运输。而 CyberRail系统可作为乘客的助手，借助IT技术，帮助乘客实现以上功能。因此，传统的车站功能将不再重要。 新的车站功能作为一个电脑空间和真实空间的连接点而诞生。这意味着铁路运输Βιβλιοθήκη 业模式将发生重大改变。面临问题
有关专家也指出，中国铁路信息化建设虽然取得了很大成绩，但还存在着不少问题，主要体现在以下几个方 面：首先，由于通信建设滞后，络及信息安全工作薄弱，信息传输通道拥挤、堵塞现象仍然时有发生。其次， “信息孤岛”仍然存在：信息系统没有构成有机整体，大多各自独立，信息资源难以共享，综合应用难以展开， 从而影响了整体效益的发挥。
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铁路智能运输系统框架研究
马赫
（西南交通大学交通运输与物流学院四川成都 610031）
摘要：通过对国外铁路智能系统的发展概况的介绍，以及对中国铁路智能系统的现状分析，在此基础上提出中国铁路智能系统的组成建议。
关键词：铁路；铁路智能运输系统；信息系统
中图分类号：U2 文献标识码： A 文章编号：
随着社会和经济的快速发展对铁路运输不断增长的需求，给现有的铁路运输能力和基础设施带来前所未有的压力，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。
通过积极采用信息技术、传感技术、智能决策及控制技术等现代科学技术与铁路运输系统有机地融为一体，实现新一代铁路运输系统——铁路智能系统。
制定铁路智能系统框架就是为了明确铁路智能系统的结构，避免各个子系统在研究开发过程中出现重复、不匹配等问题，是研究智能铁路系统的基础。
日本、美国等发达国家对此已做了大量研究，并取得一定的成果，中国可在结合国情的基础上加以借鉴，构建技术先进、结构合理、功能完善、管理科学、经济适用、安全可靠、具有中国特色的铁路智能系统。
1. 国外铁路智能系统简介
日本铁路技术研究的新一代铁路智能运输系统CyberRail （数字铁路系统）主要服务于旅客，通过提供强大的信息提供及分析决策实现铁路与其他运输方式无缝衔接。
主要包括用户导航及多式联运信息提供、运输规划和调整、智能列车控制、铁路信息发布及交换四个部分。
欧洲铁路研发使用的ERTMS 系统（欧洲列车运行管理系统）由ETCS （欧洲列车控制系统）、GSM-R （铁路专用全球移动通信系统）和ETMS （欧洲运输管
理系统）三子系统。
ERTMS 系统有确保列车的运营安全和线路车辆的优化配置两个主要功能。
美国联邦铁路局研究智能铁路系统（IRS ）主要包括数字数据通信网、差分GPS 系统、主动列车控制系统、能源管理系统、智能气象系统、智能化平交道口
系统、战术规划系统、战略规划系统、调车场管理系统、机车运用计划系统、乘务员运用计划系统、效益管理系统、紧急情况报警系统、旅客咨询系统【3】。
2中国铁路智能现状
目前我国已投入使用的铁路信息系统包括铁路运输管理信息系统 (TMIS 、列车调度指挥系统(TDCS、铁路列车运行控制系统(CTCS、计划调度管理系统（OPMS ）、行车组织策划系统（TOPS ）、车号自动识别系统（ATIS ）、机车信号系统（LBS ）、列车超速防护系统（ATP ）、编组站综合自动化系统(CIPS、铁路客票发售与预订系统(TRS、铁路办公信息系统(OMIS、数字移动通信系统(GSM-R等系统。
我国现使用的铁路信息系统大多为运输组织领域的应用系统，在人性化客货服务系统、智能化紧急救援与安全系统、各个子系统间互联互通方面与国外差距较大。
3中国铁路智能系统框架构成建议
