中國智能高速鐵路體系架構研究及應用

王 同 軍

(中國國家鐵路集團有限公司， 北京 100844)

按照《中長期鐵路網規劃(2016年調整)》(以下簡稱《規劃》)，到2020年時，全國鐵路網規模達到15萬km，其中高速鐵路3萬km，覆蓋80%以上的大城市；到2030年時，基本實現內外互聯互通、區際多路暢通、省會高鐵連通、地市快速通達、縣域基本覆蓋，形成“八縱八橫”高速鐵路格局。《規劃》勾畫了中國高速鐵路建設的宏偉藍圖，自其頒布以后，中國高速鐵路建設全面加快推進。截至2018年底，中國鐵路網規模達到13.1萬km；其中，高速鐵路運營里程超過2.9萬km，占全球高速鐵路運營里程的三分之二以上，超過其他國家總和，基本形成“四縱四橫”的高速鐵路網絡格局。

隨著我國高速鐵路的成網運營，對高速鐵路的運輸組織效率、企業經營效益、旅客服務質量以及安全生產水平都提出了更高的要求，將先進的云計算、物聯網、大數據、人工智能等新技術與鐵路業務領域深度融合，發展智能化高速鐵路，是推動高速鐵路高質量建設和發展的必由途徑。當前國內外高速鐵路智能化的發展實踐，特別是我國在高速鐵路智能化道路上不斷探索，智能京張、智能京雄建設全面推進，需要對智能高速鐵路(以下簡稱智能高鐵)的內涵進行界定，建立智能高鐵體系架構，以對智能高鐵的統籌規劃與宏觀指導起到整體支撐作用[1]。

1 國外高速鐵路智能化發展現狀

世界經濟快速發展對高速鐵路的運輸需求、運營效率、服務品質、安全水平提出了更高的要求，如何在基礎設施供給能力相對固定的前提下，大幅提升鐵路運輸組織效率效益、優化旅客服務品質、提高鐵路安全生產水平，已成為世界高速鐵路發展的關鍵問題，智能化成為世界高速鐵路發展的必然趨勢。歐盟、德國、法國、英國、日本、韓國等相繼提出了高速鐵路數字化、智能化的發展戰略和實施路徑，圍繞智能高鐵的相關技術開展了系列創新實踐。

智能列車方面，德國在新型ICE 3高速列車中應用了智能管理系統，采用再生電力制動，車內所有系統都以最高能效方式運行，降低了列車能耗和生命周期成本；法國研制了零排放氫燃料電池列車，采用先進的智能能源管理系統，實現能源管理的智能化；意大利鐵路應用大數據技術搭建動態管理維修體系(DMMS)，通過對成百上千個安裝在列車上的傳感器獲得的數據進行分析，實時監測動車組狀態并實現故障預測，使動車組維修工作更加高效[2]。

列車自動駕駛、列車運行控制及調度方面，瑞士鐵路重點研究列車自動駕駛(ATO)列車模塊化設計、列車運行、信號預警自動化、列車精準定位以及軌旁異物自動識別技術。瑞士、法國、德國、澳大利亞等國家鐵路均著力研發集中連鎖、移動閉塞、ETCS、列車精準定位等技術[3]。

工程建設智能化方面，韓國鐵路以建筑信息模型(BIM)技術為核心，建立了BIM 1.0至BIM 5.0 5個階段的發展戰略。德國鐵路提出到2020年底，BIM技術將覆蓋所有的鐵路建設項目。針對項目管理系統的招標活動采用iTWO5D BIM平臺，對鐵路基礎設施建設進行5D BIM虛擬規劃與管控。在工程項目應用方面，采用BIM對科隆—尼佩斯ICE動車段進行設計并提出了不同的可視化備選方案。英國高速鐵路二號線(HS2)工程中引入了BIM技術，在極具挑戰的6個月內構建地形模型，打造最優軌道線形設計，緊密聯系分布在各地的設計團隊實現高效協作[4]。

智能基礎設施方面，歐盟提出推動橋隧路軌工程智能化施工，研究基礎設施綜合監控、自診斷和調整技術，探索機電一體化解決方案，開發低成本、低維護的傳感器數據應用設備。日本開展了多項無線傳感器網絡在基礎設施遠程監測中的應用研究，包括橋梁、軌道、道岔、接觸網、隧道等，通過無人機航拍獲取被測巖體的形狀和裂紋信息，可以有效確定有落石危險的巖體[5]。法國使用無人機等新技術對維修人員難以進入的場地(如高架橋、懸崖峭壁等)，以及對鐵路線路、橋隧、車站、電力設施等進行檢測監測。

