2022年 第31卷 第10期
2022, 31(10): 1-5.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.01
摘要
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摘要:
随着铁路信息系统业务量和数据量的日益增加，迫切需要探索一种新的架构，提升系统的自治能力和响应能力。文章结合铁路信息系统业务特点，提出了适用于铁路信息系统的云边协同体系架构，详细阐述了云边协同的技术体系和微服务、容器编排、边缘计算等关键技术，并介绍了其在铁路信息系统中的应用场景，可对云边协同技术在铁路领域的落地实施提供参考。
随着铁路信息系统业务量和数据量的日益增加，迫切需要探索一种新的架构，提升系统的自治能力和响应能力。文章结合铁路信息系统业务特点，提出了适用于铁路信息系统的云边协同体系架构，详细阐述了云边协同的技术体系和微服务、容器编排、边缘计算等关键技术，并介绍了其在铁路信息系统中的应用场景，可对云边协同技术在铁路领域的落地实施提供参考。
2022, 31(10): 6-9.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.02
摘要:
针对铁路网络安全需求中加密威胁难检测，加密业务与加密流量监管困难的现状，特别是加密流量分析粒度不够，技术支撑性不足等问题，设计了由数据获取子系统、特征建模子系统、智能分析子系统、配置管理子系统组成的基于智能算法协同的铁路网络加密流量智能监测系统，阐述了基于两阶段长短期记忆（LSTM，Long Short-Term Memory）网络的加密流量异常识别、基于Elmo+LSTM+Self-Attention模型的加密流量应用类型识别关键技术。该系统有助于提升加密流量监测技术水平、增强铁路网络安全综合防御能力，也为未来铁路领域网络与信息系统安全运行维护提供了技术支撑。
针对铁路网络安全需求中加密威胁难检测，加密业务与加密流量监管困难的现状，特别是加密流量分析粒度不够，技术支撑性不足等问题，设计了由数据获取子系统、特征建模子系统、智能分析子系统、配置管理子系统组成的基于智能算法协同的铁路网络加密流量智能监测系统，阐述了基于两阶段长短期记忆（LSTM，Long Short-Term Memory）网络的加密流量异常识别、基于Elmo+LSTM+Self-Attention模型的加密流量应用类型识别关键技术。该系统有助于提升加密流量监测技术水平、增强铁路网络安全综合防御能力，也为未来铁路领域网络与信息系统安全运行维护提供了技术支撑。
2022, 31(10): 10-15.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.03
摘要:
针对城市轨道交通（简称：城轨）列车车厢客流密度检测过程中人群密集、乘客间相互遮挡的问题，文章提出一种基于改进YOLOv5s模型的列车车厢客流密度检测方法。设计了基于车载闭路电视监控（CCTV，Closed-Circuit Television）系统监控进行实时目标检测的列车车厢客流密度检测模型；为解决人群密集及遮挡问题，对YOLOv5s进行优化，采用了双向特征金字塔网络（BiFPN ，Bi-directional Feature Pyramid Network）结构加强网络特征融合，设计了一种损失函数计算方法，改进了非极大值抑制（NMS，Non-Maximum Suppression）方法，避免候选框误删除的情况。在标准行人检测数据集和自制地铁车厢乘客数据集上进行实验，结果表明，在两类数据集上，改进模型的检测精度均较原模型有所提升。
针对城市轨道交通（简称：城轨）列车车厢客流密度检测过程中人群密集、乘客间相互遮挡的问题，文章提出一种基于改进YOLOv5s模型的列车车厢客流密度检测方法。设计了基于车载闭路电视监控（CCTV，Closed-Circuit Television）系统监控进行实时目标检测的列车车厢客流密度检测模型；为解决人群密集及遮挡问题，对YOLOv5s进行优化，采用了双向特征金字塔网络（BiFPN ，Bi-directional Feature Pyramid Network）结构加强网络特征融合，设计了一种损失函数计算方法，改进了非极大值抑制（NMS，Non-Maximum Suppression）方法，避免候选框误删除的情况。在标准行人检测数据集和自制地铁车厢乘客数据集上进行实验，结果表明，在两类数据集上，改进模型的检测精度均较原模型有所提升。
2022, 31(10): 16-21.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.04
摘要:
