(转载自“铁路传媒”微信公众号)

 

 

 

本刊特稿

铁路5G关键技术分析和发展路线

王同军

摘要:构建铁路5G智能联接,是实现智能铁路各要素全面感知、泛在互联、融合处理的关键和基础,是铁路高质量发展的迫切需要。在智能建造、智能装备和智能运营等领域的移动通信应用需求日益增长,5G集成了多种先进的通信信息技术,具有多元化、宽带化、泛在化等特点,适合铁路多场景应用需要。在铁路5G发展过程中,无线频率、技术成熟度、产业周期、技术经济性、网络安全等是重点考虑的关键性因素,需要通过技术和管理创新化解制约条件。发展铁路5G专网时,应秉持新发展理念,坚持创新驱动、协调有序、开放融合、合作共享的原则,强化顶层设计,统筹规划、分步实施。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.001

 

特别策划

铁路5G应用技术研究

 

铁路5G专网系统架构和组网技术研究 

周宇晖

摘要:结合铁路5G专网业务与功能需求,提出铁路5G专网系统架构,同时基于5G基础设施云化、服务化架构、面向业务的网络切片等技术特点和铁路运输生产组织架构,对铁路5G专网核心网建设部署方案进行对比分析,并提出按需覆盖的铁路5G专网无线网覆盖需求,将铁路5G专网深入覆盖至铁路运营生产的每个环节,利用无线网络链接,形成广域的“物联网”架构,并针对不同铁路场景分别展开无线组网方案探讨。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.010

 

2100MHz频段铁路5G专网电磁兼容特性研究 

蔺伟,李毅,姜博,董根才

摘要:2100MHz频段电波传播特性良好,可申请作为我国铁路5G专网频率。但该频段与天通卫星通信系统、中国联通LTE系统的频率相邻,存在系统间干扰风险,可能影响铁路通信系统的可靠性。对2100MHz频段铁路5G专网频率的电磁兼容特性进行研究,计算出与中国联通LTE系统所需的空间隔离距离,并提出在铁路基站加装滤波器、铁路基站与中国联通基站临近部署等干扰控制建议。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.016

 

边缘计算技术在铁路5G移动通信中的应用研究 

李毅,董根才,蔺伟,姜博,柴金川

摘要:智能铁路的发展对大容量实时应用数据的传输、处理和安全性提出了更高要求。边缘计算技术具有降低数据传输时延、保证数据安全、在网络边缘提供存储和算力等优点,能有效契合智能铁路的应用需求。在研究边缘计算技术的典型业务应用、标准进展、系统组成、与5G系统的融合架构、分流机制、部署位置等基础上,提出铁路站场和智能动车组场景下的边缘计算应用方案。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.023

 

铁路新一代移动通信专网互联互通关键技术研究 

丁建文,郑鹏,李海鹰,孙斌,费丹

摘要:第五代移动通信(5G)具有低时延、高速率的特点,同时在我国5G发展具有良好的政策环境和商业环境。5G技术铁路应用已具备良好的基础和技术支撑,将5G技术应用到铁路有利于提升安全保障水平、运营效率、智能化水平并促进5G相关产业链的发展。对铁路5G专网架构、互联互通接口及协议栈进行论述,结合技术特点和信令流程提出铁路5G专网互联互通测试方案,提出将开源平台应用到铁路5G专网互联互通测试的方法,能够提高测试效率,扩大测试覆盖范围。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.031

 

D2D ProSe技术与铁路应用场景分析 

周宏伟,李辉,梁轶群

摘要:基于国内外铁路对新一代移动通信系统的需求,深入研究3GPP相关技术规范,提出将D2DProSe应用到铁路新一代移动通信系统。对D2DProSe的关键技术、网络架构、接口和技术优势进行论述;结合技术特点,分别在网络故障和网络工作正常情况下,分析其在铁路的潜在应用,并给出相应作业的D2DProSe通信流程;提出D2DProSe在铁路应用面临的关键问题。D2DProSe不但可有效解决脱网通信问题,而且可以拓展铁路新一代移动通信系统的应用范畴,提高网络健壮性和业务容量,实现基础设施共享,降低建设和维护成本。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.041

 

铁路5G专网承载网技术研究 

庄文林

摘要:针对铁路5G专网对承载网提出的大带宽、低时延、高精度时间同步、灵活组网、网络 切片及其协同管控等新需求,分析适应铁路5G专网的承载网关键技术。建议铁路5G专网承载 网选择SPN、IPRAN2.0两种技术制式,提出适合铁路5G专网承载网技术架构建议。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.046