數字化車票方面，英國鐵路利用藍牙技術和生物識別技術幫助旅客快速進站，以電子票替代傳統紙質車票，利用手機進行非接觸驗票，縮短檢票進站時間，并且將進一步采用指紋掃描、虹膜識別等技術進行驗票。瑞典鐵路開展了微芯片檢票試點服務，允許旅客使用植入微芯片的方式進行檢票。法國鐵路提出開發非接觸智能卡售檢票系統，用無接觸式智能車票替代現有的紙質車票，開展利用手機的售檢票服務，開發提供換乘站信息、旅游信息和儲存大量信息的電子客票系統。美國Amtrak公司引入新的網上票務系統eTicketing，旅客可通過移動設備進行網上購票，實現在家打印PDF格式車票、智能手機支付、更改或取消訂單等功能，為乘客帶來更加便捷的購票體驗[6-7]。

供電方面，法國鐵路研發了一種利用發電地板技術為車站內部分鐵路設備進行供電的新型智能化技術；研發了用于直流牽引變電所的Hesop系統，實現了短途鐵路智能化供電[8]。

總體來講，鐵路智能化的應用覆蓋鐵路運輸的整個生命周期及業務流程，包括智能建造、無人工地、智能列車、自動駕駛、全流程出行服務、基于生物識別技術的身份鑒別、客服機器人、預測性維修、設備故障自動識別、自然災害的實時監測、可穿戴設備、虛擬車窗等，從而使鐵路運輸更加安全可靠、更加經濟高效、更加溫馨舒適、更加方便快捷、更加節能環保。

2 我國智能高鐵內涵及體系架構模型

智能京張、智能京雄建設的全面啟動，以及云計算、物聯網、大數據、北斗定位、5G通信、人工智能等先進技術在高速鐵路各專業領域研發應用的廣度和深度持續擴大，標志著我國高速鐵路向智能化方向邁進。基于新興信息技術與鐵路各專業相融合的智能技術的發展，成為智能高鐵技術創新的主要模式，是鐵路各方面能力提升的主要途徑。智能高鐵建設圍繞高速鐵路建設、裝備、運營3大業務主線展開。

高速鐵路建設包含了勘察設計、站前工程施工、四電工程、客運站工程、環境監控、建設管理等內容。勘察設計是高速鐵路建設的第一步；站前工程主要指線路工程，包括路基、橋涵、隧道、站場、鋪架等，其施工質量直接影響高速列車運營的平穩性；四電工程包括通信工程、信號工程、電力工程以及電氣化工程；客運站工程主要包括地基基礎、主體結構、鋼結構工程、建筑屋面、幕墻工程、裝飾裝修、建筑電氣、通風空調、給排水采暖、電梯、站前廣場、雨棚工程等；鐵路建設環境監控包括生態環境、地下水環境、棄渣場環境、噪聲振動環境等；建設管理是對建設項目進行規劃、組織、控制、指揮和協調。

高速鐵路的運輸裝備包含移動裝備(動車組)、牽引供電、列車運行控制、自動駕駛以及通信信號等。其中，動車組的全生命周期包含了設計、制造、出廠、上線運行、養護維修等各個階段；牽引供電系統主要包括牽引變電所和接觸網；列車運行控制系統主要包括防冒進功能與防超速功能；鐵路通信是為組織鐵路運輸、指揮列車運行和業務聯絡，迅速、準確地傳輸各種信息的專用通信系統；鐵路信號是為保證行、調車作業安全，提高車站、區間通過能力及列車解編能力，改善作業人員勞動條件的技術設備的總稱。

高速鐵路運營包括運輸組織、運營安全、客運服務等方面。運輸組織主要是指高速鐵路調度系統，包含了行車調度、電力調度、車輛調度、客服調度、維修調度等；運營安全主要包括自然災害及異物侵限監測系統、周界入侵報警系統、地震預警系統、綜合檢測列車、巡檢車、超聲波鋼軌探傷車、6C系統等；客運服務主要包括客運售票、全過程出行服務、客運生產組織等。客運服務水平的提升對鐵路運輸與其他運輸方式的競爭具有重要作用，提高服務質量要從“注重管理”向“注重服務”轉變，本著“以服務為宗旨，待旅客如親人”的宗旨為人民服務。

