【架构】智能高速铁路体系架构

微信扫码，打开到小程序

智能高速铁路体系架构 1 高速铁路智能总体架构 2 智能高速铁路技术体系 3 智能高速铁路数据体系 4 智能高速铁路标准体系 目录 第一节 高速铁路智能总体架构 更加 方便快捷 全面感知 科学决策 泛在互联 主动学习 融合处理 经济高效 更加 节 能环保 第一节 高速铁路智能总体架构 智能高铁的定义与内涵 智能高速铁路 (Intelligent High-speed Railway,IHSR) 是广泛应用云计算、大 数据、物联网、移动互联、人工智能、北 斗导航、 BIM 、 5G 等新一代信息技术， 综合高效利用资源，实现高速铁路移动 装 备、固定基础设施及内外部环境间的 全面 感知、泛在互联、融合处理、主动 学习和 科学决策，实现全生命期一体化 管理的新 一代高速铁路系统。 更加 安全可靠 更加 温馨舒适 更加 工程建造 设施设备 运输组织 安全监管 旅客 合作伙伴 其他交通行业 第一节 高速铁路智能总体架构 智能高速铁路需求分析 业务用户需求分析 服务用户需求分析 用户主体 对智能高速铁路的需求 R1.1 出行前，根据出行需求得到精准、智能、门到门全行程规划和三维出行体验、定制化延伸服务等 R1.2 可基于行程规划采取互联网、窗口、代销点、移动终端等多种方式，全时段、多语言地进行购票、退票、改签等操作 R1.3 购票后，需要能够及时接收到与行程相关的信息服务，如天气、列车出发时刻、检票口、候车站台、目的地住宿、沿途 餐饮等 R1.4 出发前，可基于确定行程得到门到站的多种交通方式推荐、预订等服务 R1.5 进站时，可通过生物特征识别、视频图像识别、二维码扫描等技术实现快速无感进站 R1.6 候车时，可得到站内外导航、自助式客服、行李托运等服务，并能享受高速上网、商务办公、视频会商等服务，以及站 台信息、座位信息、列车运行动态信息推送等服务 R1.7 乘车中，可享受高速上网、刷脸验票、高清视频会商、消费娱乐、移动办公等服务，以及景点、酒店、餐饮等延伸服务 的实景式体验和高速铁路沿线风光沉浸式浏览 R1.8 突发事件情况下可获得行程调整、列车动态、突发事件进展等信息 R1.9 换乘时，可实时获得枢纽内其他交通方式动态信息，根据全流程准确明晰引导实现快速换乘 R1.10 出站后，可获得无感式刷脸出站，站外一体化地图导航等服务，以及车站到目的地的最后一公里出行规划建议，实现与 出租、公交、地铁等的综合交通出行服务 第一节 高速铁路智能总体架构 以旅客需求分析为例 智能高速铁路总体架构和构建原则 1. 智能高速铁路是在我国铁路既有信息化建设基础上发展起来的，研究智能高速铁路体系架构对 于引导我国智能高速铁路规划和建设，提高既有各类资源的利用率，避免重复研究和开发具有重要 意 义 。 2. 智能高速铁路体系架构定义了中国智能高速铁路的建设范围和发展蓝图，确立了技术体系、 数 据体系和标准体系，为智能高速铁路发展战略和技术路线图的制定等提供指导。 3. 智能高速铁路体系架构明确了标准体系构成和核心标准要素集，为智能高速铁路相关标准的研 究和制定提供了重要依据和指导，有利于确保标准的完备性、唯一性和一致性。 4. 智能高速铁路体系架构为智能高速铁路的设计、研发、试验和实施等提供了一个指导性文件， 便于统一认识和系统协同，保证智能高速铁路的兼容性、可控性、可互操作性，提高智能高速铁路 建设在时间、空间上的一致性和灵活性。 第一节 高速铁路智能总体架构 智能装备 智能运营 多维报表 交互分析 机器学习 数据可视化 智能高速铁路是一个涵盖多专业、多领域、多项新技术的复杂信息物理系统，其智能化的核心是数据驱动。依 据数据的采集、传输、存储、分析、应用流程，智能高速铁路自底向上可划分为智能感知层、智能传输层、数 据资源层、智能决策层、智能应用层。 