有效识别禁限带物品的智能识别算法有助于降低安检人员劳动强度，提升旅客行李安检作业效率。文章采用图像多标签分类的深度卷积神经网络，通过引入图像注意力机制与动态元融合，能够在卷积前向传递过程中补充低层图像视觉线索，有效应对行李X光图像中物品影像混叠干扰及低分辨率特征混淆的问题，增强对细粒度特征的识别能力；同时，引入外部神经知识的元选择网络，实现网络多阶段预测的自适应融合，以避免权重偏置现象。实验结果表明，文章算法能够克服行李X光图像中影像混叠和物品尺度变化带来的禁限带物品识别困难，有效提高识别准确率。
有效识别禁限带物品的智能识别算法有助于降低安检人员劳动强度，提升旅客行李安检作业效率。文章采用图像多标签分类的深度卷积神经网络，通过引入图像注意力机制与动态元融合，能够在卷积前向传递过程中补充低层图像视觉线索，有效应对行李X光图像中物品影像混叠干扰及低分辨率特征混淆的问题，增强对细粒度特征的识别能力；同时，引入外部神经知识的元选择网络，实现网络多阶段预测的自适应融合，以避免权重偏置现象。实验结果表明，文章算法能够克服行李X光图像中影像混叠和物品尺度变化带来的禁限带物品识别困难，有效提高识别准确率。
2022, 31(10): 22-25.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.05
摘要:
针对传统的动车组气体泄漏传统检测方法存在检测效率低、检测精度低和人工成本高的问题，文章设计了动车组压缩气体泄漏超声波智能检测与识别系统，该系统能够通过对泄漏气体产生的超声波信号进行采集和分析，准确判断部件密封状态，确定压缩气体泄漏位置。试验证明，所设计系统在检修现场复杂的声环境下能够快速检测并识别微小气体泄漏，准确有效确定动车组故障部件泄漏位置，显著提高了检测精度和效率，保障动车组的运行安全。
针对传统的动车组气体泄漏传统检测方法存在检测效率低、检测精度低和人工成本高的问题，文章设计了动车组压缩气体泄漏超声波智能检测与识别系统，该系统能够通过对泄漏气体产生的超声波信号进行采集和分析，准确判断部件密封状态，确定压缩气体泄漏位置。试验证明，所设计系统在检修现场复杂的声环境下能够快速检测并识别微小气体泄漏，准确有效确定动车组故障部件泄漏位置，显著提高了检测精度和效率，保障动车组的运行安全。
2022, 31(10): 26-32.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.06
摘要:
北京—张家口高速铁路是国内第一条全线、全生命周期内所有专业均应用建筑信息建模技术的智能高速铁路。文章结合京张高铁重点工程—八达岭地下站和隧道工程BIM应用，基于铁路工程BIM技术标准，重点研究多专业设计数据一致性表达，构建了八达岭地下站和隧道工程的全要素信息模型，并利用中铁工程设计咨询集团有限公司开发的铁路多专业数字化协同设计软件，搭建了一个协同设计平台，使传统上离散的各专业设计数据能够实现集成展示，方便设计方案的对比和优化，有助于提升设计效率和质量，实现铁路工程的智能化建造。此外，提出将全要素信息模型与能够反映铁路基础设施运营维护阶段真实状况的海量三维点云数据融合起来，为运营维护阶段基础设施一致性检测提供支持。
北京—张家口高速铁路是国内第一条全线、全生命周期内所有专业均应用建筑信息建模技术的智能高速铁路。文章结合京张高铁重点工程—八达岭地下站和隧道工程BIM应用，基于铁路工程BIM技术标准，重点研究多专业设计数据一致性表达，构建了八达岭地下站和隧道工程的全要素信息模型，并利用中铁工程设计咨询集团有限公司开发的铁路多专业数字化协同设计软件，搭建了一个协同设计平台，使传统上离散的各专业设计数据能够实现集成展示，方便设计方案的对比和优化，有助于提升设计效率和质量，实现铁路工程的智能化建造。此外，提出将全要素信息模型与能够反映铁路基础设施运营维护阶段真实状况的海量三维点云数据融合起来，为运营维护阶段基础设施一致性检测提供支持。
2022, 31(10): 33-37.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.07
摘要:
铁路施工组织设计的传统工作方式存在数据分布散、整合难度大、工作效率低、质量不易保证等问题，难以满足铁路建设快速发展的需要，为此，提出了基于大数据和信息化技术的铁路施工组织全过程自动化设计的方法，并开发了铁路工程施工组织及造价一体化编制系统。文章的研究内容包括从外业调查、内业整理到生成成果的各子过程，利用移动端设备实现了外业调查数据的自动采集，在PC端实现了数据共享、数据整合、数据分析及生成成果功能。所开发的系统的应用显著提高了铁路施工组织设计的工作效率，保障了成果质量，对铁路、公路等线性工程的施工组织自动化设计具有一定的参考意义。
铁路施工组织设计的传统工作方式存在数据分布散、整合难度大、工作效率低、质量不易保证等问题，难以满足铁路建设快速发展的需要，为此，提出了基于大数据和信息化技术的铁路施工组织全过程自动化设计的方法，并开发了铁路工程施工组织及造价一体化编制系统。文章的研究内容包括从外业调查、内业整理到生成成果的各子过程，利用移动端设备实现了外业调查数据的自动采集，在PC端实现了数据共享、数据整合、数据分析及生成成果功能。所开发的系统的应用显著提高了铁路施工组织设计的工作效率，保障了成果质量，对铁路、公路等线性工程的施工组织自动化设计具有一定的参考意义。
