关于铁路智能交通系统研究

15Academic Discussion学术探讨铁路智能交通系统研究陈天鹰 刘贺军 胡亚峰（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）摘要：总结了铁路智能交通系统(RITS)的国内外研究进展，提出中国RITS的基本组成和总体结构，探

讨了中国RITS标准体系，并分析了中国RITS的若干关键技术。关键词：铁路智能交通系统 基本组成 总体结构 标准体系

Abstract: The paper sums up the research progress on railway intelligent transportation system (RITS) in the world, then presents the basic components and general structure of Chinese RITS, and studies the standard system, at last, analyzes the key techniques of RITS.Keywords: RITS, Basic components, General structure, and Standard systemDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2010.04.005

1 RITS概述随着经济的高速发展和全球化进程的加速，运输需求不断增长。受制于有限的运力，交通拥堵渐成常态，事故频发，对其有效控制和管理已成为政府和公众关注的大问题。解决这一矛盾的传统方法是加大基础设施投入，新建或改造道路与其他交通设施。但城市空间越来越有限，拆迁费用不断升高，能源日渐短缺，这一方法越来越有局限性。自上世纪90年代以来，信息技术被引入运输系统，把道路、车辆、人等众多要素综合起来，借助先进的计算机、通信及控制等技术管理交通，从而产生了智能交通系统(ITS)[1][2]。

铁路是发展中国家的主要交通工具之一。伴随着高速铁路的迅猛发展，安全高效、经济舒适的铁路交通日益获得大众的青睐。铁路智能交通系统是在较完善的轨道交通设施基础上，将道路、车辆、旅客和货物有机结合在一起，利用先进的计算机技术、智能信息处理技术、网络技术、通信技术及控制技术，完成对铁路交通信息的实时采集、传输和分析，协同处理各种铁路交通情况，使铁路运输服务和管理实现智能化。RITS致力于强化铁路运输的安全可靠性，提升对旅客服务的水平，提高铁路企业的运营效益。RITS的基础是信息集成，核心是智能。从广义上说，RITS是一种人工智能系统，用感知轨道交通

***********************************************议所规定的隔离度要求。

5 结束语公众移动通信信号引入铁路的共建共享是一项综合性工作，需要充分考虑多种因素，其中多系统间的干扰和隔离度分析以及对共用方案的确定是首当其冲的任务。根据本文分析和计算，多系统间的干扰在采取合理工程措施的情况下，完全可以达到所要求的隔离度标准，多系统共建共享的建设方案可以最大程度实现资源共享和节约投资。

参考文献[1]向志华．GSM-R系统与公众移动通信系统的干扰分析[C]// 2007铁路通信、信号、信息设计年会暨设计系统集成技术研讨会论文集．北京：北京全路通信信号研究设计院，2007.[2] 3GPP Technical Specification 45.005，Radio transmission and reception [S].[3] 3GPP Technical Specification 25.104，Base Station （BS） radio transmission and reception（FDD）[S].[4] 3GPP Technical Specification 25.105，Base Station（BS）radio transmission and reception（TDD）[S].[5] 3GPP2 C.S0010-C v2.0, Recommended Minimum Performance Standards for CDMA2000 Spread Spectrum Base Stations[S].

(收稿日期：2009-12-11)

铁路通信信号工程技术(RSCE) 2010年8月，第7卷第4期Academic Discussion学术探讨16数据的传感器、带有轨道交通知识的处理器和执行轨道交通功能的执行机构来模拟人类智能，达到铁路运输服务和管理的智能化。在RITS中，人、系统与服务对象以全新方式相联并相互作用，智能贯穿于整个运输过程，信息在系统的各成员间共享，包括旅客、货主、司机、调度员、代理商及各级政府机构。本文通过回顾国内外RITS的研究进展，提出中国RITS的基本组成、总体结构和标准体系，并在此基础上分析中国RITS的若干关键技术。

2 RITS研究进展2.1 国外RITS研究与发展现状美国联邦铁路局在2002年制定的铁路研究、开发与示范5年战略规划中明确指出：智能铁路系统(IRS)是未来铁路的发展方向，并将其中部分关键系统的研究开发列入具体规划中[3]。IRS集成传感器、

计算机和通信等技术，可实现列车运行控制、故障检测、计划及调度等功能，使铁路灵活响应运输市场的变化。欧盟于1980年12月设立了欧洲铁路运输管理系统 (ERTMS) 项目，作为欧洲21世纪干线铁路的总体解决方案[4][5]。该项目致力于建立全欧洲统一

