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近年來(lái)，大數(shù)據(jù)、人工智能、北斗、5G、數(shù)字孿生等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，催生了各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。在世界各國(guó)鐵路開(kāi)始走向數(shù)字化智能化的進(jìn)程中，中國(guó)鐵路依托京張高鐵、京雄城際鐵路等重大工程，創(chuàng)建技術(shù)、數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)三位一體的智能高鐵體系架構(gòu)，構(gòu)建涵蓋智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)的智能高鐵成套技術(shù)，制定智能高鐵核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建成世界首條智能高鐵，開(kāi)啟了世界智能鐵路發(fā)展的新篇章，智能高鐵技術(shù)全面實(shí)現(xiàn)自主化。

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司于2000年初組建了國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，圍繞鐵路智能運(yùn)輸、智能鐵路等領(lǐng)域開(kāi)展前瞻性研究。鐵科院集團(tuán)公司首席研究員、國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心專家委員會(huì)委員、2023年“最美鐵道科技工作者”李平，近日接受了人民鐵道報(bào)記者的采訪，結(jié)合團(tuán)隊(duì)多年來(lái)取得的科研成果，解析智能高鐵。

記者：智能高鐵的內(nèi)涵是什么？您能用通俗的語(yǔ)言解釋一下智能高鐵嗎？

李平：智能高鐵是新一代智能化高速鐵路系統(tǒng)，自開(kāi)始研究以來(lái)就備受大家關(guān)注。作為一個(gè)新生事物，定義和內(nèi)涵無(wú)疑是開(kāi)啟研究的重要起點(diǎn)。我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次論證，提出了智能高鐵的定義和科學(xué)內(nèi)涵。我認(rèn)為定義和內(nèi)涵可以分為4個(gè)層面。第一，智能高鐵是新技術(shù)驅(qū)動(dòng)的。其融合應(yīng)用了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、北斗導(dǎo)航、BIM、5G等新一代信息技術(shù)。第二，智能高鐵是大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。它會(huì)綜合高效利用鐵路內(nèi)外部的各種數(shù)據(jù)資源。第三，智能高鐵具備典型的智能系統(tǒng)特征。其實(shí)現(xiàn)高鐵移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策。第四，智能高鐵是全生命周期一體化管理的。整條鐵路從勘察設(shè)計(jì)、工程施工到運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)都是全面貫通的。

用通俗的語(yǔ)言來(lái)講，我們從“智”和“能”兩個(gè)角度來(lái)解讀智能高鐵的智能。“智”，體現(xiàn)在智能高鐵的“高智商”和“高情商”。在“高智商”方面，智能高鐵可以綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)做精細(xì)化決策，讓旅客出行服務(wù)、設(shè)備設(shè)施運(yùn)維、運(yùn)行安全保障、運(yùn)輸調(diào)度指揮等方面的決策更精準(zhǔn)更及時(shí)。在“高情商”方面，智能高鐵具備較強(qiáng)的“軸+面”整體協(xié)同能力?！拜S”是指智能高鐵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全生命周期構(gòu)成的主軸線，在這個(gè)主軸上實(shí)現(xiàn)3個(gè)階段正向信息無(wú)損傳遞和反向迭代優(yōu)化。“面”是指全生命周期各時(shí)間截面上的全部要素，例如在施工截面上需要統(tǒng)籌考慮質(zhì)量、進(jìn)度、安全、投資等多個(gè)維度的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)多要素整體最優(yōu)。“能”，體現(xiàn)在智能高鐵發(fā)揮的能力和作用上。智能技術(shù)的應(yīng)用，在提高旅客出行服務(wù)品質(zhì)、降低高鐵建造和運(yùn)營(yíng)成本、提高運(yùn)輸效率效益、提升高鐵安全保障能力等方面發(fā)揮重要能效。

記者：智能高鐵的研發(fā)具有哪些重要意義？

李平：智能高鐵已成為世界各國(guó)鐵路新一輪競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。中國(guó)智能高鐵研發(fā)的意義可以歸結(jié)為三個(gè)層面。

第一個(gè)層面是面向世界鐵路發(fā)展最前沿，實(shí)現(xiàn)中國(guó)高鐵持續(xù)領(lǐng)跑。我們團(tuán)隊(duì)自成立以來(lái)，就持續(xù)跟蹤世界鐵路的發(fā)展前沿。2015年以來(lái)，德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、日本等多個(gè)國(guó)家制定了鐵路數(shù)字化發(fā)展戰(zhàn)略。我國(guó)是世界上高鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)規(guī)模最大的國(guó)家，同時(shí)也是高鐵運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景最為豐富的國(guó)家。發(fā)揮我國(guó)高鐵的規(guī)模優(yōu)勢(shì)、數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)、場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)和制度優(yōu)勢(shì)，加快推進(jìn)中國(guó)智能高鐵的成體系高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)持續(xù)保持我國(guó)高鐵的領(lǐng)跑地位具有重要意義。