智能建造 数据挖掘 战略决策 运输生产 光传输 蓝牙 传感网 / 物联网 RFID 智能应用层 智能决策层 数据资源层 智 能 传 输 层 智能感知层 第一节 高速铁路智能总体架构 近距离无 线通信 GIS/ 遥感 遥测 Zigbee 激光测量 卫星通信 视频监控 IPV6 红外监测 Wi-Fi GPS/BDS 经营开发 资源管理 建设管理 综合协同 社会数据 数据服务 平台 智能感知层 智能感知层的作用是识别物体并采集信息，即通过传感网、物联网等多种手段，自动获取高速铁路行车状态、设 备健康状况、自然环境条件等信息，全方位洞察整个智能高速铁路系统的运行情况，为上层的精细化管理提供支撑。 信息采集设备主要包括传感网、物联网、 GPS/BDS 、 综合视频、红外监测等。 智能传输层 智能传输层是联结智能高速铁路各组成要素的纽带。智能传输层的作用是将感知层采集到的信息，通过各种网络技 术进行汇集、整合，以供进一步的智能分析及利用。智能传输层采用的主要技术包括铁路信息网络的 IPV6 技 术 、 Wi- Fi 网络、 5G/6G 网络等。 数据资源层 数据资源层是智能高速铁路智慧产生的源泉， 一切智慧及决策皆来源于数据。数据资源层从下到上分为两个部分： 最底层为数据服务平台，主要提供基础数据管理、数据集成、数据共享、大数据存储与分析等能力；最上层为数据资 源，全面整合铁路战略决策、运输生产、经营开发、资源管理、建设管理、综合协同、社会数据等领域的信息资源。 智能决策层 智能决策层是智能高速铁路的大脑，将数据资源层的各类数据，通过智能技术进行分析，将数据转化为知识，并 快速准确地提供报表、仪表盘、 3D 等可视化方式进行全局展示，辅助智能高速铁路业务经营决策。智能决策层采用 的主要技术包括大数据技术、机器学习技术、交互学习技术、可视化技术等。 智能应用层 智能应用层充分体现了智能高速铁路的能动性，对智能高速铁路系统进行仿真、完善、优化。智能应用层是智能化 与高速铁路业务分工的深度融合，形成各业务领域的智能化子系统。根据智能高速铁路丰富的内涵，智能应用层主要 由智能建造、智能装备、智能运营三部分组成。 第一节 高速铁路智能总体架构 智能高速铁路技术体系框架 (IHSR-TSF) 智能建造 (IB) 智能装备 (IE) 智能运营 (10) 驱动 指导 智能高速铁路数据体系框架 (IHSR-DSF) 数据汇集 存储分析 应用展示 智能高速铁路技术体系框架 (IHSR-SSF) 通用基础与管理标准 智能高速铁路应用标准 平台及支撑技术标准 架构层次 数据架构 技术框架 标准框架 第一节 高速铁路智能总体架构 指导 支撑 反馈 支撑 智能高速铁路体系架构 (IHSR- SA) 第二节 智能高速铁路技术体系 体化智 能勘测 地理地质 信息智能 挖掘 地理地质 一体化信 息集成 智能选线 三维集成 设计 工程数字 化交付与 智能审核 隧遵钻爆 轨道板自 动精调 路基智能 填筑 梁灌注无 _ 人化 智能轨道 板 ( 枕 ) 智能梁场 客站智能 _ 施工 综合交通 体系施工 协同 电气化 工程智能一 施工 通信工程 _ 智能施工 信号工程 _ 智能施工厂 信息化 工程智能 施工 数字孪生模 型设计交付一 及施工转化 数字工程认 _ 证评价 基于 400km/h 的高速动车组技 术平台 时间确定性以太 网控制 动车组自适应智 _ 能运行 基于 PHM 的预 测性维修 基于虚拟列车的 动车组关键系统 - 仿真 面向 400km/h 及以上 高铁基础 设施运维 智能 检测设备 动车组 GoA3 级 正线自动 驾驶 动车段 ( 所 ) 自 动驾驶 多媒体调 度通信 检监测数 据实时回 - 传落地 基于车车 通信的移 动闭塞 智能牵引 变电所 简统化接 _ 触网 智能供电 调度系统 燕于大政据分 预警 全程畅 行规划 车站数 字 化 接 驳引导 车上旅客 智能交互 铁空公水 联运 国际铁路 _ 票务 运行图 智能辅助 