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动车组智能监控关键技术研究

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：韩晓亮

[导读] 随着科学技术的不断发展，我国交通事业取得了日新月异的成果，高速铁路工程规模也越来越大。为了保证高速铁路列车运输的安全性和可靠性，现代动车组智能监控技术在高铁运输生产中得到了广泛的应用，能够真实、实时、动态的反馈动车组列车的运行情况，对动车组列车的问题实施监控与管理，文章主要针对动车组智能监控关键技术进行探究。

青岛市即墨区通济街道春阳路春阳丽景身份证号（37068619******7417）韩晓亮山东省青岛市 266299

摘要：随着科学技术的不断发展，我国交通事业取得了日新月异的成果，高速铁路工程规模也越来越大。为了保证高速铁路列车运输的安全性和可靠性，现代动车组智能监控技术在高铁运输生产中得到了广泛的应用，能够真实、实时、动态的反馈动车组列车的运行情况，对动车组列车的问题实施监控与管理，文章主要针对动车组智能监控关键技术进行探究。
关键词：动车组；智能监控；关键技术
        引言
        随着国民经济的快速发展，我国铁路事业实现了重大发展，乘客出行体验更加舒适便捷。截至去年5月底，全国高铁营业里程达到3.5万km，“四纵四横”高铁主骨架提前建成并成网运营。铁路技术装备实现升级换代，动车组上线运营达3 639.625标准组。高速动车组未来将向智能化方向发展，智能动车组将基于云计算、物联网、大数据、北斗定位、5G通信、人工智能等先进技术，集成融合新一代信息技术，实现动车组智能化。结合动车组运输、监控、维修、服务等方面需求探讨动车组智能技术发展。
        1智能监控系统的结构
        智能监控系统具有层次化的特征，践行层级控制和层级管理理念，形成多层次的体系架构。纵观现状，以二级管理、三级控制的模式较为典型和常见，其包含中心控制层、车站控制层、自动化子系统就地设备层三大核心模块，彼此协同作用。①中央级智能监控系统。在实现部分子系统中心级功能集成的同时，智能监控系统还可接收源于车站智能监控系统的数据，以便对其执行二次处理操作，进而向用户提供更为丰富的监控功能，包含但不限于统计报表、中心级联动、程式控制。在数据与资源共享需求日益迫切的发展背景下，中央级智能监控系统也能够提供高度稳定、高度便捷的数据共享传输通道，对接路网指挥中心、供电局地方调度中心等，提供数据支持。通过多方配合，可有效确保动车组具有较高的运行水平。②车站级智能监控系统。各站点处配套的车站级智能监控系统，具有自动集成与互联的功能。该系统可以向被控系统读取数据，对其执行处理、存储等操作，用于反映现场设备的实际运行状况，同时车站级数据库持续完成对数据的记录、更新等操作，也可根据需求发布控制指令。车站级智能监控系统拥有一套相对独立的监控功能，给日常操作创设了更多的可能，辅助站点值班人员能够分别完成对子系统的监控操作。在地铁工程建设领域，智能监控系统普遍采用分层分布式结构，但轨道交通系统的运行需求各异，因此部分情况下也将采用其他体系结构，例如中心集中式结构，其依托于以太网的连接作用，与各站点级自动化子系统互联，规避智能监控投资成本过高的问题。
        2动车组智能监控关键技术
        2.1视频监控技术
        视频监控中心可以通过计算机网络系统对监控图像进行实时的浏览，并对以往的监控记录进行查询。值班人员可以通过 PC 机随时随地的观察关键区域是否存在异常情况，从而能够帮助工作人员及时作出有效反馈，保证动车组列车运行时的人们的生命财产安全。动车组智能技术的应用可以减少人力资源的投入，自动对各种业务场景进行可靠分析，并在整个视频监控方案当中应用多种智能分析功能，包括物体滞留报警、移动监测报警、移动路径报警、突然出现报警、物体移走报警等相关功能。业务操作人员可以不需要像以往一样枯燥而繁杂的盯屏幕，智能系统通过自动识别、自动反馈，可以帮助业务人员作出快速准确的决定。动车组智能视频监控系统中的控制中心监控子系统主要包括视频监控主机、视频终端、视频解码主机、交换机、大屏幕、控制主机台以及光纤收发器等相关部分组成。视频监控主机可以实时有效地切换各车站或者各区间的高清晰视频信号，能够有效控制摄像机的位置以及记录任务，完成高清晰度的视频录像以及普通视频编码和解码等相关功能。控制中心具有对动车组沿线各摄像机的优先控制权，可以根据需要和实际情况设置数字监控终端的权限，实现对各信号系统的录像控制以及切换等。

