党的十八大以来，科技创新支撑交通运输实现了跨越式发展。交通基础设施建设技术跻身世界前列，港珠澳大桥、北京大兴国际机场等一批世界级工程建成运营；智慧公路、智能航运、智能高铁、智慧民航、智能仓储配送等快速发展；为科技创新驱动加快建设交通强国奠定了良好基础。交广会客厅特别策划《一路向远——中国智慧交通发展》，为您全景展现交通领域智慧发展，讲述交通行业的科技成果。
近年来，随着我国社会经济的稳定增长，以高速铁路为代表的中国轨道交通系统得到快速发展。但同时，轨道交通也面临着安全高效、快捷服务、低碳环保、可持续发展等一系列的挑战和竞争压力。在这样的场景下我们需要怎样的智能系统才能应对未来的挑战？交广会客厅特别策划《一路·向远—中国智慧交通发展》系列访谈，本期节目，我们有请到北京交通大学交通运输学院轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任、教授秦勇，与主持人高雅共同探讨智慧铁路的发展中如何更好地提供运营保障。
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【智慧铁路可以给我们带来什么】
主持人：提到智慧铁路，可能大家会想到飞速的高铁动车，以及越来越便捷的购票方式，等等，那首先您可不可以给我们通俗的讲一讲智慧铁路都包含了哪几个方面呢？
秦勇：以上您说到的这些都是属于智慧铁路的范畴，但智慧铁路的范畴其实非常广。举个简单的例子，你今天要从北京去上海，掏出手机来，打开12306，输入始发站“北京”，终到站“上海”，再选择你想要乘坐的车型：“高铁、动车”等等，然后选择好你的座别，票就订好了，这是智慧铁路带来的便捷。到了出发的那天，你拎上行李，到了车站，掏出身份证，放在识别机上，正脸对上人脸识别仪器，进站了，这当然也是智慧铁路带来的改变。上车后，你想要升舱，从硬席变成软席，于是掏出手机扫了一下座位右边的二维码，列车长就立刻来到你的身边，主动帮你办理了升舱。同时你听说中途的xx城市，当地特产很好吃，于是你又用手机在12306订了个餐，等到站送上来还是热乎的。而在运行的过程中，你心血来潮掏出硬币，竖着试了试，确实非常的平稳，似乎没有一丝抖动。下车了，你同样拿着身份证，刷地一下，大摇大摆地出了站。这是你看见的，感受到的智能铁路。其实在这背后，蕴含着无数铁路人艰难的科技创新之路。是他们研发了精准的“一日一图”，保证了每天合理的运力安排；是10年研发不断改进的12306，让你的车票购买得如此顺利；是高挂太空的北斗，精准便捷地对线路进行监测和维护，才让飞速运行的高铁动车如此平稳。是装在列车上的上千个传感器和沿线的防灾视频监控系统让列车安全运行。而在今后，我们也将更努力投身到智能铁路建设中去。
主持人：确实是，这几年来，智慧铁路的发展确实对我们的出行带来巨大的改变，那么目前我们在发展智慧铁路方面主要面临着哪些风险挑战呢？国外的智能高铁发展是怎样的呢？
秦勇：目前来说，我们的智慧铁路面临着安全高效、绿色环保、可持续发展等需求和挑战，国外发达铁路国家也在寻求新的发展途径，提升轨道交通的竞争力和发展水平，近年来轨道交通运输系统智能化已被普遍认可，成为发展方向。欧盟相关铁路组织相继提岀了 《铁路发展路线2050：走向竞争、资源高效、智能化 的轨道交通系统》，并实施了世界上最大的铁路技术创新计划Shift2Rail系列项目;德国提出了铁路4.0计划；日本铁道综合研究所提岀了2025科技发展规划，法国提出数字法铁计划等.这些发展规划都提出了更加安全、高效、智能、绿色、可持续的轨道交通智能化发展理念，注重利用信息通信等新兴赋能技术与运输系统深度融合，强化多交通方式的协同运行和无缝换乘，致力于提升便捷舒适的端到端乘客和货物运输体验，以加强系统的个性化服务、实时决策、环境高适应性和需求及时响应等能力，保持未来铁路系统的竞争优势.我国学者也较早提出了铁路智能运输系统的定义与技术框架，并根据最新技术发展与需求变化，不断深化与优化系统的内涵与技术体系以适应最新的发展要求。