智能高鐵的內涵是針對以上3大業務主線，廣泛應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能、北斗導航、BIM等新技術，綜合高效利用資源，實現高速鐵路移動裝備、固定基礎設施及內外部環境間信息的全面感知、泛在互聯、融合處理、主動學習和科學決策，實現全生命周期一體化管理的智能化高速鐵路系統[9-11]。依據智能高鐵的內涵，圍繞智能高鐵的建設需求，建立了集業務體系、應用體系、數據體系(數據匯集體系)、技術體系、評價體系以及標準體系為一體的智能高鐵三維體系架構模型，見圖1。

技術體系層位于整個三維模型的最底層，是智能高鐵建設的技術支撐，包括北斗、人工智能、大數據、物聯網以及云計算等新技術；數據體系層建立在技術體系層之上，是智能高鐵的數據支撐，規定了物聯網數據、建設管理數據、綜合協同數據、經營管理數據、資源管理數據、外部數據等智能高鐵所有的相關數據，并且描述了數據從產生到應用的全生命周期的流向；應用體系層包含了勘察設計、工程施工、建設管理、移動裝備、通信信號、牽引供電、檢測監測、客運服務、運輸組織、養護維修等10個方面的應用，在此基礎上總結歸納為智能建造、智能裝備以及智能運營3大板塊的業務體系層，業務體系層和應用體系層共同組成智能高鐵的業務應用體系架構，位于三維模型的上層。評價體系和標準體系貫穿了智能高鐵的所有業務應用領域，評價體系包含技術、經濟、環境3個層面；標準體系包括通用基礎與管理標準、智能高鐵應用標準、平臺及支撐技術標準等3個方面。

3 智能高鐵體系架構

智能高鐵體系架構由業務應用體系架構、數據匯集體系架構、技術體系架構、標準體系架構以及評價指標體系架構組成。

3.1 業務應用體系架構

圍繞京張高速鐵路、京雄城際鐵路等智能高鐵的建設與運輸服務需求，面向智能建造、智能裝備、智能運營3大板塊，開展10個領域17個方向的N項創新應用，進一步提升中國高速鐵路信息化、數字化和智能化水平。智能高鐵業務應用體系架構見圖2。

(1) 智能建造

智能建造是圍繞鐵路工程建設過程中人、機、料、法、環等要素，以BIM+GIS技術為核心，促進物聯網、云計算、移動互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術與先進的工程建造技術相融合，通過綜合運用自動感知、智能診斷、協同互動、主動學習和智能決策等手段，提升工程設計及仿真、工廠化加工、精密測控、自動化安裝、動態監測的信息化、數字化、智能化水平，實現高速鐵路建設全方位、全專業、全天候的安全質量進度管控及高效智能的施工管理，為設計、施工、運維全生命周期管理提供數據支持，涉及勘察設計、工程施工、建設管理3大領域6個方向[2]。

(2) 智能裝備

智能裝備是指基于物聯網、大數據、人工智能、新一代通信、北斗導航、全方位態勢感知、自動駕駛、運行控制等技術，實現鐵路移動裝備及基礎設施的自感知、自學習、自診斷、自適應，實現動車組等移動裝備的自動及協同運行，涉及移動裝備、通信信號、牽引供電、檢測監測4大領域，共6個方向。

(3) 智能運營

智能運營圍繞高速鐵路養護維修、運輸組織和客運服務業務領域，綜合運用云計算、物聯網、大數據、人工智能、下一代通信、北斗導航等新一代信息技術，實時掌握人-環境-設備-信息全生產要素狀態，構建數據融合、安全監測、健康管理、語音語義、智能視頻、生產協同等模型，全面提升鐵路設備維護維修、調度指揮、客運生產和管理、旅客服務的整體研判、協同指揮、科學決策、智能調度和管控水平，提高鐵路安全生產效率，為旅客提供自助化、精準化、個性化、國際化的無障礙、全過程智能出行服務，涉及客運服務、運輸組織、養護維修3大領域，共5個方向。