编制 调度命令 数字化 编制 高铁综合 计划智能 _ 编制 列车运行 计划自动 调整 列车运行 正晚点 预测 线路资源 动态调配 基于大数 据的基础 设施状态 评估 建维 一体化 故障预测 健康评 估 - 运维分桥 车地一体 维修 感安 外隐 键开关站 患监 测 差异化安检 综合视频智能枢纽客站的协 识别 调联动 智能监测 车地一体化物 联感知平台 智能换乘导航 站车一体化应 急预案 基于数字孪生 的智能运堆 力优化 智 能 高 铁 技 术 体 系 框 架 智能建造 智能装备 智能运营 勘察设计 工程施工 建设管理 移动装备 通信信号 牵引供电 检测监测 客运服务 运输组织 养护维修 智能高速铁路技术体系框架设计采用分类分层设计原则，自顶而下划分为板块、领域方向、创新、支持平 台五个层面，可概括为 3 大板块、 10 大领域、 18 个方向、 N 项创新、 1 个平台 第二节 智能高速铁路技术体系 模型数据 一体化 主数据服务 元数据服务 地理信息服务 大数据分析服务 人工智能服务 3 大 板块 10 个 领域 1 8 个 方 向 N 用 领跑创新型应用 迭 代 深 化 型 应 用 模型服务 区块链服务 北斗服务 工业互联网服务 桥隧路轨 智能选线 工程智能 智能 综合检测车 四电工程智 能化施工 客运站工程 智能化施工 基于数字享生 的增强型客站 数字孪生工 程管理 智能 综合调度 动车组 智能运维 智能客运 智能票务 工电供 体化运维 智能 牵引供电 智能 行车调度 智能 检测监测 信号 通信 其 服 务 智能 动车组 析的灾害监测 智能勘察 平 含 平台 3 大板块 智能建造、智能装备、智能运营 10 大板块 勘察设计、工程施工、建设管理、移动装备、通信信号、牵引供电、检测监测、客运服 务、运输组织、养护维修 18 个方向 空天地一体化工程勘察、基于 BIM 工程设计、桥隧路轨工程智能化施工、客运站工程 智能化施工、四电工程智能化施工、基于 BIM+GIS 工程建设管理、智能动车组、智 能 综合检测车、信号、通信、智能牵引供电、智能检测监测、智能客运、智能票务、 智 能综合调度、智能行车调度、工电供一体化运维 PHM 、 动车组智能运维 N 项创新 基于 GIS 的智能勘探、 BIM 建模智能梁场、客站智能施工、电气化工程智能施工、基 于 BIM 的虚拟建造、动车组智能监控、智能检测数据分析、智能牵引变电所、基础设 施智能检测监测、站车智能服务、客票电子化、列车运行计划自动调整、运维智能决 策等智能化创新 1 个平台 指为智能高速铁路技术创新提供支撑和服务的智能高速铁路基础平台 第二节 智能高速铁路技术体系 建设管理 基于 BIM+GIS 工程建设管 理 基于 BIM 的 虚拟建造 全过程数字化 管理 数字化 竣工交付 四电工程智能 化施工 电气化工程 智能施工 通信工程 智能施工 信号工程 智能施工 信息化工程 智能施工 智能建造 勘察设计 工程施工 板块 领域 方向 创 新 第二节 智能高速铁路技术体系 基于 GIS 的 智能勘探 空天地一体化 智能测绘 数字化勘察 交付 智能梁场 盾构隧道 智能施工 路基智能填筑 客站智 能施工 综合交通体系 施工协同 BIM 建 模 协同设计 数字化 设计交付 空天地一体化 工程勘察 桥隧路轨工程 智能化施工 基于 BIM 工 程 设计 客运站工程 智能化施工 智能建造板块 智能板场 动车组 智能监控 动车组 智能诊断 智能检 测设备 车站进路 自动控制 列车运 行控制 智能通信 承载网 智能移动 通信 智能牵引 变电所 简统化 接触网 基础设施 检测监测 自然灾害 监测与预警 创新 智能检测 数据分析 周界入侵 智能监测 动车组 智能服务 列车自动 驾驶 ATO 智能调度 通信 智能供电 调度系统 环境智能 监测 领域 移动装备 通信信号 牵引供电 检测监测 方向 智能 动车组 