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车站监控子系统主要包括解码器、车站监控、终端交换机、硬盘录像机、光纤收发器、存储阵列等相关设备，传输子系统可以通过视频线缆数据往系统传输系统无线网络，实现数据和信息从前端设备传递到后端设备。
        2.2动车组受电弓视频监控系统智能识别技术
        受电弓视频监控系统由受电弓摄像机、监控屏、受电弓视频监控服务器、智能分析主机（预留）组成。用于运行途中实时监视车顶受电弓及接触网工作状态，并兼顾受电弓附近高压设备工作状态。受电弓作为动车组关键部件，直接影响列车运行的安全性和可靠性，任何故障或损伤如不能及时发现并处理都有造成列车中断的风险。目前在动车组批量运用的弓网检测手段主要为车载接触网运行状态检测装置（简称3C系统）和受电弓视频监控系统。3C系统具备智能分析功能，仅有少数车辆加装，主要用于监控接触网线路状态；而受电弓视频监控系统为车辆标配，目前仅具备视频记录、查看功能，无故障报警机制，仅凭机械师经验很难定量描述故障现象并采取进一步措施。为及时发现并降低受电弓状态异常故障对车辆引起的次生灾害，本文结合图像识别技术，利用受电弓视频监控图像分析弓网结构，实现智能识别预警功能，便于随车机械师及时发现并处理受电弓异常状态，提高行车安全性。
        2.3智能服务技术
        实现客室灯光智能调节、卫生间灯光智能调节、车内信息分屏显示、车外信息显示、车内压力波自动控制等。基于无触点开关、智能传感器等新型电气元件，重构电气柜内部架构组成，实现其逻辑智能控制、状态自感知和分布式数据处理，并为车辆状态全面感知和智能应用提供数据支撑。基于激光/毫米波雷达、二次雷达、视觉等技术的综合应用，研究列车前向感知和主动防护策略。研究多参变量复合传感器、无线传感网络等智能感知技术，适应车辆结构空间有限和监测指标复杂的应用环境，提升车辆监测效能。基于LCD、VR、红外、视觉等技术的快速发展，研究列车运用、检修、维护等各应用场景的人机交互设备开发应用，提升服务品质和维保效率。结合生物识别、视觉分析、人工智能等技术发展，研究列车乘客服务的技术融合应用，逐步实现多用途控制器集成设计，研究列车智能一体化视觉分析平台架构和基于边缘计算的视觉分析系统可实施技术方案。
        2.4数据智能分析与辅助技术
        智能监控系统的数据监控范围较以往有所扩宽，并且子系统集成度也得以提升，整个系统所具有的监控数量较为可观，但同时也对智能监控系统的应用水平提出更高的要求，其需要高效完成数据的存储、处理等相关操作，且不可出现数据紊乱的局面，因此以何种方式提高数据的服务水平是值得探讨的内容。从发展方向来看，智能监控系统已经逐步形成立体式监控网络，数据处理的能力得以提高，所覆盖的处理范围延伸，例如多源异构的数据等均可得到有效处理，且能够彰显出大数据技术的应用特征。大数据的应用深度变革了生产、生活的方式，涵盖商业、科技、教育等多个领域，赋予生产、生活高度便捷化的特征，资源的利用水平也提升至全新的层级。积极推动大数据的研究与应用进程具有可观的社会经济价值，具体至动车组领域，面对智能监控系统持续扩大的数据量，需要创建与之相配套的大数据分析模型，给智能监控系统的运行提供技术支撑。
        结语
        综上所述，动车组智能监控关键技术的应用对于动车组列车的安全运行具有至关重要的作用，可以及时可靠的发现动车组运行过程中存在的问题和故障，并采取措施进行处理和解决，减少安全问题和故障问题的发生，促进高速铁路系统的进一步完善与发展。
参考文献
［1］王同军. 中国智能高铁发展战略研究［J］. 中国铁路，2019（1）：9-14.
［2］何华武，朱亮，李平，等. 智能高铁体系框架研究［J］.中国铁路，2019（3）：1-8.
［3］马福海. 中国高铁进入智能高铁发展新时代［J］.铁道知识，2018（5）：6-9.