【智慧铁路的发展阶段】
《新时代交通强国铁路先行规划纲要》中指出，到2035年，率先建成服务安全优质、保障坚强有力、实力国际领先的现代化铁路强国。到时候，中国铁路基础设施规模质量、技术装备和科技创新能力、服务品质和产品供给水平将达到世界领先，运输安全水平、经营管理水平、现代治理能力位居世界前列，绿色环保优势和综合交通骨干地位、服务保障和支撑引领作用、国际竞争力和影响力全面增强。那么在实现现代化铁路强国的过程中，又需要经历哪些阶段呢？
主持人：智能铁路的发展分为了哪几个阶段？
秦勇：智能铁路的发展在新兴技术的驱动下是具有阶段性的，特别是先进的物联网、传感器、人工智能、大数据、数字孪生、机器人以及新材料、新能源等新兴使能/赋能技术，对铁路系统的内部功能和外部形态具有巨大的塑造变革甚至颠覆作用。从信息处理技术水平的角度出发,智能铁路具有3个发展阶段:初级阶段为数字铁路，即铁路数字化阶段；中级阶段为智能铁路1.0,即铁路网联化阶段；未来将进入智能铁路2.0，即铁路自主化阶段.智能铁路2.0的发展目标就是实现轨道交通系统的自主感知、自主学习、自主决策和自主控制，以低成本、低风险的方式，提供高效精准的位移服务。到了智能铁路2.0阶段，铁路运输系统在高效智能、安全可靠、优质服务、绿色环保等各项指标上都比1.0阶段有质的提升，特别在人工智能等新兴技术能力倍增的情况下，铁路系统的自主化特征愈来愈明显，对外部需求和环境变化的精确感知、根据目标要求的动态优化组合、列车无人驾驶和自主运行，面向扰动的韧性和自愈能力，未来铁路系统的功能和服务将发生颠覆性的变化..
主持人：那么目前我们处在智能铁路发展的哪个阶段呢？目前我们的智能铁路发展在世界上处于一个什么样的水平呢？
秦勇：目前我们处在智能铁路2.0阶段前期，面临着一个崭新的发展阶段。目前我们的智能铁路发展与国外发达铁路国家处在并跑位置，国家铁路局牵头制定了我国《铁路科技创新中长期发展纲要（2021-2035年）》其重点在推进智能铁路先进技术发展，国家铁路集团提出了“智能高铁发展规划”，科技部部署了“先进轨道交通技术”重点研发计划专项，智能列车、智能高铁、智能运维、智能出行等新系统、新模式层出不穷。
【北斗卫星系统助力智慧铁路运营保障】
《新时代交通强国铁路先行规划纲要》明确了11个方面工作任务，提出要“发展自主先进的技术装备体系”，其中“新型智能列车控制系统”广受瞩目，被誉为列车的新“超级大脑”，这其中就应用到了北斗卫星系统。北斗就是中国发射的人造地球卫星，按照人造地球卫星的用途，北斗就是导航卫星。说到导航，大家都不陌生。在全世界，有能力把卫星送到太空提供全球定位导航的只有四家，中国的北斗就是其中的一家。
主持人：目前我国的北斗卫星具体可以做到什么呢？
秦勇：古有北斗七星辨明方向，今有北斗卫星定位九州。借助北斗卫星导航系统等尖端科技，世界上第一条智能高铁京张高铁，在世界上首次实现自动驾驶，列车实现区间自动运行、到站自动停车、停车自动开门，这也是时速350公里智能型复兴号动车组首次实现上述功能。基于北斗卫星和GIS技术，京张高铁部署了一张“定位”大网，能够为建设、运营、调度、维护、应急全流程提供智能化服务。此外，在精准定位国际班列、实时监测冷链物流、全天候发布预警信息、及时掌控机车状态、统一铁路各系统时钟、助力铁路重点工程建设方面，北斗都发挥了重要作用。