 

铁路5G应用的可行性及技术优势分析 

陆晓磊,陈雍珏,邓小市

摘要:随着铁路高速化、智能化发展,铁路无线通信系统不仅提供基础的语音业务,宽带数据业务也成为其主要业务方向。结合当前无线通信技术发展现状,探讨5G移动通信技术在铁路行业中的可行性与技术优势。展望未来,铁路5G专网将成为铁路无线通信发展的方向,为我国铁路智能化发展发挥关键作用。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.050

 

基于大数据的高铁运营安全规律分析研究

 

国外铁路事故随运营维护投入变化的规律分析 

陈秀明, 杜晓洁, 荆晓霞

摘要:国外一些国家铁路基础设施养护维修投入资金整体呈逐年上升趋势,但各国在维修资金投入侧重方面有所区别。为持续提升我国铁路安全运营水平,优化养护维修资金投入,分别研究日、法、德等典型国家10年间铁路事故发展趋势,以及铁路基础设施养护维修资金投入变化情况,初步判断典型国家铁路事故随运营维护投入变化的规律;同时,在分析各国铁路事故分类与养护维修模式的基础上,分析各国铁路事故统计及养护维修特点,为我国铁路安全发展提供参考和借鉴。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.057

 

基于文本分析的高铁技术规章优化研究 

杨连报,刘新,董兴芝,李新琴,薛蕊,东春昭 ,徐贵红

摘要:针对运营实践中高铁技术规章动态优化缺乏数据支撑的问题,结合某铁路局集团公司现场各专业巡检的安全违章记录文本数据,提出基于集成学习LightGBM的文本智能分类模型。该模型主要分为学习和推理阶段,学习阶段主要依据技术规章制定分类标准并对安全违章记录部分数据进行标注形成训练数据,然后对训练数据中有关人名、地名、日期、标点等数据进行滤除,通过融合领域词典的Jieba分词工具对文本进行分词,应用Word2Vec生成文本特征向量,最后通过LightGBM分类模型实现智能分类;推理阶段主要应用学习阶段的分类模型对剩余的所有安全违章记录文本数据进行预测,最终通过预测结果分析现场人员常见的违章类型以及违章中具体的违反细则,为技术规章的动态优化和修订提供依据,为进一步分析事故故障与技术规章的关联关系奠定基础。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.062

 

高速铁路职工违章作业行为分析及治理策略探讨 

田雷, 贾永刚, 刘新

摘要:分析影响高速铁路职工违章作业的主要因素,将计划行为理论(TPB)运用于职工违章行为决策研究。通过问卷调查的形式结合结构方程模型(SEM)探究违章行为影响因素之间的关系。研究表明,行为态度、主观规范、知觉行为控制、过去行为以及作业环境均对行为意向产生一定影响,其中,过去行为对职工行为的影响效果最强,加强对违章职工的安全教育有十分重要的意义。在此基础上,对存在违章作业行为的职工开展更多的安全教育工作,加强规避职工违章风险的有效手段,为各铁路局集团公司开展技术规章整治工作提供参考。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.067

 

运营维护

高速列车晚点预测的机器学习模型 

胡瑞,文超,张梦颖,徐传玲

摘要:智能调度是智能高铁技术体系的核心组成部分,准确预测高铁列车晚点时间是智能高铁必须实现的功能,基于列车运行数据开展高铁列车晚点研究已成为热点研究方向。首先介绍 高速列车数据来源与构成,对其进行描述性统计;然后综合运用皮尔逊相关系数(Pearson)和 Lasso算法对列车数据进行清洗和降维处理;最后运用梯度提升决策树机器学习模型预测列车晚点时间。测试结果显示,综合运用机器学习模型可有效预测高铁列车的晚点时间,对调度决策辅助具有一定的支撑作用。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.072

 

铁路调度所通信系统搬迁过渡设计与实施方案 

张奥, 朱芳, 王锐

摘要:铁路局集团公司日常运营调度的指挥中枢是调度所,其通信系统应满足铁路部门调度指挥的各类应用,在搬迁过程中为减少投资,各类通信设备需尽量利用旧设备,同时更应配合行车计划,保障重要的行车调度指挥业务不中断。以中国铁路南昌局集团有限公司调度所通信系统搬迁为例,详细介绍在调度所搬迁过程中与行车业务最密切相关的通信承载网、调度通信、电话及其他过渡等3个通信子系统的搬迁过渡设计与实施方案,并提出过渡后设备的再利用方案,可供其他类似工程参考。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.078

 

