Research on the Overall Framework and Information Technology Standard Architecture of
Smart Rail Transit
王雨桐
（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）
WANG Yu-tong
(China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.Ltd.,Beijing 102600,China)
【摘要】通过阐述智慧城市及交通系统的概念，对智慧轨道交通的概念进行了分析；通过对轨道交通业务需求的研究，归结出了乘
客出行、运行管控、设备运维三大应用场景；结合应用场景，推导出了基于全息感知的智慧轨道交通总体框架体系，并总结出了智慧轨道交通信息技术的标准架构。 【Abstract 】By elaborating the concepts of smart city and transportation system,this article leads to the analysis of the concept of smart rail
transit.According to the needs of rail transit business,three application scenarios are constructed:the passenger travel,the vehicle operating management and control,the equipment operation and the maintenance.On account of the application scenario,the overall framework system of smart rail transit which based on holographic perception platform will be summarized,and draw a conclusion about the standard architecture of smart railtransitinformation technology.
【关键词】智慧轨道交通；总体框架；标准架构
【Keywords 】smart rail transit;overallframework;standard architecture
【中图分类号】U29-39
【文献标志码】A
【文章编号】1007-9467（2022）01-0070-03
【DOI 】10.ki.gcjsysj.2022.01.221
【作者简介】王雨桐（1996~），女，内蒙古包头人，助理工程师，从事
轨道交通通信设计与研究。
1引言
近年来，智慧城市的概念已经在我国逐步展开，其目的是通过运用现代科学技术建立集城市规划、建设和管理为一体的新型城市管理模式。智慧城市的基本理念就是“以人为本”和“可持续创新”，即在服务于人的同时具备可持续发展与创新的能力，包括基础设施的规划、建设、管理、运行等多个方面。最先正式提出智慧城市概念的IBM 公司经过研究认为，城市是由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境6个核心系统组成：组织（人）、业务/政务、交通、通信、水和能源。各系统之间相互合作，相互连接。而城市本身则是由这些系统所组成的宏观系统。其中，交通系统作为城市运作的重要载体，对智慧的要求甚至出现的更早[1]。
“交通”一词的概念，最早可追溯至《易经》，“天地交而万物通”意为往来通达。现代汉语中“交通”作为各种运输和邮电通信的总称，在国民经济中属于第三产业，是现代工业社会的基础之一。这其中，轨道交通因其普遍具有速度快、运量大、班次密、运费低、安全舒适、准点率高、全天候和节能环保等优点，在交通系统中一直占有不可忽视的地位。这也使轨道交通更需要适应新兴技术给人们的生活带来的转变。 高铬衬板2智慧轨道交通的概念分析
如今，人工智能、大数据、云计算、5G 通信、物联网、北斗时空定位等新兴技术的出现和逐步成熟推动着各行业的智能化发展，也为智能化进一步向智慧化发展奠定了基础。而由智能化进化为智慧化的重点就在于“分析判断”和“发明创造”。
. All Rights Reserved.