主持人：北斗卫星技术还会在哪些领域进行运用呢？
秦勇：铁路冷链物流的蓄冷式冷链装备系统采用北斗定位加数据平台的方式，实现运输位置实时监测，运输数据可后期追溯，很好地提升了用户体验，提高了运输质量。同时，北斗助力实现对铁路基础设施及沿线环境全天候、实时监测，高精度测量铁路线路平顺沉陷程度、沿线边坡滑动状况等，提高铁路病害和灾害预防及控制能力。北斗还可以为列车提供高可靠的冗余定位信息，一旦传统的铁路轨道电路、测速等地面定位方式失效后，还能依赖北斗定位进行安全高效的行驶。如果我国列车尽早使用了可靠的北斗定位技术，就能在11年很大程度上避免7.23特别重大铁路交通事故的发生。
主持人：有具体的实施案例吗？
秦勇：世界上一次性建成并开通运营里程最长的重载铁路-浩吉铁路沿线5座重点桥梁及6个重点边坡，采用基于北斗的高精度位移和形变监测技术，对基础设施进行长期监测，既能够保证监测的实时性和连续性，有效获得趋势信息，又能够保证高精度和自动化，为线路安全增加保障。
主持人：我刚听到您说，北斗还能及时掌控机车状态，这个过程是如何实现的呢？对我们机车的安全性上是不是更有保障了。
秦勇：是的，中国机车远程监测与诊断系统（CMD系统）通过北斗卫星导航系统，可实时精确采集机车位置信息及时传输到地面系统，职能部门可以及时掌握机车位置信息及其相关的机车故障、报警信息和机车工作质量状态。司机和运维部门对机车健康状态控制的便捷性和有效性大大提升，对机车的安全自然也更有保障。
北斗系统在轨道交通安全性保障上还有着很多作用，就像之前我们说的统一时钟。随着我国北斗系统的开发运用，铁路部门逐步推广使用北斗卫星导航系统作为时钟同步时钟源，确保时间统一准确，为调度指挥系统、信号集中监测系统、计算机联锁系统、列车控制系统等进行全面授时，消除行车安全隐患。
而且北斗卫星定位在多项铁路重点工程建设中都发挥了不容忽视的作用。世界首座高速铁路悬索桥——五峰山长江大桥在施工中建立基于北斗定位技术的大型沉井基础施工实时监控系统，实时监测沉井几何姿态、结构应力、泥面高程等数据，统计分析数据变化及其趋势，为科学决策提供技术支撑。
主持人：听您刚刚的介绍，确实让我们对北斗卫星定位系统的功能大开眼界。以前可能我们都认为北斗卫星定位系统离我们非常遥远，但其实它和我们的生活息息相关。
秦勇：确实是这样，回到我们刚刚说的“列车控制系统”，列车控制系统是高铁运行的大脑和神经，是高铁安全的保护神。传统列控系统在高铁线路上安装了大量的轨旁电子设备，用于列车的定位和控制，维护工作量较大，系统可靠性也受到影响。随着北斗卫星导航技术、智能感知、大数据、人工智能等新技术的成熟应用，新型智能列控系统将利用北斗卫星导航技术、智能感知、主动安全保障技术等构成空天地一体化的自主运行控制系统。与传统列控技术相比，实现轨旁电子设备从多到少、从有到无的转变，是列控技术领域里程碑式的技术创新，需要攻克列车精确高可靠定位、多元融合测速、运行环境风险智能感知、列车健康实时诊断、移动闭塞等关键技术难题。通过这些技术攻关可实现高度自主的移动闭塞，替代传统高铁的固定闭塞，两列车可以在紧紧追踪的情况下安全运行，列车追踪间隔可由目前的最短3分钟缩短到2分钟左右，提高线路运输能力30%以上。
【列车安全保障 无人机】