的铁路信号标准，保证各国列车在欧洲互通运营，提高运输管理水平。ERTMS以ETCS为列车控制标准，GSM-R为通信平台，欧式应答器为定位手段，包括ETCS、GSM-R和运营管理3个子系统。法国于1986年开始研发名为ASTREE的地铁连续实时列车监控系统，作为ETCS的一个补充[6]。该系统的核心是使用最新数据处理和通信技术，对列车运行实施全面的监控，从而有效地管理线路，改善能源和车辆的利用效率。系统包括车载设备、地面数据传输系统及计算机控制中心3部分。日本铁道技术综合研究所于2001年开始了名为CyberRail的铁路智能交通系统研究[7]。在CyberRail框架下，旅客、铁路工作人员、各运输公司可自由传输、收集和处理信息；旅客可随时收到依据个人需求而定制的旅行计划及个人导航信息；运输公司可根据旅客需求优化运输计划，以提供更好的服务和更高的安全性；利用最新的信息和通信技术，铁路运输方式与其他运输方式能实现无缝衔接。2.2 中国RITS研究与发展现状我国自上世纪80年代即开始铁路运输系统的信息化基础工程建设。如今铁路运输管理信息系统（TMIS）、铁路调度指挥管理信息系统(DMIS)和铁路客票预定和发售系统（PMIS）3大综合信息管理系统已日益完善，并初步实现了各系统间的信息共享，为将来RITS的实施建立了良好的基础。当前，我国铁路智能运输正处于初级向较高级过渡的发展阶段，相关单位在列车时刻表自动编制、编组站自动化作业、列车智能控制等方面已取得了一定的应用成果。铁道部于2000年底成立《RITS体系框架研究》项目，标志着我国对RITS体系框架的研究正式起步[8][9][10]。随着京津城际高速铁路和武广高速铁路的开通运营，我国高速铁路的运营速度已超过世界最高水平。到2020年，我国将建成18 000 km的高速铁路网。为引领世界高速列车技术的发展，铁道部与科技部于2010年初联合设立《智慧型高速列车》项目，着力研制智能型下一代高速列车系统。研究并开发适应我国国情的RITS，已成为我国铁路发展的当务之急。3 中国RITS构想3.1 中国RITS基本组成铁路运输以为用户提供优质服务为出发点。结合我国铁路运输的具体现状，我国RITS用户主体可分为内部用户、外部用户和关联用户等3类，如图1所示。

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围绕RITS“高安全可靠性、高效率、高服务铁路通信信号工程技术(RSCE) 2010年8月17

Academic Discussion学术探讨水平”的目标，结合我国铁路运输现状，对各类用户需求进行分析，可将中国RITS划分为智能旅客服务、智能货物运输、智能调度指挥、智能列车运行控制、车辆智能维护、路网智能维护及铁路企业智能管理系统等7个子系统。(1)智能旅客服务系统该系统建立在完善的信息网络基础上，通过装备在轨道、列车、车站的传感器和传输设备，向铁路运营控制中心提供管辖范围内的实时交通信息；系统同时采集气象、政务、公安及其他交通系统的实时信息，并将处理后的信息实时发布给旅客。系统向旅客提供铁路交通信息、多式联运信息、气象信息及与出行相关的其他信息；旅客根据这些信息确定出行方式并选择路线；系统对旅客出行提供辅助决策支持。系统实时分析旅客偏好，提供从出行前至到达终点站为止的全程信息服务。(2)智能货物运输系统该系统以铁路网络及相关铁路信息管理系统为基础，利用现代物流理论对货物运输进行智能化管理，并为货主提供从托运前至到站的全方位信息服务。系统综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息、网络技术及多式联运信息，有效组织货物运输，提高货运效率。(3)智能调度指挥系统该系统面向调度指挥人员，具有计划制定与调整、行车指挥、设备监控与维护、环境监测等功能。系统对路网交通信息实时监视，对列车运行进行控制，涵盖了铁路运营调度的所有关键业务，涉及铁路运输组织、通信信号、牵引供电、安全监控、综合维护等诸多专业技术，是一个包括运营决策、过程控制、运输信息管理、设备管理和网络管理的综合系统。(4)智能列车运行控制系统该系统包括调度集中、列车控制及联锁等3部分功能。系统采用先进的信息技术实现列车自动定位，对列车运行及车站作业进行智能化控制。系统具有自检测、自诊断和自决策能力，能实现复杂工况下高效运用及全生命周期能力保持与优化。(5)车辆智能维护系统该系统实时采集在途与在库机车、车辆、动车组的轴温、速度及各部件的状态参数等信息，综合协调运用、作业和检修等需求，实现检修基地内作业计

划动态管理、过程自动控制、现存车追踪管理、故障自动预测与防护等功能，提高车辆维护智能化水平。(6)路网智能维护系统该系统整合工务、电务、高压电等部门的维修管理技术，对铁路网固定设施进行智能化保养和维修。系统对路基完整度、风速、落物等影响行车安全的参数实时监测并预警，为路网维修人员提供远程诊断手段及辅助决策支持。(7)铁路企业智能管理系统该系统立足于中国铁路的现状，结合铁道部、各路局及相关企业的已有技术和设施，对现有各信息系统进行整合，建立以铁道部为中心的智能管理系统，并为相关运输业务系统提供支撑平台。系统整合各级企业资源，实现资源统一调度、流程统一优化、生产统一组织、信息集散共享，以降低业务成本，提高运行效率，提升铁路运输的核心竞争力。需要指出的是，各系统间业务数据与工作流程互相交叉，是一个有机整体，共同服务于中国铁路交通智能化这一目标。3.2 中国RITS总体结构确保每一列运行列车的安全可靠、提升每一位旅客和货主的满意度是RITS系统成功的关键。因此，研究RITS结构必须以信息集成与智能决策为核心，统一考虑列车、线路、车站、供电、通信和信号等要素，整体设计和规划。中国RITS通过各种数据中心实现列车、基地、车站、铁路局及铁道部等相关单位间的信息共享与交换。配合各数据中心，建立相应的数据库和数据仓库，实现分布式海量数据的采集、交换、存储及智能化处理。中国RITS的信息流转关系如图2所示。系统包含车载数据交互中心、交换站点和主数据交互中心等3类数据中心。车载数据交互中心负责统一获取和管理从车载传感器及旅客终端获得的各类数据，经预处理后将这些数据上传到交换站点；交换站点是连接列车和主数据交互中心的纽带，能有效提高实时性，降低主数据交互中心的数据传输负荷；主数据交互中心是所有数据的集散地，存储RITS的所有数据，对数据进行集中式、一体化存储和管理。基于数据流转过程，可按层次将中国RITS划分为5个平台，如图3所示。