根据国内外铁路智能系统的发展模式分析，建议中国铁路智能系统建设采取先整体后局部的模式开发，即先构建铁路智能框架，再具体开发对应的应用程序。
这种开发模式可进行系统分析和设计，避免了开发过程中的混乱模式。
通过研究日本CyberRail 和美国IRS 这两个系统体系框架以及欧洲的ERTMS 系统，并结合我国铁路现状，分析我国智能铁路系统框架主要由公共基础平台、电子商务系统、运输组织系统、实时监测系统、设备及基础设施管理系统、智能办公系统、安全信息系统以及决策支持系统8个部分组成。
(1公共基础平台:旨在构建完善的铁路信息传输通信网络，实现铁路智能各子系统之间信息的交换及共享，发挥信息化整体效益。
主要包括通信网络、信息共享、公共基础信息、信息安全保障、铁路门户五个部分【5】。
(2电子商务系统:旨在充分发挥铁路运输的优势，与客户进行信息交流和互动式服务，提升铁路的市场竞争力。
由客运方面的旅客服务系统、客票发售及预订管理系统、自动售检票系统、车站导向指示系统五个部分；及货运方面的货运服务系统、多式联运信息系统两个部分。
(3运输组织系统:主要为铁路运输的调度指挥、生产作业部门服务，旨在实现运输组织智能化，保障运输安全，提升运输生产效率。
主要包括前面提到的现已投入使用的TMIS 、TDCS 、OPMS 、CTCS 、CIPS 、LBS 、ATIS 、ATP 、TOPS 系统，还应该包括铁路工作人员用于管理的旅客运输管理系统、货物运输管理系统等系统。
(4实时监测系统:通过收集声音、动静态图像信息为其他信息提供服务。
包括线路监测系统、桥隧监测系统、信号监测系统、电网监测系统、机车车辆监测及定位追踪系统、车站监测系统、气象地质监测系统等系统组成。
(5设备及基础设施管理系统:通过实时监控系统提供移动及固定设备的信息，协助发现潜在危机。
除此之外，该系统还负责移动及固定设备的检修维护管理工作。
主要包括车辆管理信息系统、机务管理信息系统、工务管理信息系统、电务管理信息系统等系统，这些系统主要为车辆段、机务段、工务段、电务段等部门服务。
(6智能办公系统:旨在提高工作效率，实现办公自动化，主要包括办公信息系统、财务管理信息系统、人力资源管理信息系统、统计分析系统等系统。
(7安全信息系统:主要包括铁路运营安全系统及信息网络安全两部分。
铁路运营安全系统还应包括应急救援指挥系统、事故统计分析系统等系统。
(8决策支持系统:旨在辅助工作人员进行决策分析。
主要包括客运营销辅助决策支持系统、货运营销辅助决策支持系统、安全信息分析及应急救援决策支持系统、线路规划决策支持系统、运输组织优化决策支持系统、机务及乘务工作人员运用计划决策支持系统等系统组成。
4. 结束语
作为未来铁路运输发展的必然趋势，铁路智能系统随着科技的进步也在不断发展，越来越多的先进技术将被注入铁路智能系统中。
例如现在有学者在研究“北斗”卫星导航系统在铁路智能运输系统中的应用，RFID 技术在铁路集装箱堆场进出口的应用，远程传感技术自动检测轴温并报警等前沿技术与铁路智能系统的结合。
因此，铁路智能系统的框架制定就是为了给工程实践以有效的理论指导，
协调各方面的先进技术，以免造成缺乏规划、建设混乱的局面，更好的引进各方先进技术与铁路智能系统相融合。
参考文献：
【1】贾利民, 日本铁路智能运输系统的建设与发展, 世界轨道交通,2004-2
【2】贾利民, 李平. 铁路智能运输系统——体系框架与标准体系, 中国铁道出版社,2004,08:16~17
【3】李平, 杨峰雁, 张莉艳, 贾利民. 关于中国铁路智能运输系统的研究,2005年中国智能自动化会议论文集,2005
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