2022, 31(10): 38-41.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.08
摘要:
针对高速铁路大型客运车站电扶梯因运行多年后部件老化失灵、漏检缺检故障造成旅客伤亡的问题，文章提出了基于物联网技术实现大型客站电扶梯智慧监管的方案，该方案具有通过互联网实时监控电扶梯各项技术指标和提前预警电梯的运行情况等功能，能够解决因电梯故障困人问题。实践证明，所提方案很好地解决了因电梯故障造成的乘客滞留的问题，保障电梯在运行过程中不停梯、少故障，提升了旅客的出行满意度，对大型高铁车站设备运营管理具有较高的参考价值。
针对高速铁路大型客运车站电扶梯因运行多年后部件老化失灵、漏检缺检故障造成旅客伤亡的问题，文章提出了基于物联网技术实现大型客站电扶梯智慧监管的方案，该方案具有通过互联网实时监控电扶梯各项技术指标和提前预警电梯的运行情况等功能，能够解决因电梯故障困人问题。实践证明，所提方案很好地解决了因电梯故障造成的乘客滞留的问题，保障电梯在运行过程中不停梯、少故障，提升了旅客的出行满意度，对大型高铁车站设备运营管理具有较高的参考价值。
2022, 31(10): 42-46.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.09
摘要:
针对当前铁路施工组织（简称：施组）在计划编制、调整和进度把控中存在的问题，围绕施组计划编制、计划调整及智能辅助决策展开研究，研发了铁路工程施组进度智能化管理系统。系统内置了统一的铁路施工工项模板、智能辅助决策方案及形象化表达等关键要素，并在西昆（西安—昆明）高速铁路得到应用。应用结果表明，该系统可实现铁路工程施组计划智能编制和跟踪预警，提升现场施组管理效率并辅助管理决策。
针对当前铁路施工组织（简称：施组）在计划编制、调整和进度把控中存在的问题，围绕施组计划编制、计划调整及智能辅助决策展开研究，研发了铁路工程施组进度智能化管理系统。系统内置了统一的铁路施工工项模板、智能辅助决策方案及形象化表达等关键要素，并在西昆（西安—昆明）高速铁路得到应用。应用结果表明，该系统可实现铁路工程施组计划智能编制和跟踪预警，提升现场施组管理效率并辅助管理决策。
2022, 31(10): 47-51.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.10
摘要:
为了提高封闭式路堑的设计水平，实现工程数字化管理，开展基于建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）的铁路封闭式路堑设计研究。介绍其设计流程和方法，以及与隧道、桥梁接口的深化设计，钢筋深化设计及综合碰撞检查。该设计方法已在多个铁路工程项目中应用，有效减少了设计盲区及专业间的错漏碰缺，提高设计效率和质量，可为其他铁路封闭式路堑设计提供参考。
为了提高封闭式路堑的设计水平，实现工程数字化管理，开展基于建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）的铁路封闭式路堑设计研究。介绍其设计流程和方法，以及与隧道、桥梁接口的深化设计，钢筋深化设计及综合碰撞检查。该设计方法已在多个铁路工程项目中应用，有效减少了设计盲区及专业间的错漏碰缺，提高设计效率和质量，可为其他铁路封闭式路堑设计提供参考。
2022, 31(10): 52-56.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.11
摘要:
为适应铁路行业科研环境、科研用户需求与科研管理服务技术环境的复杂变化，支撑全生命周期科研管理流程，实现科技资源安全开放及辅助科技决策的目标，从铁路行业科研管理实际需求出发，利用大数据、人工智能、云计算等技术，构建集科研管理、资源共享和决策支撑于一体的科研管理智能服务平台，并在铁路行业推广应用。实践表明，该平台可使科研管理更高效、数据资源更协同、决策支撑更智能，为铁路行业高质量发展提供有力保障。
为适应铁路行业科研环境、科研用户需求与科研管理服务技术环境的复杂变化，支撑全生命周期科研管理流程，实现科技资源安全开放及辅助科技决策的目标，从铁路行业科研管理实际需求出发，利用大数据、人工智能、云计算等技术，构建集科研管理、资源共享和决策支撑于一体的科研管理智能服务平台，并在铁路行业推广应用。实践表明，该平台可使科研管理更高效、数据资源更协同、决策支撑更智能，为铁路行业高质量发展提供有力保障。
2022, 31(10): 57-61.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.12
摘要:
针对铁路电网施工供/用电过程中存在的电量统计不及时、电费核算工作量大、供/用电线路及设备无法实时监控等问题，研发铁路施工电力智能管理系统。从供/用电监测、用电量智能分析与生产评估、用电安全保障3个方面研究系统的关键技术，实现电量电费自动统计分析及供/用电情况可视化展示等功能。该系统的建设及应用提升了铁路施工供/用电的稳定性和效率，为建设单位、监理单位和施工单位的施工用电管理决策提供了辅助支撑。
针对铁路电网施工供/用电过程中存在的电量统计不及时、电费核算工作量大、供/用电线路及设备无法实时监控等问题，研发铁路施工电力智能管理系统。从供/用电监测、用电量智能分析与生产评估、用电安全保障3个方面研究系统的关键技术，实现电量电费自动统计分析及供/用电情况可视化展示等功能。该系统的建设及应用提升了铁路施工供/用电的稳定性和效率，为建设单位、监理单位和施工单位的施工用电管理决策提供了辅助支撑。
2022, 31(10): 62-67.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.13
摘要:
物联网作为互联网的进一步延伸，在现场大量部署监测控制设备或边缘计算节点，使得网络信息安全边界越发模糊，也对铁路物联网应用系统的安全防护策略提出了更高的要求。文章总结铁路物联网业务应用的安全特点，从设备、网络、数据和应用的维度分析铁路物联网的安全挑战，提出构建铁路物联网安全参考框架和全生命周期管理模式的安全对策，探讨保障铁路物联网安全的新技术。文章对铁路物联网系统安全开展的研究，可为完善和提升铁路网络安全和信息化体系提供参考。
物联网作为互联网的进一步延伸，在现场大量部署监测控制设备或边缘计算节点，使得网络信息安全边界越发模糊，也对铁路物联网应用系统的安全防护策略提出了更高的要求。文章总结铁路物联网业务应用的安全特点，从设备、网络、数据和应用的维度分析铁路物联网的安全挑战，提出构建铁路物联网安全参考框架和全生命周期管理模式的安全对策，探讨保障铁路物联网安全的新技术。文章对铁路物联网系统安全开展的研究，可为完善和提升铁路网络安全和信息化体系提供参考。
2022, 31(10): 68-72.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.14
摘要:
针对网络环境愈发复杂、现有网络安全传输平台边界安全防护力薄弱、平台接口功能存在缺陷和重复开发部署、效率低下等问题，采用Golang语言、Socket加密传输方式及身份认证技术开发了网络安全传输平台通用代理服务，该代理服务具有穿越网络安全传输平台的正反向透明代理、内/外网的网络安全防护身份认证、访问控制、行为检测和安全管理等功能。作为铁路互联网和移动App项目中的传输桥梁，网络安全传输平台通用代理服务已在多个系统中应用，应用效果良好。
针对网络环境愈发复杂、现有网络安全传输平台边界安全防护力薄弱、平台接口功能存在缺陷和重复开发部署、效率低下等问题，采用Golang语言、Socket加密传输方式及身份认证技术开发了网络安全传输平台通用代理服务，该代理服务具有穿越网络安全传输平台的正反向透明代理、内/外网的网络安全防护身份认证、访问控制、行为检测和安全管理等功能。作为铁路互联网和移动App项目中的传输桥梁，网络安全传输平台通用代理服务已在多个系统中应用，应用效果良好。
2022, 31(10): 73-79.
doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.10.15
摘要:
针对现行地铁车辆段信号设备平面布置图复杂度高、采用通用AutoCAD软件人工绘制效率低下问题，构建以自定义实体为单位绘制平面布置图的辅助设计平台；利用ObjectARX创建自定义实体对AutoCAD进行二次开发；设计人机交互界面和外部文件输入处理算法，实现信号设备平面布置图的人机交互辅助绘制与自动绘制；设计特定数据处理算法和对外接口，完成自定义实体数据提取，生成站场及联锁数据并通过命令输出到Excel，实现数据与联锁软件对接。对某复杂车辆段信号平面布置图的设计结果表明，辅助设计平台能够在2 s的时间内快速实现该复杂车辆段信号平面布置图的一键自动生成，绘制准确无误，提升了车辆段信号平面布置图的设计质量与效率。
针对现行地铁车辆段信号设备平面布置图复杂度高、采用通用AutoCAD软件人工绘制效率低下问题，构建以自定义实体为单位绘制平面布置图的辅助设计平台；利用ObjectARX创建自定义实体对AutoCAD进行二次开发；设计人机交互界面和外部文件输入处理算法，实现信号设备平面布置图的人机交互辅助绘制与自动绘制；设计特定数据处理算法和对外接口，完成自定义实体数据提取，生成站场及联锁数据并通过命令输出到Excel，实现数据与联锁软件对接。对某复杂车辆段信号平面布置图的设计结果表明，辅助设计平台能够在2 s的时间内快速实现该复杂车辆段信号平面布置图的一键自动生成，绘制准确无误，提升了车辆段信号平面布置图的设计质量与效率。
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