3.2 數據匯集體系架構

智能高鐵數據匯集主要面向智能建造、智能裝備、智能運營3大板塊以及與智能高鐵相關的6大應用系統，進行全業務、全類型的數據匯集。對于圖像、視頻大體量數據，優先接入報警及問題數據，對特殊需求接入全量數據。按照統一的鐵路行業數據架構模型，對數據進行標準化、規范化處理，并將各專業數據進行重組融合，按工程建造、移動裝備、基礎設施、運營服務等不同主題建立全生命周期數據模型以及相應的數據組織與存儲結構，形成一套多專業融合、多業務共享的規范數據資源，建設“平臺+應用”的鐵路大數據應用體系。智能高鐵數據匯集體系架構見圖3。

在推進智能高鐵創新項目技術研究和6大應用系統建設的同時，以高速鐵路建設全生命周期為主線，將工程建設階段、試驗和聯調聯試階段、運營階段等階段產生的海量結構化和非結構化數據，及相關的外部數據，通過充分的數據匯集和融合應用來支撐各階段多種智能應用場景。數據內容包括：在工程建設階段鐵路工程管理平臺積累的設計數據、工程施工和建設管理數據；在試驗和聯調聯試階段，試驗數據系統積累的車載設備、通信信號設備、工務設施、供電設備等試驗和聯調聯試數據；在高速鐵路運營階段，客運組織、調度指揮、客票系統以及車站大腦等信息系統全面收集并積累的運營數據；工電供及動車的運用管理和運維系統收集積累的設備狀態監測和設施設備維修數據；以及航空、城軌、公共交通、氣象、互聯網、公共服務等與工程建設、聯調聯試、運營維護等全過程管理相關的外部數據的收集積累。

3.3 技術體系架構

一套完整的科學技術體系是推動智能高鐵發展的原動力，在各個層面發揮著不可或缺的力量，為智能高鐵創新理念的實現提供支撐。智能高鐵技術可以分為共性技術、智能高鐵通用技術和專用技術3類，共同組成智能高鐵技術體系架構，見圖4。

(1) 智能高鐵通用技術

智能高鐵通用技術是指智能高鐵各個專業系統都會使用的技術，分為智能感知技術、智能傳輸技術、智能處理技術和智能應用技術。智能感知從智能高鐵的最底層采集海量基礎信息，實現智能高鐵主要生產要素的位置、狀態、環境、人員等信息實時泛在感知。智能高鐵傳輸網絡有鐵路專網、移動通信網、互聯網和感知網，通過智能傳輸技術實時、穩定地傳輸智能終端的采集數據。智能處理技術是智能高鐵的核心技術，賦予了高速鐵路思維、判斷、分析和決策的能力。智能應用將處理的信息與鐵路業務相整合，實現具體智能化業務功能。

(2) 智能高鐵專用技術

高速鐵路是跨專業、多領域、多學科的綜合性復雜系統，涉及移動裝備、工務工程、通信信號、牽引供電、運輸組織、設備運維、安全保障、客運服務等多個專業領域，每個領域都有相應專業技術，智能高鐵的建設必須在既有的專業技術的基礎上進行智能化升級，實現各領域技術的突破和創新。

(3) 共性技術

共性技術是各個領域智能化的基礎和前提，包括安全和隱私、標識和解析、質量管理、網絡管理和公共技術。

3.4 標準體系架構

智能高鐵標準體系架構是實現高速鐵路智能化技術創新和建設標準化、規范化的重要基礎，用于指導智能高鐵標準體系的建設和維護，確保各項工作統一規范、無縫銜接。按照國家和鐵路行業標準化方針和政策，運用標準化原理，根據智能高鐵建設對標準的需求，形成了智能高鐵標準體系架構。體系架構采用四級結構，由通用基礎與管理標準、智能高鐵應用標準、平臺及支撐技術標準3大一級類目、9個二級類目、27個三級類目、22個四級類目組成，見圖5。

(1) 通用基礎與管理標準

通用基礎與管理標準包含通用基礎標準、管理與服務標準2個二級類目。其中，通用基礎標準由定義及術語、編制通則2個三級類目組成；管理與服務標準由技術研發與管理標準、智能化水平評價標準2個三級類目組成。

(2) 智能高鐵應用標準

智能高鐵應用標準包含智能建造標準、智能裝備標準、智能運營標準3個二級類目。其中，智能建造標準由勘察設計標準、工程施工標準、建設管理標準3個三級類目組成；智能裝備標準由移動裝備標準、通信信號標準、牽引供電標準、檢測監測標準4個三級類目組成；智能運營標準由客運服務標準、運輸組織標準、養護維修標準3個三級類目組成，具體內容如下：