第二個(gè)層面是更好服務(wù)于國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。我國(guó)陸續(xù)發(fā)布了《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》。這些文件都強(qiáng)調(diào)把數(shù)字化智能化技術(shù)和高鐵發(fā)展融合起來(lái)，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能、北斗衛(wèi)星、云計(jì)算等技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用，加快智能高鐵的研發(fā)。

第三個(gè)層面是滿足中國(guó)高鐵服務(wù)、安全、效率持續(xù)提升的現(xiàn)實(shí)需要。截至2022年底，我國(guó)高鐵的運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)4.2萬(wàn)公里，服務(wù)、安全、效率成為關(guān)乎鐵路高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。智能高鐵海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合分析，將有利于洞察不同旅客群體的個(gè)性化出行需求，從需求出發(fā)制訂高鐵運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，洞悉極端情況下安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警處置，從而為旅客提供更加溫馨舒適、更加方便快捷、更加安全可靠的出行服務(wù)。

記者：您能否以京張高鐵為例，介紹一下智能高鐵“聰明”在哪兒？

李平：京張高鐵是2022年北京冬奧會(huì)的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，作為世界首條時(shí)速350公里的智能高鐵，其發(fā)展成果不僅受到國(guó)內(nèi)的廣泛關(guān)注，而且得到了國(guó)際上的高度認(rèn)可。京張高鐵是在智能高鐵體系架構(gòu)1.0標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下建成的第一條智能高鐵示范線。其“聰明”之處主要體現(xiàn)在智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)三大方面。

智能建造方面，我列舉京張高鐵3個(gè)典型的成功經(jīng)驗(yàn)。其一，京張高鐵采用BIM技術(shù)在三維環(huán)境下開(kāi)展設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)成果都在一個(gè)平臺(tái)上共享，實(shí)現(xiàn)多人多地多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，開(kāi)創(chuàng)了鐵路BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的新范式。京張高鐵設(shè)計(jì)單位跟我們交流時(shí)提到，在他們開(kāi)展多專業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)的過(guò)程中，平臺(tái)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)了多處真實(shí)碰撞。他們?cè)谠O(shè)計(jì)階段及時(shí)解決了問(wèn)題，避免了后期施工過(guò)程中的變更，大幅提升了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。其二，設(shè)計(jì)完成后，針對(duì)復(fù)雜施工結(jié)構(gòu)可以在三維場(chǎng)景下與施工人員做技術(shù)交底工作，指導(dǎo)其怎么施工，工藝工法的注意事項(xiàng)是什么，顯著壓縮了施工交底時(shí)間，節(jié)約了工程材料的使用。其三，智能建造體現(xiàn)在數(shù)字化工廠、智能化施工和裝配式建造。比如清華園隧道地處城市核心區(qū)，地上建筑群極為密集，地下市政管線繁多，施工難度極大。面對(duì)這一難題，隧道施工采用了從生產(chǎn)、施工到建造的成套智能化技術(shù)。隧道的管片、隧底都是在工廠完成的預(yù)制生產(chǎn)，在施工過(guò)程中應(yīng)用基于BIM的盾構(gòu)法隧道施工管理系統(tǒng)，建立盾構(gòu)隧道編碼體系，在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了“搭積木”一樣的裝配式施工。這既減少了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境污染，又提升了施工效率，同時(shí)管片制作和施工全過(guò)程的質(zhì)量得到了高效管控，實(shí)現(xiàn)了效率、質(zhì)量、安全、環(huán)保多要素綜合效能最優(yōu)。

智能裝備方面，京張高鐵上首次實(shí)現(xiàn)時(shí)速350公里的動(dòng)車(chē)組自動(dòng)駕駛。動(dòng)車(chē)組從車(chē)站發(fā)車(chē)、區(qū)間運(yùn)行、到站停車(chē)，再到停車(chē)之后車(chē)門(mén)跟屏蔽門(mén)的聯(lián)動(dòng)，都是自動(dòng)執(zhí)行的。自動(dòng)駕駛采用的控車(chē)算法可以不斷學(xué)習(xí)、持續(xù)優(yōu)化。這個(gè)算法是按照最優(yōu)的駕駛曲線來(lái)運(yùn)行的，不但能提升旅客的乘坐舒適度，而且能大幅減少高速動(dòng)車(chē)組的運(yùn)行能耗，綜合節(jié)能可以達(dá)到7.77%。動(dòng)車(chē)組同時(shí)具備智能服務(wù)、智能運(yùn)維、智能安全等新功能，加裝傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車(chē)組大部件全生命周期運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)跟蹤和分析，確保了運(yùn)行安全。