太锡铁路太子城—大囫囵线路方案研究 

张哲, 梁睿, 童达鹏

摘要:太锡铁路太子城—大囫囵线路走向受沿线经济据点、地方规划、地质条件、环境敏感区域、工程投资等因素影响,线路方案较难取舍。分析该段线路相关影响因素,对经崇礼北、经崇礼南、取直3个走向的线路方案进行比选分析,结合崇礼区局部站位的选择对线路方案进行取舍。通过方案对比,3个线路方案工程难易程度差别不大,但经崇礼北方案线路顺直,工程投资和运营费用适中,且崇礼区局部站位满足功能需求,推荐采用该线路方案。研究表明,充分考虑相关影响因素,根据项目实际情况,选择合理的分析角度确定线路方案,是保证线路方案安全性、经济性和合理性的关键。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.082

 

研究探讨

基于实测钢轨廓形的轮轨匹配等效锥度对比研究 

侯茂锐,郭涛,张志波

摘要:为了系统对比我国高速铁路轮轨型面匹配特性,在京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大等6条高速铁路选择典型地面测点和16列动车组车轮进行为期2年的现场测试。分别应用LMA、S1002CN、LMB-10和XP55车轮踏面与不同线路钢轨实测廓形匹配,分析不同钢轨廓形对等效锥度的影响。基于实测钢轨廓形和车轮踏面廓形开展轮轨匹配等效锥度计算,对比分析3种主型平台动车组车轮踏面与不同线路钢轨廓形匹配的等效锥度差异,描绘出主型平台动车组镟轮初期和镟轮末期的等效锥度变化范围,并提出下一步轮轨型面匹配研究的重点方向,不断探寻最优的轮轨匹配空间,为不同线路控制合理的轮轨匹配状态提供支撑。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.088

 

世界高速磁悬浮铁路发展现状与趋势分析 

沈通,马志文,杜晓洁,赵文秀,史俊玲

摘要:受轮轨关系、弓网关系、空气动力学及能耗经济性等因素制约,既有轮轨高速铁路难以实现进一步提速。高速磁悬浮铁路可以解决轮轨铁路存在的轮轨黏着、摩擦、振动和高速受流等问题,具有更高的提速潜力,近年来逐渐成为地面交通领域的研究热点。以我国和日本、德国、美国等代表性国家为例,从技术装备、线路建设等方面介绍了不同国家高速磁悬浮铁路的发展现状,分析了未来世界高速磁悬浮铁路的发展趋势。总体上看,高速磁悬浮铁路将向速度更高、成本更低、技术更实用化等方向发展,结合低真空管道技术的高速磁悬浮铁路具有良好的发展前景。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.094

 

低真空管道磁悬浮列车热效应仿真分析研究 

张俊博,李红梅,王俊彪,宣言

摘要:为解决不同制式磁悬浮列车在低真空管道中运行的热效应仿真问题,更好地对磁悬浮列车在管道中运行产生的热效应危害进行预测防护,以磁悬浮列车通过长直低真空管道为例,在不影响仿真结果的基础上,基于仿真软件FLUENT建立低真空管道磁悬浮列车热效应计算的简化物理模型和数值模型,研究不同列车运行速度、管道真空度、阻塞比对低真空管道磁悬浮列车热效应的影响。计算结果表明:在不考虑管道通风散热和列车牵引等相关系统发热功率变化的情况下,管道温度变化主要由列车运行速度与阻塞比决定,在列车前进方向上管道温度升高,车尾方向管道温度降低;当真空度在0.01atm~0.10atm范围内变化时,列车表面最高温度变化较明显;当真空度为0.01atm时,在各个运行工况下列车表面温升均超过140K。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.100

 

地铁车站机电设备可靠性分析及维保策略研究 

高一凡,靳守杰,李赛,潘志刚,王诗瑶,刘晓光

摘要:车站机电设备在车站运营中发挥着重要作用,车站机电设备的维保对保证设备的可靠运行十分必要。研究分析了车站机电设备的实际故障数据,统计分析识别出故障率高的设备,并对故障率高的设备进行可靠性拟合,确定最优可靠性分布。根据可靠度要求,确定对应的维保周期,对高故障率设备进行有针对的周期性维保,保证车站设备可靠运行,从而实现车站正常运营。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.107

 