也就是说，智能化系统只是在完成人类赋予的任务，而智慧化系统在完成任务的同时，还可以“学习”“分析”“总结”“判断”“融合”，进而“表达”“创新”和“进化”。
以往的轨道交通系统都是“人”适应“轨道交通系统”。人们的选择总是被轨道交通系统所限制。人们需要被迫去适应系统本身。比如，一位乘客在站内想从距离目的地最近的出口出站，即使站内有标识指向，但对该乘客的目的地表述不够清晰，乘客无法直观判断哪一个出口距离目的地最近。结果只能是乘客自己摸索出站后到达目的地。一位维护人员在某个设备故障后，需要在极短的时间内对该设备进行维修或更换。但他对该设备的故障原因并不清楚，无法一次性确认具体是需要简单维修还是彻底更换。假如在他确认需要更换该设备后，物资储备是否充足，或是备品备件具体的存放地点在哪里，他
可能也并不清楚。而这些问题都将加大维护人员投入的工作量，影响轨道交通系统的正常运营。而新型智慧轨道交通系统则应是让“轨道交通系统”适应“人”（见图1）。乘客想知道的问题，都可以在第一时间获取最直观最准确的答案。维护人员可
以在第一时间知道故障原因甚至提前预判，在问题发生前就
解决隐患。对资产的清点以及备品备件的管理也可一目了然，无须耗费更多的时间去搜索查询
。
图1轨道交通智慧化
所以，智慧轨道交通的特点体现在“智慧”二字。它意味着轨道交通系统可以像人一样思考。就好比一个贴心的伙伴，人们需要的一切他都可以提供，人们心里所想他都可以洞悉。它可以随时随地在人们需要的地点提供需要的服务，无论是乘客还是运维人员。一切以“人”的需求出发，利用先进的智慧技术，使轨道交通具有自主学习、自主研判、自主进化的能力。 3智慧轨道交通的总体框架体系
轨道交通的业务需求，总共可分为三大场景：乘客出行、运行管控、设备运维，如图2所示。
为应对各种状况，首先，需要全面掌握所有信息。这就对
系统的前端感知能力有较高的要求，这也是智慧轨道交通系统需要将全息感知平台的构建作为基础的原因。只有需要的信息都是已知的情况下才能做出最快速、最准确的应对。但建立一个高效的全息感知平台，也需要多种技术的相互配合。如前文所述，这么多的基础数据收集起来，如何使用又是一个重要的问题[2]。高效率地利用收集到的信息，
不仅可以节省调取的时间，还可以减少前端传感设备的布置成本。从最少的数据中提取出最多的信息，少不了软件算法的技术支持。再通过人工智能、图像处理和大数据的迭代更新，将所需要的基础数据进行精简，确保所有收集的数据都是可用的、有用的，才能不让大量无效重复的数据占据计算和
特警用无人机为宝宝空投奶粉存储资源，建立完备的数据体系。此外，数字化的全息感知平台还可以为后续建设和运营提供数据支持。运用数字孪生等先进技术，可以在平台的仿真界面完成一些现阶段只能在现场才能完成的工作，例如，现场踏勘、更新维修设备调试等。设计人员可以在仿真界面获取全部所需的台账信息，甚至包括隐蔽工程内容；设备维护人员可以在仿真界面不影响现实行车的前提下调试设备，减少夜间天窗期计划申请，节约后续投资成本的同时也将可遇风险降到最低。而且全息感知平台的建立也便于管理。只需要给相应人员一个对应权限的ID 账号，就可轻松管理相关项目人员信息，如图2所示。
智慧轨道交通需要构建一个基于全息感知平台的总体框架体系。通过对轨道交通内部信息和外部信息的全面收集，完成全息感知平台的构建。通过平台内部对收集到的信息进行分类、整理、迭代、更新、存储，为智慧建设和智慧运营提供基
反渗透浓水
础的技术支持和便利的业务服务，如图3所示。
4智慧轨道交通信息技术标准架构
构建智慧轨道交通总体框架的重点在于海量数据的交互和互通。数据的调用需要快速、高效、准确，所以，需要统一的数据格式和网络协议。数据间的传输也需要高速率、高带宽、高可靠性的传输通道。全息感知平台也需要快速计算和海量存储的载体，保障足够的算力和存储空间。还需要对前端采集设备收集上来的信息进行分类整理和初期的处理，为支持各
项业务提供保障。同时提供多项业务，还需要为海量数据在线交互提供可靠的途径，满足多端口同时访问的需求。智慧轨道交通还须保障顶层的管理体系，做到态势全感知、指令快准达、决策有保障
蛋白糖基化。
. All Rights Reserved.
