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王同军:京张高铁智能化服务总体架构、关键技术与应用示范

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2022年北京冬奥会是全球首次三赛区联动,以高铁为主要运输方式的冬季奥运盛会。

京张高铁作为支撑冬奥会成功举办的重要交通基础设施将面临旅客需求多样、线路条件复杂、安全保障要求高等重大挑战。


京张高铁线路示意

京张高铁2015年12月开工建设

2019年12月开通运营

新建正线全长173.964km

桥梁总长65.905km

隧道总长48.780km

桥隧比例为65.9%

随着冬奥会的临近,铁路各领域的科技工作者们紧锣密鼓的开发、试验、应用,实现众多高铁智能化服务,为保障赛事顺利举办、彰显中国文化科技、打造中国高铁名片贡献力量。


文章从京张高铁智能化服务总体需求出发,高屋建瓴地对京张高铁智能化服务建设进行了综述,提出了京张高铁智能化服务总体架构,阐述了亟待解决的关键科学问题和6项关键技术。

1

京张高铁智能化服务总体需求

京张高铁智能化服务主要包括三大需求:旅客服务,运营安全保障,奥运文化融合。


京张高铁智能化服务总体需求

1.1 旅客服务需求

◆ 票务国际化方面

我国铁路客票发售和预订系统全渠道日均售票量已超过1200万张,年售票量超过30亿张,是世界上最大的票务系统。但当前铁路客票系统主要面向国内旅客,在国际化售票服务方面有待拓展、智能化服务方面有待提升。

◆ 客站服务方面

我国铁路客运集中管控平台实现了对内数据统一存储、对外数据统一接口、计算资源统一调配、算法模型深度应用、运营状况总体研判、人员—作业—设备统一指挥、业务流程再造、数据集成展示等功能。为满足冬奥会旅客国际化、个性化、智慧化的站车服务需求,需进一步优化该平台,提升京张高铁智能化旅客服务水平。

◆ 智能动车组服务方面

复兴号动车组是基于我国国情、路情实现自主化、标准化和系列化的成果,设计、软件开发及制造技术均达世界先进水平。针对冬奥会需求,在复兴号基础上进行智能化、轻量化、适应性提升设计,以满足京张高铁沿线高寒、多山区桥隧等复杂环境下的困难工况。

1.2运营安全保障需求

◆ 我国铁路研发了运输安全大数据应用、安全监督管理、高铁异物侵限监测、5T等系统

◆ 开展了安全风险预警、安全综合评估、事故故障分析、轨道缺陷图像分析等研究

◆ 逐步建立了基于人防、物防、技防三位一体的运输安全综合保障体系

◆ 但仍存在高铁运营安全数据共享度不高、异常图片和视频识别分析困难等问题


1.3奥运文化融合需求

◆ 我国高铁视觉设计已完成了建设的基础工作,但与高铁高端装备品牌化等要求尚有距离

◆ 在区间高铁文化建设、地域文化对应、重大活动视觉形象体验适配等方面仍待完善

◆ 在冬奥会主题的京张高铁视觉设计上,亟需在动态视觉符号提取、文化信息对应设计等方面进行探索。

2

京张高铁智能化服务总体架构



3

京张高铁智能化服务关键科学问题和技术

以北京冬奥科学办赛顶层要求为指导,京张高铁智能化服务需解决 1 个关键科学问题,6 项关键技术问题。


京张高铁智能化服务关键技术

3.1 关键科学问题

面向冬奥会的京张高铁多元化需求、多模态服务、多维度安全协同机理是需要解决的关键科学问题。

3.2 关键技术

◆ 跨区域冬奥会场景下的京张高铁多模态票务服务

双语场景下的京张高铁购票体验与交互协作优化技术,全时区国际化售票需求与服务能力匹配技术。

◆ 面向冬奥会的站车一体化协同旅客服务

基于 5G 技术的列车多媒体奥运会信息服务、旅客全行程智慧信息服务等关键技术。

◆ 面向冬奥会需求的复杂困难线路工况下的动车组安全运行

滑雪器材存放、残疾人乘车等定制化服务技术;低温适应性、长大坡运行、车辆减阻、轻量化设计等关键技术;提高保障效率和运维技术,降低维修时间和成本。

◆ 面向复杂环境的高铁运营安全影响因素识别和分析

运营数据采集、存储和分析、异物入侵识别、安全关联分析、“人−车−物−环−管”因素识别等技术。

◆ 京张高铁深埋站隧复杂空间虚拟交互导引和融合展示

客服设施设备模型重建、识别匹配与动态更新、大范围实时定位、大规模数据混合轻量化展示等技术。

◆ 基于冬奥会主题生成的京张高铁视觉传达与展示设计技术

从京张高铁文化和冬奥会设计中提炼视觉元素关键技术;精准整合诸多复杂因素的文化生成关键技术;冬奥会主题京张高铁一体化视觉创意设计等关键技术。

4

京张高铁智能化服务典型示范设计

围绕旅客智能出行、高铁运营安全、服务人文冬奥3个方面,按照需求分析、理论技术研究、平台研发和应用示范4个步骤,开展京张高铁智能化服务典型示范设计。

4.1国际化售票服务示范

◆ 完成3套奥运特色纸质车票和电子客票样式设计,并设计以长城主题的冬奥会纪念票

◆ 研发了中、英双语服务的自动售票服务机,提供英文版售票、退票、改签及英文版计次—定期票发售等功能

◆ 研发多语言版售票应用软件App

◆ 支持VISA、MasterCard、JCB、Diners等国际卡

4.2 旅客服务需求

◆ 实现中英文语音交互、引导揭示切换、站内导航和车次状态查询等智能信息服务

◆ 研发了基于 5G 通信的列车多媒体奥运信息服务系统

◆ 研发了站台门中央控制系统,以及站台门智能协同联动与自适应控制技术,实现站台门开、闭门时间范围内可调可控

4.3智能动车组示范

◆ 与 CR400BF 动车组相比,列车重量减少了7 t,气动阻力降低了 3.5%

◆ 满足动车组−40~40 ℃ 的高寒防冰雪运用要求

◆ 实现 30‰大坡道困难工况下动车组的安全起停

◆ 实现动车组“预见修”

4.4安全大数据应用示范

◆ 完成了7 项安全大数据主题分析应用、11 项时空大数据可视化展示

◆ 建成了周界和异物异常图像标注库

◆ 建成了京张高铁图像智能识别系统,其识别准确率不低于90%

4.5地下站隧虚拟交互导引和融合展示服务示范

◆ 实现了隧道及地下车站的智能导航、应急救援、面向冬奥会的多主题展示等功能

◆ 提升了地下站隧一体化旅客安全服务保障、面向冬奥会多主题智能展示体验能力

4.6京张高铁文化视觉展示示范

◆ 创建了一套“京张高铁专属标志及其制作准则”视觉识别设计系统

◆ 按照“冰雪飞扬”主题完成了车站空间导视系统符号库设计

◆ 创作并完成了 “冰雪飞扬、缤纷奥运”主题的站内外空间视觉创意设计

◆ 完成“九重冬韵”主题的 3 套列车涂装设计和车厢内饰设计

该成果不仅为冬奥会旅客提供便捷、舒适、安全的京张高铁智能出行服务,形成一批高水平、标志性成果,还将建立我国高铁智能化服务示范,为新一轮高铁产业增长提供技术动力,进一步提高中国高铁在全球的品牌地位,助力“一带一路”倡议的实施,引领低碳、环保、绿色的高铁出行趋势,促进环境可持续发展。


参考文献引用格式

素材来源:《铁路计算机应用》

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