基于云邊交互機制的自主式高速鐵路防災系統架構

賈利民，陳熙元，馬小平，趙 靜，程曉卿

（1.北京交通大學 軌道交通控制與安全國家重點實驗室，北京 100044；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

截至2021年底，我國高速鐵路營業里程達到4萬km，穩居世界第一。隨著高速鐵路快速發展，列車運行速度大幅提升，路網向環境復雜地區快速延伸［1-3］。由自然致災要素（風、雨、雪、地震等）和突發狀況（如異物侵限）引發的鐵路安全事故，具備預警難度大、涉及范圍廣、傷亡損失大、社會影響深遠等特征，越來越受到科研和產業界的高度重視。

高速鐵路防災系統，作為保障行車安全的重要手段和有效措施，可實現對自然致災要素的狀態感知及災害辨識、預警和控制，能夠有效預防或降低自然災害、突發狀況對高速鐵路行車安全的危害。國內外學者對高速鐵路防災系統進行了廣泛研究，在災害形成機制［4］、監測方式［5-8］、預警流程［9-10］和體系結構［11-12］等方面取得很多有價值的成果。上述研究雖然對高速鐵路防災系統的構建起到了指導意義，但多采用“邊緣感知-云端決策”模式，其根本問題在于完全中心化（“富中心-瘦邊緣”），造成系統資源需求大、響應效率低、系統彈性低、自主決策能力差，本地決策應急資源不能高效利用，無法實現事件屬性驅動的自主式應急處置決策，難以適應我國鐵路快速發展下的高速鐵路行車安全需求。

“云邊交互”模式在其他研究領域已有較為豐富的科研積累［13-14］，并在諸多行業開展了實際應用［15］，在信息感知、傳輸、計算和決策的資源節約性、應用安全性［16］和時效性［17］上展現了明顯優勢，與高速鐵路防災系統的需求高度契合。……