图3智慧轨道交通总体框架体系基于以上研究，本文总结出了一项基于全息感知技术的城市轨道
交通信息技术标准架构，如图4所示。
图4智慧轨道交通信息技术标准架构第一层为设备感知层，利用底层设备建立全息感知平台，全面采集底层数据，定期更新，统一格式。
第二层为基础承载网层，是信息交互的主要通道，包括有线承载网和无线承载网，建立信息传递高速路。
第三层为云平台层，为智慧轨道交通系统提供计算和存储的能力。
第四层为数据中心层，利用云平台的计算能力，高效率地进行各类数据的分析与整理，以及初期的算法处理。
第五层为业务层，为对外交互的主要接口界面。针对不同的人员提供不同的业务，大致可分为4类业务：智慧客服为乘
调节板客提供指引、购票、安检、宣传、疏导等业务；智能运行为运行人员提供客流分析、行车组织、全貌监测、设备监控等业务；智能维护为运维人员提供资产关联、计划申请、工单派发、过程监控、人员管理等业务；智慧建设为相关人员提供项目需求对比、资源管理、过程管控、交付管理等业务。
顶层为智慧轨道交通的智慧大脑层，具备态势感知、调度指挥、辅助决策的能力。通过大数据分析和人工智能技术为后续轨道交通系统的规划建设、运营调度、资产维护、安全保障提供具体的辅助参考信息[3]。为各种情况提供最直接的应对策略和解决方案。
智慧轨道交通的建设是一个综合运用新思想、新理念，逐步对轨道交通完成数字化转型的过程。通过对需求的分析，建
立具有自组织能力、判断能力、创新能力、持续进化能力的新型轨道交通位移服务系统。为人们提供“所想即所得”的
服务。
（下转第101页）
图2轨道交通三大业务场景
. All Rights Reserved.
行检验，保证外观无任何损坏现象。在填筑8~12h后，轻质土的沉陷距离不能大于3cm，开裂宽度不能大于2mm，宽度与长度均要满足工程设计要求。
为保障该道路工程安全、稳定运行，完成施工后需要对泡沫轻质土的应用效果进行分析。结合道路运行实况沿线布置沉降监测端面。根据观测道路运行效果，将碎石子层置换为泡沫轻质土后，该道路软土地基区域的既有道路、拓宽道路最大沉降量分别为8.85mm与8.92mm，最小沉降量为0.68mm和7.24mm。道路工程通车后发现新旧道路沉降差异量较小、满足规范要求，由此可见，将泡沫轻质土应用到既有软基扩建工程中，能够在一定程度上降低加宽路基引起的附加应力，进而减小路基不均匀沉降变形现象，保障既有道路运行稳定。
6结语
综上所述，泡沫轻质土作为软基道路扩建中的新型材料，其应用能够改善传统软基扩建工程中不均匀沉降过大现象，再加上可以连续施工、操作方便等特点，被广泛应用于扩建道路工程项目施工活动中。需要注意的是，施工单位要结合工程实况不断优化施工方案，严格按照流程开展软基道路扩建工作，做好后期泡沫轻质土的养护工作，为后续工程运营奠定基础，保障既有道路与新建道路安全稳定运行
。
【参考文献】
[1]李硕杨军宏.泡沫轻质土在高速公路改扩建工程中的应用[J].公路交通科技,2018(S1):5-10.
[2]吴海刚，王宝军，郑永红，等.大规模采用泡沫轻质土处理软基设计方法探讨[J].铁道工程学报,2016(2):28-33.
玻璃杯机械设备[3]张发如，张留俊，尹利华.泡沫轻质土路基的适用性研究[J].公路交通科技(应用技术版),2019(3):45-47.
[4]康明铨，曾兴华，奉杰.泡沫轻质土在江西省某公路道路拓宽工程中的应用研究[J].公路交通科技(应用技术版),2017(12):283-285. [5]蔡玉志.浅析泡沫轻质土在高速公路桥头段路基中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2017(5)24-26.
【收稿日期】2021-09-30
（上接第72页）
5结语
在交通强国建设纲要的指导下，轨道交通智慧化已经成为行业发展的重点，轨道交通与其他行业之间的融合互联也必不可少。运用多网融合方案实现多制式、多层次的立体化交通必将成为未来交通系统的基本模式。为此，轨道交通必将完成一体化、数字化、平台化的发展目标，建立经济舒适、快速高
效、持续发展的新型智慧轨道交通系统
。
【参考文献】
[1]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要[Z]. 2020.
[2]樑梁，宋智翔.新基建背景下北京智慧轨道交通建设路径分析[J].城市轨道交通,2020(8):18-21.[3]张晓春，邵源，孙超.面向未来城市的智慧交通整体构思[J].城市交通, 2018,16(5):1-7.
【收稿日期】
2020-12-09
. All Rights Reserved.