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。 与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些“危险、狭小空间、高频重复繁重”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。2018年9月份，世界海关组织协调制度委员会（HSC）第62次会议决定，将无人机归类为“会飞的照相机”。近年来，智能铁路方面，国内外也将无人机应用到了保障列车安全中。
主持人：说到安全保障，我看到您带领的团队，近年来在智能铁路相关应用上开展了很多研究，能大致给我们谈一谈吗？
秦勇：我们都知道，列车运行安全是轨道交通高效运营的核心和第一要务，围绕列车安全保障，我们开展了列车在途智能监控预警关键技术、复杂路网运营风险评估与智能调度技术、列车运行环境风险智能感知技术等方面的研究。其中列车在途智能监控预警关键技术，利用车载的高灵敏度传感器和机器学习智能诊断算法实现了列车关键部件的实时诊断分析和报警预警，研制了列车在途安全监控预警成套设备，并和行业内龙头企业如中车合作，应用到我国高速列车和城轨列车的健康管理上，取得了较好的应用效果。
此外，课题组通过研究，面向铁路沿线周边环境和日常人工巡检无法有效检查的部位，提出了基于无人机自动巡检的铁路基础设施病害智能提取辨识技术，可利用可见光、红外线、激光等先进检测设备，实现线路表面缺陷、桥梁钢架结构损坏、声屏障破损、供电接触网异常、电务铁塔破损等的智能检测，可识别厘米级大小的破损和部件丢失，准确率达到了90％以上，同时还可实现对沿线边坡滑动、土地堆积挖掘等异常变化、违章建筑等潜在风险的准确识别。和人工巡检和沿线固定监测相比，无人机具有机动灵活、角度多视野广、综合维护方便成本低、作业效率高、不占用铁路行车时间等优点，并与现有巡检方法的优势形成互补，形成崭新的空车地人高效协同巡检模式。目前，基于无人机的检测巡检方案已经被广泛应用于电力巡检、路面监测等领域并取得了良好的效果。
【智慧铁路的未来】
科技的日新月异，给我们的生活、出行带来了翻天覆地的变化。早上在广州吃早茶，中午在赣州买脐橙，夜晚在南昌游赣江，生命的宽度被拓宽了，生活的质量更高了，曾经那些想都不敢想的场景早已经成了现实。未来，智能铁路必将让我们的出行更加的方便快捷和舒适。
主持人：秦教授，您能不能从专业的角度给我们展望一下，未来的智能铁路会发展成什么样子？
秦勇：深度智能化，无人少人化，高安全韧性的。铁路系统通过大数据画像技术深入理解旅客的需求和偏好，为您出行选择最舒适或成本节约的车次，为您推荐出发到站时间，车站上车导航，车上饮食商务服务，到站换乘模式及导航，并实现一次性全程通票及无感出行，全行程智能导航。铁路系统内部会根据乘客需求，提前制定最佳的开车频次和中途衔接时间，调整列车编组大小适应客流变化，列车无人驾驶做到最佳平稳节能运行和最小追踪间隔。遇到自然灾害，设备设施故障甚至人为破坏，铁路系统能利用空天车地全方位的无人检测机器人及自主感知技术，及时发现问题和隐患，自动报警预警，采取自调整，自愈，预测性维修技术，使系统仍然能保持正常安全运行，不影响旅客原计划出行。
后记：从绿皮车到红皮车，到和谐号，再到现在的复兴号列车，我们的出行越来越方便。智能铁路应用得也越来越广泛。智慧高铁，逐梦新时代。如今，新时代的号角已经吹响，铁路作为国民经济大动脉，也在不断探索和发展。然而无论走得多远，安全都是永恒的主题，唯有牢牢把住安全这道关卡，才能带来可持续发展。相信在一代代铁路人的奋力拼搏下，智能化在轨道交通方面的应用也将更将广阔，也会给我们的出行带来更加美好的体验。
中国交通广播：高雅
通讯员：宋媚燕