智能運(yùn)營(yíng)方面，京張高鐵采用智能票務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子客票和基于人臉識(shí)別的無(wú)接觸出站，構(gòu)建了智能客站系統(tǒng)。京張高鐵全程10個(gè)車(chē)站由同一個(gè)“大腦”指揮——在控制室里，就能實(shí)現(xiàn)車(chē)站燈光、溫度、濕度等的自適應(yīng)調(diào)節(jié)管理。它采用的智能節(jié)能策略，僅在張家口站，每天的照明就能節(jié)約用電1000度。此外，研發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維系統(tǒng)和動(dòng)車(chē)組PHM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多專業(yè)統(tǒng)一調(diào)度和聯(lián)合運(yùn)維，提升運(yùn)維的效率，延長(zhǎng)了修程修制，降低了運(yùn)維的成本。

記者：智能高鐵的研究成果有哪些技術(shù)推廣？

李平：在中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司組織指導(dǎo)下，鐵科院集團(tuán)公司課題組提出的智能高鐵技術(shù)體系框架被國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）采納，以白皮書(shū)的方式在UIC官網(wǎng)發(fā)布，為世界鐵路智能化建設(shè)提供了中國(guó)方案。課題組還牽頭編制了bSI兩項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，初步實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際引領(lǐng)。

目前，運(yùn)營(yíng)高鐵領(lǐng)域正在以京滬高鐵為示范，基于智能高鐵1.0成果開(kāi)展智能化提升，未來(lái)將為其他運(yùn)營(yíng)高鐵提供典型示范。一些在建高鐵，比如福廈高鐵和成渝中線高鐵也在陸續(xù)采用智能高鐵1.0的成果，實(shí)現(xiàn)智能建造、智能裝備和智能運(yùn)營(yíng)成套技術(shù)應(yīng)用。智能高鐵技術(shù)還應(yīng)用到世界上一次性建成并開(kāi)通運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的重載鐵路——浩吉鐵路，并推廣到深圳智能城際、智慧重載、智慧管網(wǎng)等路外其他領(lǐng)域。

記者：未來(lái)，“聰明”的高鐵將會(huì)給百姓帶來(lái)哪些更加智能的美好出行體驗(yàn)？

李平：我們課題組團(tuán)隊(duì)正在參與智能高鐵2.0的規(guī)劃，未來(lái)，智能高鐵將提供基于MaaS+全行程的智能出行服務(wù)，讓旅客的出行體驗(yàn)更加多樣化。

我個(gè)人認(rèn)為，智能高鐵給百姓出行帶來(lái)的好處有一些是顯性的，大家可以直觀感受到，比如刷臉進(jìn)站、電子客票、智能導(dǎo)航等，但是還有一些是隱性的，雖然百姓不能直接體驗(yàn)到，但是它們作為幕后英雄，也在為百姓美好出行進(jìn)行保駕護(hù)航。比如在車(chē)站設(shè)計(jì)和建造中，采用站城融合技術(shù)、綜合樞紐技術(shù)，讓百姓在出行過(guò)程中盡量少換乘、零換乘。鐵路12306為旅客實(shí)現(xiàn)全行程智慧導(dǎo)航，提供定制化信息推送服務(wù)。在因自然天氣導(dǎo)致高鐵列車(chē)晚點(diǎn)和停運(yùn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)對(duì)旅客的路線重新規(guī)劃，讓其快速到達(dá)目的地。未來(lái)，一些車(chē)站可能還會(huì)提供機(jī)器人行李托運(yùn)、特產(chǎn)預(yù)約、信息主動(dòng)推送、智能樞紐換乘、定制公交等服務(wù)。總之，智能一定是以服務(wù)為中心，就是我們推崇的出行即服務(wù)，服務(wù)“門(mén)到門(mén)”全行程，讓老百姓出行越來(lái)越便捷。

擴(kuò)展閱覽：

想要了解更多智能高鐵的消息，歡迎閱讀本人在“一覽眾山小-可持續(xù)城市與交通”微信公眾號(hào)投稿的《未來(lái)交通︱十五年崢嶸巨變 中國(guó)智能高鐵2.0》

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來(lái)源：《人民鐵道報(bào)》 7月26日第二版