① 勘察設計標準包含基于GIS工程勘察標準、基于BIM工程設計標準等可擴展類目。

② 工程施工標準包含橋隧路軌智能化施工標準、客運站工程智能化施工標準、四電工程智能化施工標準等可擴展類目。

③ 建設管理標準包含基于BIM的虛擬建造標準、全過程數字化管理標準等可擴展類目。

④ 移動裝備標準包含智能動車組標準、智能綜合檢測車標準等可擴展類目。

⑤ 通信信號標準包含列車運行控制標準、CTCS+ATO標準、智能綜合網管標準等可擴展類目。

⑥ 牽引供電標準包含智能牽引變電所標準、簡統化接觸網標準等可擴展類目。

⑦ 檢測監測標準包含基礎設施檢測監測標準、自然災害監測與預警標準等可擴展類目。

⑧ 客運服務標準包含智能客運CPS標準、智能票務標準等可擴展類目。

兒子說：老師教導我們，越是焦躁地尋找，越找不到自己想要的，只有平靜下來，才能聽到內心的聲音。我就安靜的坐著，一會就能聽到滴答滴答的聲音，表就找到了。

⑨ 運輸組織標準包含智能綜合調度標準、智能行車調度標準等可擴展類目。

⑩ 養護維修標準包含數字履歷管理標準、故障智能診斷標準等可擴展類目。

(3) 平臺及支撐技術標準

平臺及支撐技術標準包含AI平臺標準、網絡安全標準、數據中心標準、支撐技術標準4個二級類目。其中，AI平臺標準由數據資源標準、地理信息服務標準、大數據分析標準、人工智能標準、AI平臺標準等5個三級類目組成；網絡安全標準由網絡安全管理標準、網絡安全等級保護測評標準、網絡安全風險評估標準等3個三級類目組成；數據中心標準由硬件資源標準、系統軟件標準等2個三級類目組成；支撐技術標準由北斗衛星導航應用標準、物聯網標準等三級類目組成。

3.5 評價指標體系架構

智能高鐵評價指標體系圍繞高速鐵路智能化程度為核心目標，通過對智能高鐵采用的各種智能化技術指標進行分析和測算，比較發展智能高鐵和不發展智能高鐵情況下社會的得失，分析智能高鐵對社會生活和環境所產生的影響以及帶來各種直接和間接的效益，從技術應用、經濟、社會環境、智能特征等4個層面構建智能高鐵評價指標體系，見圖6。

(1) 技術應用層面

在技術應用層面由智能建造、智能裝備和智能運營3方面構成指標體系。智能建造評價指標包括1個一級指標和3個二級指標，一級指標有智能工程建設應用水平；智能裝備評價指標包括4個一級指標和16個二級指標，一級指標有智能動車組應用水平、智能牽引供電應用水平、智能運行控制應用水平、智能檢測監測水平等；智能運營評價指標包括4個一級指標和18個二級指標，一級指標有工電供一體化運維應用水平、智能調度應用水平、智能經營管理應用水平、智能客運應用水平。

(2) 經濟層面

(3) 社會和環境層面

社會和環境層面分為可量度指標和不可量度指標：可量度指標通過生產、運營、維護、管理等多角度、多因素綜合分析提取，具有選定困難評價簡單的特點；不可度量指標通過對社會影響和環境影響兩方面進行分析，具有選定簡單評價困難的特點。社會環境層面評價指標包括5個一級指標和16個二級指標，一級指標有安全性能、節能減排水平、客運服務水平、智能防災能力以及社會生產推動力。

(4) 智能特征層面

智能特征層面主要從全面感知、主動學習、泛在互聯、融合處理4個方面來考慮。智能特征層面評價指標包括9個一級指標和27個二級指標，一級指標有固定設備感知程度、移動設備感知程度、外部環境感知程度、人工智能算法應用、網絡建設水平、資源共享能力、外部資源共享能力、大數據服務水平和人工智能服務水平。

4 智能高鐵應用實踐

依托京張高速鐵路、京雄城際鐵路等智能高鐵的建設，高速鐵路智能化研究成果得以驗證、轉化和落地，并在實踐中圍繞智能建造、智能裝備和智能運營開展了多方面的智能創新應用。