技术应用

中法高速铁路钢轨技术对比

张银花,刘丰收,李闯,杨光,周韶博

摘要:法国高速铁路技术走在世界前列,积累了许多成熟的经验;我国高速铁路钢轨标准已和欧洲高速铁路发达国家接轨,钢轨制造装备和工艺、实物质量水平等已达世界先进水平,但 在基础研究、运营维护等方面仍存在差距。从高速铁路钢轨标准、钢轨制造、钢轨使用、养护维修、伤损修复、大修周期等方面,介绍我国和法国高速铁路钢轨技术,并进行对比。在分析中法钢轨技术差异的基础上,提出我国高速铁路钢轨需在基础理论研究、检测监测和养护维修技术等方面借鉴国外先进成熟的技术,走创新发展之路的建议。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.115

 

高速铁路接触网直流融冰技术 

史国强

摘要:接触网覆冰会损坏供电设备甚至造成动车组大面积停运,严重威胁高速铁路安全,接触网融冰技术是保障铁路安全的关键技术之一。对接触网覆冰危害进行分析,梳理防覆冰技术研究应用现状,提出一种基于牵引变电所内变压器输出的27.5kV交流电源,经直流融冰装置转换成直流电,在导线电阻中产生热量融化接触网覆冰的解决途径,并给出相关技术指标、装置组成及三级保护设置方案。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.122

 

铁路动车段废水污染物特性及处理工艺分析 

段建国

摘要:针对铁路动车段废水污染物排放特点,重点分析铁路动车段产生的污水、臭气及污泥等污染物特性,针对性探讨与之对应处理工艺的适应性,包括常规污水处理的生物法脱氮工艺、常规臭气处理的物化法和生物法等工艺、常规污泥处理工艺等。提出以污水处理站污水、污泥和臭气处置的达标排放为目标,作为铁路动车段类似废水处理工程设计、运营、维护的依据和参考。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.128

 

铁路轨道检测数据智能传输系统研制及应用研究 

侯智雄,王昊,郝蕊

摘要:通过应用于轨道基础设施检测数据车地无线传输的方法,以4G无线网络设计实现车地无线数据传输系统,系统可将车上轨道检测系统的检测数据通过互联网传回地面数据中心,人员不必跟车检测、分段拷贝数据、长时间数据编辑。回传至地面的轨道不平顺数据经过地面数据综合分析指导轨道工务系统线路维修。车地无线传输系统实现从系统采集端直接将合成数据回传至地面,无需车上安装专门的服务器,可用于搭载式轨道检测系统中,大大提高了轨道基础设施检测的效率和实时性,为铁路线路安全运营提供有效数据支持。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.133

 

聚氨酯固化道床施工储料系统研究 

张锐,高春雷,何国华

摘要:针对聚氨酯固化道床施工特点,提出聚氨酯施工设备储料系统的设计方案。储料系统由罐式集装箱、加热系统、原料循环供应系统、控制系统4部分组成。罐式集装箱可以放置在标准铁路平车上,方便拆装,解决了聚氨酯施工中大量原料储存的问题;加热系统由覆盖在料罐内胆外表面的电加热带和温度控制系统组成,可设定恒定的加热温度,防止原料因温度过高/低出现变质;原料循环供应系统可实现原料供应或自循环的状态转换,原料进行料罐内自循环操作,可防止原料由于存放时间过长导致的分层,还可提高加热效率。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.139

 

专栏·安全与视频

云存储技术在铁路视频监控系统的应用 

崔圣青, 王毅勇

摘要:结合铁路综合视频监控系统中存储技术的应用现状、发展及需求变化,研究分析云存储关键技术的特点和实用性。详细论述纠删码数据保护机制的实现原理,提出不同数据保护模式下的参数配置和具体实施案例中的应用模型,同时,对比分析纠删码数据保护机制与副本数据保护机制的效果差异;对云存储系统中负载均衡、数据自愈、在线扩容、跨站数据同步及面向云存储系统的管理模式等关键技术应用进行阐述;通过中国铁路济南局集团有限公司云存储技术及功能的现场试验验证案例,提出铁路视频监控系统中云存储技术应用的方案建议。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.143

 

铁路车站信号设备远程集中视频监控系统 

刘清华

摘要:铁路信号设备是铁路行车安全的重要基础设施,为解决电务部门对于信号设备及业务管理中存在的监控盲区、防护困难、巡视不足等问题,本系统将信号集中监测系统与视频监控系统相结合,在信号集中监测系统产生告警时触发视频监控系统的前端摄像机,捕捉相关信号设备现场视频画面情况,实现电子地图、报警触发、上道施工防护、远程电子巡视、实时监视和历史回放等功能,进而为设备、业务管理中现场异常情况提供可追溯途径,基本解决了现有管理中存在的问题。

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.148

THE

END

 
 

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