貨運動車組數據服務平臺研究

趙明東 齊江永

摘要：本文討論了采用動車組進行貨運的現狀，詳述了發展動車組貨運的必要性和可行性，隨后簡述了貨運平臺數據采集與傳輸的關鍵。討論建立貨運數據平臺的功能架構。貨運大數據平臺不僅能夠方便大眾的生活，提高社會的效率，且將帶動我國城市群的發展，緩解城鄉區域發展不均衡，增加國民創收，提高人民的生活水平，推動我國的城鎮化進程。

關鍵詞：大數據平臺;貨運動車組;人工智能;關鍵技術

隨著人民對快遞業務時效性，快速性要求的逐步提高。網絡化的高鐵貨運業務將進一步發揮重大作用。伴隨著互聯網技術和大數據技術的進一步深化發展，基于大數據基礎的高鐵貨運平臺將會在高鐵快運的效率和運行安全方面提供越來越重要的作用。

1基于大數據平臺的必要性和可行性

雖然我國的高鐵里程基本覆蓋了國內的大中型城市，高鐵快遞網絡也初步形成。但是面對快遞的時效性以及貨物安全性的越來越高的要求，如何把高鐵物流這張網的作用發揮到更大，更快捷、運輸成本降到最低，已成為不得不面對的問題。

現在有在大數據以及人工智能大發展的背景下，云平臺以云端運維大數據平臺已經被研究學者廣泛討論，并基于現有的技術背景研究實施。同理，在高速發展的技術背景下如何將高鐵快運業務與大數據以及人工智能技術的有機結合是一個重要的熱點問題。

現有的高鐵快運，一般多以確認車以及列車捎運模式，但是這種模式雖然簡單易行卻運量較小，特別是由于沒有現有的快捷裝卸的技術手段造成站點停車太長，影響旅客的乘車體驗。根據現有的動車閑置空間進行的運輸，首先不能滿足大規模的運輸，其次，因為貨物的裝卸是以人進行裝卸為主，而車廂的內部結構以及車門的結構影響快遞的放置和裝卸效率。另外目前實行的確認車的距離較短，不能跨路局運行，無法滿足長距

離快遞的運輸要求[2]。

因而，基于現有的自動駕駛以及大數據技術，將所有的高鐵快遞動車組進行統一管理，利用人工智能技術從縮短運輸距離，提高中轉率以及節約運輸成本的角度建立貨運動車的運行圖，并在運行過程中實現列車對貨物信息的識別和分類管理，降低高鐵貨運的成本，提高快遞的安全性以及運輸的效率，實現社會的快速發展具有必要性意義。

2大數據貨運動車組平臺的數據采集

構建貨運大數據平臺的首要問題是從數據入手，實現對數據的有效管理和采集，通過搭建一體化的數據傳輸體系如圖2-1所示。可以實現高鐵貨運中所涉及到的數據的采集和傳輸。其中，安全監控數據來源于車輛牽引、制動，轉向架以及空調車門等的運行數據，列車運行數據和集裝器相關數據以及貨物作業管理數據由車輛以太網集成，通過4G/5G傳輸到數據平臺;線路特征數據是電務、工務等高鐵地面設備的數據，通過企業服務總線進行傳輸;貨物的體積、質量等信息及物流信息可以通過和電商企業以及快遞企業合作的方式獲取相關的數據，并上傳至高鐵貨運大數據平臺。

為了和航空運輸業務進行相應的競爭以及兼顧貨運汽車的布置和裝卸的便利性，高鐵快運采用一定規格的集裝器具。器具的型號和結構借鑒航空集裝器的尺寸規格。每一個集裝器具都有有源標簽，該標簽裝載集裝器的頂部，為集裝器的唯一識別碼，通過車廂門或者車廂頂部的傳感器感應此電子有源標簽并標記該集裝器的位置，每個車廂都有一個定位基站，集裝器的位置信息通過車上以太網的方式傳送到車載主機進行集裝器位置的記錄、存儲以及管理，隨后通過無線網絡或4G/5G網絡傳送到大數據平臺。

集裝器在車廂的裝載順序由人工智能進行計算并管理，一般情況下，裝有短途或有中轉需求的貨物的集控器會優先放在車門處容易卸貨和裝貨的位置，在貨物中轉站，裝有中轉需求貨物的集控器會根據貨物的物流信息進行燈光提示卸貨并換乘指定的車次。