智能综合 检测车 信号 通信 智能 牵引供电 智能 检测监测 智能装备板块 板块 智能装备 第二节 智能高速铁路技术体系 8. . * …… …… 智能运营板块 板块 智能运营 领城 客运服务 运输组织 养护维修 客运一体化生 产指挥管理 客运设备管理 与监控智能化 站车重点服务 站车客运安全 站车智能服务 运输态势感知 计划一体化 协同 智能计划调整 智能应急调度 数字履历管理 故障智能诊断 状态智能 综合预警 运维智能 决策 客票电子化 智能产品设计 和售票组织 旅程规划 精准营销 综合交通 信息共享 第二节 智能高速铁路技术体系 列车运行计 划自动调整 进路和命令 卡控 行车调度综 合仿真 故障预测 健康评估 运维分析 决策支持 动车组 智能运维 工电供一 体化运维 智能综 合调度 智能行 车调度 智能 客运 智能 票务 创新 方向 …… 1. 大数据服务 2. 模型算法服务 3. 人工智能服务 4.BIM+GIS 服 务 5. 北斗信息服务 第二节 智能高速铁路技术体系 智能高铁基础平台 1. 大数据服务 大数据服务提供全数据类型的数据接入服务。包括结构化、半结构化、非结构化数据， 以及来自传感器、设备、移动应用程序还是其他数据源，都可以被快速而可靠地捕获并 整合到一个统一的数据平台中 2. 模型算法服务 模型算法服务提供了一系列主流的统计分析和数据挖掘模型算法。这些算法经过广泛应 用和验证，具有高度的可靠性和效果。无论是回归分析、分类法、聚类方法还是关联规 则挖掘，都可以在该服务中找到相应的算法实现 3. 人工智能服务 人工智能服务提供了完善的数据管理功能。它能够处理各种类型的数据，包括图像、 语音、文本等。它提供了多项关键服务，包括数据管理、样本标注、样本管理、模型 训练和模型部署以支持各种专业领域的应用场景 4.BIM+GIS 服务 它为各种业务应用提供了丰富的功能和服务，包括时空信息可视化、要素查询、网络 分析、统计分析、几何服务以及二三维空间分析和可视化等。 BIM+GIS 服务提供了强 大的时空信息可视化功能 5. 北斗信息服务 基于北斗卫星导航技术，提供了北斗高精度定位、授时、短报文通信等基础服务能力， 以满足用户的多样化需求。主要功能包括在网设备管理、高精度位置服务、短报文通信 服务、授时服务和运营管理等 第二节 智能高速铁路技术体系 第三节 智能高速铁路数据体系 全专业、跨行业的轴面协同应用 基础设施 运输生产 运营安全 客运服务 模数一体化平台 人工智能平台 构件级快速李生建模 智能高铁孪生模型湖 智能装备孪生模型 智能高铁数据湖 智能装备数据域 工程建设 移动装备 数据服务平台 智能建造李生模型 智能建造数据域 智能选线与集成 | 桥隧路轨工程智能 智能轮家数据 设计数据 化施工数据 综合交通服务 数字孪生平台 作业数据总线集成 动态施组编制 4D 动态施工模拟 智能运营孪生模型 智能运营数据域 智能高速铁路数据体系架构自底向上分为数据汇集层、存储分析层和应用展示层 第三节 智能高速铁路数据体系 智能综合检测车数据 信号数据 监测与预警数据 监测数据 设备设施基础台账数据 外部环境数据 数据 智能运营 客运服务 运输组织 养护维修 物联网 智能装备 通信信号 牵引供电 数据 智能建造 勘察设计 建设管理 通信数据 智能牵引供电数据 环境智能监测数据 系统 既有信息 系统 智能动车组数据 基础设施检测监测数据 四电工程智能 记施工据 化施工数据 城轨 气象 公共服务 航空 公共交通 互联网 数 据 ! 汇 i 集 工电供 一体化运维数据 数字孪生工程 管理数据 动车组 智能运维数据 智能客运数 据 移动装备 检测监测 智能行车 调度数据 智能综合 调度数据 智 能 应 用 智能票务 数据 工程施工 智能高速铁路数据体系架构分层： 1. 数据汇集层 用于汇集来自智能建造、智能装备、智能运营三大板块和既有的