人工智能在鐵路中的應(yīng)用及展望

李婷婷

（河北省石家莊鐵道大學(xué)，河北 石家莊 050043）

伴隨著高新技術(shù)逐步發(fā)展，智能交通、智慧農(nóng)業(yè)以及智慧醫(yī)療等行業(yè)應(yīng)用逐漸發(fā)展。鐵路行業(yè)作為運(yùn)輸體系的重要組成部分，也有很多可以改進(jìn)的方面；我國在智能鐵路領(lǐng)域，目前位于世界領(lǐng)先水平。相關(guān)應(yīng)用實例有，智能京張鐵路、京雄鐵路等，逐步引入智能鐵路建設(shè)新階段。目前國外在智能鐵路建設(shè)方面，主要劃分為歐、美、日為三大陣營，這三大陣營在智能鐵路建設(shè)領(lǐng)域也有一定建樹。

一、智能鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)發(fā)展，世界各國的鐵路運(yùn)輸都逐漸依托高新技術(shù)基礎(chǔ)，逐步提高鐵路運(yùn)輸?shù)姆?wù)質(zhì)量，基于生態(tài)環(huán)保的概念，一定程度上還可有效的節(jié)約資源。

2013年，俄羅斯發(fā)布了《2016—2020年全面創(chuàng)新發(fā)展計劃》，目的是有效規(guī)范鐵路系統(tǒng)的內(nèi)部管理，進(jìn)一步增加鐵路系統(tǒng)市場占有額，實現(xiàn)俄羅斯鐵路健康可持續(xù)發(fā)展。在規(guī)劃中，明確了鐵路在數(shù)字化時代下的發(fā)展目標(biāo)及任務(wù)，其規(guī)定范圍包括運(yùn)輸管理、列車車輛以及基礎(chǔ)設(shè)施的健康監(jiān)測、列車控制等內(nèi)容。在2015年，法國推出了數(shù)字化建設(shè)法鐵項目，主要是通過連通列車——路網(wǎng)——站房這三大區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)應(yīng)用建設(shè)，從而實現(xiàn)鐵路相關(guān)企業(yè)對生產(chǎn)效率、工作質(zhì)量等追求，又能夠更好地滿足旅客的服務(wù)要求，提升對準(zhǔn)點(diǎn)率、舒適性等。繼法國之后，英國又規(guī)劃出數(shù)字時代下的鐵路發(fā)展規(guī)劃藍(lán)圖，其主要突出了當(dāng)前英鐵面臨的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對措施，其中包括：第一，倡導(dǎo)藍(lán)牙及生物識別技術(shù)，以淘汰創(chuàng)新傳統(tǒng)售票技術(shù)；第二，研發(fā)生產(chǎn)新型列車座椅，從而增加列車載客量；第三，設(shè)計制造智能列車，提高列車的發(fā)車及使用頻率，提升經(jīng)濟(jì)效益。

在中國，將鐵道部進(jìn)行部門改革，成立了鐵路總公司，在建設(shè)智能鐵路的過程中，大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)得到進(jìn)一步應(yīng)用，逐步制定了清晰的智能鐵路發(fā)展戰(zhàn)略。

二、人工智能技術(shù)在智能鐵路中的實例分析

（一）在高鐵安檢系統(tǒng)中的應(yīng)用

在鐵路安檢過程中，傳統(tǒng)的安檢方式是工作人員通過X光安檢機(jī)進(jìn)行看圖識別，這樣帶來的缺點(diǎn)是崗前培訓(xùn)周期長，工作人員容易產(chǎn)生作業(yè)疲勞，造成誤檢、漏檢等工作失誤。為了解決這一弊端，我們可以應(yīng)用人工智能技術(shù)，采集其他安檢領(lǐng)域的安檢圖像與數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前流行的人工智能算法，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化識別，從而極大程度上提高了鐵路安檢的物品正確識別率，降低了工作人員的工作強(qiáng)度、降低工作誤差發(fā)生率。

在鐵路安檢領(lǐng)域中，長春西高鐵站目前已經(jīng)采用了人工智能X光安檢設(shè)備，通過利用圖像處理和云端計算技術(shù)，研發(fā)出了高鐵站智能檢測系統(tǒng)。其中，關(guān)于智能檢測的詳細(xì)步驟，對圖像進(jìn)行特征點(diǎn)檢測及匹配，精選新拍圖像，通過兩次圖像的空間轉(zhuǎn)換矩陣，在進(jìn)行一系列圖像處理，例如剪裁、圖相差、圖像去噪等步驟，實現(xiàn)人工智能異物檢測。

目前，該人工智能X光安檢機(jī)可進(jìn)行200 ~ 1000億次/秒的圖形運(yùn)算，實現(xiàn)自動識別安檢物品，即使是拆分寄運(yùn)的槍支零件，也可被檢測出。該系統(tǒng)目前可支持識別多種刀具、槍支、瓶裝液體等。

（二）在鐵路車輛節(jié)能中的應(yīng)用

為了進(jìn)一步建設(shè)生態(tài)友好的地球，國內(nèi)外各行業(yè)均不斷尋求節(jié)能方案，鐵路行業(yè)也不例外。在有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，車輛運(yùn)行消耗的電量是鐵路整個系統(tǒng)的主要耗電部分，可高達(dá)60%～80%，因此實現(xiàn)車輛節(jié)能是問題源頭。目前，日立公司采用SiC成分制造出的主變流器，可極大程度上降低整個鐵路主回路系統(tǒng)的能源消耗。伴隨著信息和通信技術(shù)（簡稱：ICT）發(fā)展，鐵路行業(yè)通過采集傳感器信息，優(yōu)化車輛運(yùn)營、車輛傳統(tǒng)方案；在進(jìn)一步利用人工智能深度學(xué)習(xí)，可實現(xiàn)高效處理大量數(shù)據(jù)信息，將采集的傳感器信息進(jìn)行分析，基于大量的樣本進(jìn)行訓(xùn)練，即可找出降低能源消耗的最佳解決方案。

（三）在軌道清潔中的應(yīng)用

各行各業(yè)都出現(xiàn)了生產(chǎn)自動化需求，因此針對軌道清潔方面的自動化需求，研發(fā)出了一系列軌道自動清潔機(jī)器人。例如，西南交大研發(fā)出槽型結(jié)構(gòu)的軌道清潔機(jī)器人，采取吸掃結(jié)合式的軌道清潔方案，利用導(dǎo)向輪，可較好地清潔鋼軌這一特殊的槽型結(jié)構(gòu)，使得清潔車具有曲線行徑能力。為了實現(xiàn)清潔車多用途，長春理工大學(xué)研發(fā)出一種陸軌兩用清潔車，使得軌道清潔自動化又向前邁進(jìn)一步。

三、展望及結(jié)論

當(dāng)今，人工智能技術(shù)在我國鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用仍然不夠成熟，還有待進(jìn)一步發(fā)展，我們?nèi)匀幻媾R在許多問題,這需要在發(fā)展高科技技術(shù)時,更應(yīng)該注重高科技技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用推廣。相信智慧鐵路建設(shè)將會日漸完善，智慧鐵路的發(fā)展日漸成熟。