智能高速铁路概论-课件-第一章-世界智能铁路发展-

第一章

世界智能铁路发展第一章世界智能铁路发展目录/Contents2023/10/31智能高速铁路概论201国外智能铁路发展现状与趋势02我国高速铁路建设成就及智能化需求03我国智能高速铁路建设与发展1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论3

智能化成为世界铁路重要发展方向和竞争热点，建设智能高铁是支撑交通强国和扩大领跑优势的必由之路。1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论4

欧洲铁路计划涵盖车辆、基础设施、交通管理和服务等领域的研究创新，实施周期为2022～2031年。目标是消除互联互通壁垒，提出全面集成解决方案，实现高性能、一体化的欧洲铁路网。①

欧洲铁路交通管理系统（ERTMS）③

铁路资产数字化和可持续⑤

低密度交通线路智能解决方案④

具有竞争力的数字化绿色铁路货运②

列车运营数字化和自动化五项优先发展领域：

一、欧洲铁路计划（2022年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章一、欧洲铁路计划（2022年）1.1.1

国外智能铁路发展战略

为了实现上述目标并推动优先发展领域，欧盟铁路计划确立了一项系统支柱（SystemPillar）和七项创新支柱（InnovationPillar）活动。

2023/10/31智能高速铁路概论51国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论6运输4.0：开发一站式购票服务、门到门客运服务、实时信息服务等；物流4.0：研究数字化工作流程、乘客交互界面、电子商务、资产智能化管理、3D打印技术等；基础设施4.0：研发列车时刻表的数字化、数据池技术、智能化监测检测、数字化信号技术等；生产4.0：研究无人驾驶、新的通信标准应用、机器手应用、3D打印维护、自动化技术等；工作岗位4.0：充分利用社交网络、创建员工平台、创新工作方式等；IT4.0：建立大数据处理中心、开发IT工具箱、开展系统安全保密性研究等。

德国铁路股份公司（DB）以提升乘客满意度为目标，深入到生产、运营、维修养护、客户交互等铁路系统各环节的技术变革，为铁路数字化建立一个联合创新的平台，全面支撑德国运输4.0计划。

二、德国运输4.0计划（2016年）1.1.1

国外智能铁路发展战略2023/10/31智能高速铁路概论71国外智能铁路发展现状与趋势第一章包含6大重点任务、10项重要发展基础和18项关键技术二、德铁数字化和技术战略实施方案（2020年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章包含6大重点任务、10项重要发展基础和18项关键技术二、德铁数字化和技术战略实施方案（2020年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论9

法国国营铁路集团（法铁）推出“数字化法铁”项目，计划依靠工业互联网手段，在利用目标专属通信网络、数据云、各类传感器等设备与工具的基础上，将列车、路网、站房三大区域用网络连接起来，形成连接的设备、连接的列车、连接的路网、连接的站房。

三、法国铁路数字化项目（2015年）1.1.1

国外智能铁路发展战略使用3D打印、工具传感器、能源传感器、机器人技术、数字化测试1国外智能铁路发展现状与趋势第一章

数字化法铁的总体目标是建立一个有竞争力、便捷、可持续、与未来运输紧密结合的铁路系统。制定了近期（至2020年）、中期（2021—2030年）、远期（2031—2040年）三阶段发展目标。2023/10/31智能高速铁路概论

三、法国铁路数字化项目（2015年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论11

英国路网公司为推动铁路数字化发展，发布了数字铁路战略（DigitalRailwayStrategy），在人才技术与业务能力、列车运行控制、自动驾驶、交通管理与可靠性、移动通讯数据互联、智能基础设施等领域布局，勾勒出数字化铁路三阶段发展蓝图。

四、英国数字铁路战略（2018年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论12

瑞士联邦铁路公司为了通过数字化和新技术应用提高速铁路路运营效率，提出了智能铁路（SmartRail4.0）战略，期望从成本、能力、可用、安全、服务五个方面制定面向企业与客户的战略目标。