在滿足對車的運行狀態監控的同時還要對車廂內的貨物狀態進行設計，特別是有特殊的溫度濕度要求的貨物，如蔬菜、海鮮等，運用人工智能技術的控制器會實時的監控并調節車廂內的溫度和濕度。

大數據高鐵貨運物流平臺會自動完成貨物的運輸計劃、裝載、卸貨、進出車廂、裝載位置等信息進行解算和智能管理。一旦發生集裝器卸貨錯誤，當集裝器的位置坐標與原位置坐標偏差超過一定閾值時，會發出報警，顯示器終端也會顯示。

通過人工智能技術的模型訓練，在滿足貨運時間要求的基礎上采用最為能耗最低、貨物安全性最高的運行模式。同時根據車載PHM和地面PHM實時監測列車運行中的車輛狀態信息。

3大數據貨運動車組功能架構平臺構建

高鐵貨運大數據平臺的實現思路是，以軌道交通裝備、電商企業、快遞企業作為應用對象和數據的來源。通過構建大數據平臺對數據進行統一的采集，存儲，管理。為平臺的各種功能實現提供數據基礎。數據服務平臺的功能架構如圖所示。

1、系統管理。通過系統管理可實現為了對系統進行實時的狀態監控，需要進行系統配置以及日志管理等的系統功能。

2、安全監控：安全監控的出發點是為了保證數據本身的安全不泄露以及數據傳輸過程中的安全。主要是通過身份驗證控制接口與用戶的接入、訪問，實現平臺內外接口安全管控，數據加密、數據校驗等方式進行數據服務平臺的安全保障[2]。

3、元數據管理。為實現對大量的采集數據良好的管理，多采用的方式是元數據的管理方式，這種元數據采集的管理方式可以實現海量數據的高效管理與數據資源可視化，在支持接口服務生成的同時還能幫助管理人員隨時掌握數據資產情況。

4、數據處理。數據處理是針對結構化與非結構化數據的抽取、加載、轉換、匯總、整合等的處理方式。為滿足后續各類應用服務、基礎數據管理及數據分析服務提供數據基礎，需采用一系列完整的數據處理流程實現數據標準化[3]。

5、數據存儲。源數據有多種不同類型，針對不同源數據的存儲需融合現有數據存儲方式結合分布式存儲技術實現多源異構數據的快速高效存儲。

6、數據分析。針對具體的貨物信息，對有中轉需求的貨物的數據進行分類管理通過人工智能深度學習技術的模型訓練，結算出最佳的裝貨、集裝器安放位置以及站點換乘的最優解。上述數據的處理分析需要用到成熟算法與數據處理技術。

7、功能應用。功能應用模塊包含定制查詢與查詢結果展現、需求報表的定制與展現等平臺公共基礎功能，通過統一接口申請功能管理平臺接口，對其他業務系統提供數據共享、展示服務、統計分析等功能[4]。

4結論

信息化管理在將會在高鐵快遞業務中起到重要作用。本文通過數據采集與數據傳輸技術，大數據平臺搭建、大數據功能結構介紹等一系列流程建設，建立的貨運大數據服務平臺與現有的動車組信息系統和車輛建康管理系統PHM以及互聯網云平臺建立聯系。該平臺具備系統管理、安全監控、元數據管理、數據存儲、分析等功能，貨運大數據平臺的應用有利于貨運報表的定制和呈現。可使得運輸距離更短，貨物安全性更高，貨運成本降低，以提高經營效益與運輸質量。

參考文獻：

[1] 梁建英，劉韶慶，范龍慶，等.大數據在我國高速動車組運維中的應用[J].控制與信息技術，2019（1）：7-11.

[2] 王華偉.鐵路運輸設備技術狀態大數據平臺架構研究[J].鐵道運輸與經濟，2017，39（8）：60-64.

[3] 姜俊，朱小冬，楊崇俊，等.網格環境下空間元數據目錄服務[J].計算機工程與設計，2011，32（3）：901-902.

[4] 李超旭，張惟皎，李燕.基于大數據的動車組運維數據服務平臺研究[J].鐵路信息化，2019，（11）：52-57.

作者簡介：

齊江永（1991—），男，漢族，山東青島人，碩士，助理工程師，研究方向：動車組物流大數據。