在智能建造方面，應用基于BIM的工程建設管理平臺，全面承載勘察設計信息，實現建設數據的自動采集和信息互聯，實現參建各方協同管理、輔助決策以及建設質量的可追溯閉環管理。在橋梁工程方面，實現制、運、架全過程質量管控和追溯管理，實現虛擬預拼裝和數字化制造。在隧道工程方面，實現超前地質預報信息化、隧道圍巖量測及三維激光斷面掃描信息化、盾構機作業狀態監控和協同管理。在路基施工方面，實現基樁施工精準控制與信息化管理、路基智能化連續壓實。在客站建造方面，實現可視化施組、虛擬建造以及安全風險監控和質量安全紅線信息化管理。

在智能裝備方面，在“復興號”CR400BF動車組的基礎上，創新設計了世界上首列具有狀態感知、自動駕駛、智能運維、智能服務等特征的高速智能動車組，實現高速列車在途運行狀態和在途旅客服務的“可測、可視、可控、可響應、可接入”，代表了當今世界智能化技術的發展趨勢和最新成果。

在自動駕駛方面，采用高速列車自動駕駛CTCS3+ATO列控系統，實現高速動車組車站自動發車、區間自動運行、車站自動精確停車、車門/安全門聯動控制等功能，有效確保列車運行安全、提高列車運行效率、降低牽引能耗、減輕司機勞動強度、改善旅客乘車體驗。在世界上首次實現時速350 km自動駕駛功能，成為我國高速鐵路自主創新的又一重大標志性成果。

在牽引供電方面，以“安全運行、系統可控、狀態可視、運維可循”的運維管理智能化為目標，實現智能故障診斷、預警、自愈重構等功能，形成供電系統健康評估體系，打造世界一流的高速鐵路牽引供電養護維修體系。

在智能票務方面，建立了以旅客實名制身份信息為核心，以售票、驗票、檢票等服務信息為外延的旅客全行程服務數據模型，創新了基于分布環境的客票數據實時同步技術、線上線下一體化的人臉識別比對技術，實現了全面電子客票。

在旅客服務方面，圍繞旅客購票、進站、候車、檢票、換乘、乘車、出站全過程，通過刷臉驗證、智能服務機器人、站內導航、車站Wi-Fi全覆蓋、交互信息服務、環境舒適度自適應調節、站臺安全防護門、智能引導和換乘、訂餐、在線補票及升艙、坐顯和精準驗票、各類自助設備、旅程規劃與外部交通接駁等一站式個性化票務及延伸增值服務，實現旅客全過程和全方位精準化、個性化、自助化、國際化的無障礙智能出行服務。

在智能車站方面，基于AI+客運車站，提出“1個大腦+4大業務+N個應用”架構，在旅客服務、安全保障、生產指揮、節能環保4大業務范圍內拓展各種應用，實現全面監測、及時預警、分級報警、協同聯動處置和動態調整為一體的智能閉環管控模式，保障車站服務和生產高效、安全、穩定。

在智能調度方面，以現有CTC3.0為基礎，以鐵路調度指揮智能化為手段，以提高運輸生產效率為目標，通過構建行車信息數據平臺、行車調度綜合仿真平臺，結合現場實際需求，實現列車運行計劃自動調整、列車進路和命令安全卡控以及ATO功能。

5 結束語

近年來，隨著人工智能、物聯網、大數據、云計算、北斗衛星、BIM等一系列高新技術的發展，人類社會正在向智能化時代邁進，中國智能高鐵建設也逐漸進入實質性階段。京張、京雄、福廈高速鐵路以及珠三角城際鐵路，都成為智能高鐵建設的前沿。2016年4月，京張高速鐵路全線開工，國鐵集團提出打造“精品工程、智能京張”的戰略舉措。京張智能高鐵作為我國智能高鐵最新研究成果的首次集成化應用，在列車自動駕駛、智能調度指揮、故障智能診斷、建筑信息模型、北斗衛星導航、生物特征識別等方面實現重大突破。智能京張的建設，開啟了中國智能高鐵建設的新篇章，成為中國高速鐵路從世界先進水平向世界領先水平邁進的標志性工程，具有劃時代的重要意義。

在概括國外智能高鐵發展現狀的基礎上，界定了我國智能高鐵的內涵，設計了智能高鐵三維體系架構模型，構建了集業務應用體系架構、數據匯集體系架構、技術體系架構、標準體系架構以及評價指標體系組成的高速鐵路智能化成套體系架構，通過依托京張、京雄等多條智能高鐵的建設，取得了一系列應用成果，對我國智能高鐵設計及落地以及對今后智能高鐵的深入研究與實踐，提供借鑒與支撐。