五、瑞士SmartRail4.0战略（2017年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论13

SmartRail4.0主要基于欧洲列车控制系统（ETCS）2级和3级的既有逻辑，并将继续应用ETCS记录数据。与ETCS应用不同，SmartRail4.0将降低设备的复杂程度且应用新技术。1.1.1

国外智能铁路发展战略

五、瑞士SmartRail4.0战略（2017年）1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论14

SmartRail4.0将战略实现划分为三个阶段：近期（2020年）、中期（2020—2030年）、远期（2030—2040年）。1.1.1

国外智能铁路发展战略

五、瑞士SmartRail4.0战略（2017年）1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论15

日本铁道综合技术研究所（RTRI）为实现“以技术创新促进铁路发展和社会进步”愿景，发布RESEARCH2025科研发展规划，旨在推进数字化技术在铁路领域的应用，实现铁路系统性创新。列车运行自动化——研究在线列车实时感知线路和周边状态、道岔等地面设备远程控制、安全走行速度自主控制等列车自动运行关键技术。数字化养护维修——基于设备状态数据的分析实现异常检知，并预测状态变化。基于电网电力协调控制的低碳化——利用外部系统可再生能源，促进铁路电网低碳化，研发铁路专用蓄电系统与外部电力协调控制技术适应沿线环境的新干线提速相关技术——研发走行部空气动力噪声和隧道微气压波的降噪技术，研发适应更高速度、具有高受流性能、低噪声性能的受电弓。重点任务

六、日本RESEARCH2025科研发展规划（2019年）1.1.1

国外智能铁路发展战略1国外智能铁路发展现状与趋势第一章六、日本智能铁路战略（2022年）1.1.1

国外智能铁路发展战略2023/10/31智能高速铁路概论161国外智能铁路发展现状与趋势第一章六、日本智能铁路战略（2022年）1.1.1

国外智能铁路发展战略2023/10/31智能高速铁路概论17AI大数据处理基础设施数据云和大数据系统智能运维门户智能服务车站工作人员可使用的应用智能安全实时预测智能驾驶架空接触网机车车辆铁轨BI提供给客户的服务列车位置基础设施数据机车车辆数据列车时刻表数据车上乘客数据乘客经过自动闸机数据西瓜卡数据客户数据JR-EastAppDokotoreAI

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botMaaS1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论18智能建造智能装备智能运营1.1.2国外智能铁路关键技术1国外智能铁路发展现状与趋势第一章2023/10/31智能高速铁路概论19

利用智能化、自学习等技术，将参数化设计建造、BIM及建筑机器人等新技术应用于铁路工程建设，利用计算机辅助软件等进行多领域协同。一、智能建造1.1.2国外智能铁路关键技术英国高铁二号线（HS2）伯明翰铁路交通枢纽采用BIM技术德国铁路采用iTWO5DBIM平台5DBIM虚拟规划与管控欧洲

Shift2Rail提出“智能基础设施”研究项目1国外智能铁路发展现状与趋势第一章

将自动控制、传感网、物联网等新技术应用在机车车辆领域，研究具有自检测、自诊断、自决策功能的智能感知系统，对影响列车运行安全性和服役可靠性的重要部件工作状态进行监测。二、智能装备1.1.2国外智能铁路关键技术1智能列车技术4检测监测技术2通信信号技术3智能牵引供电技术2023/10/31智能高速铁路概论20加拿大庞巴迪公司西门子公司德国铁路国际铁道联盟（UIC）日本铁道综研所法国阿尔斯通公司【未来】智能列车将采用具备事物识别、分析判断、自动控制、预警等功能的计算机系统实现自动运行；智能列车应用研究有望大幅降低司机劳动强度，降低轨道、供电等固定设施维护成本。提出“IntelligentTrain”理念零排放氢燃料电池列车（CoradiaiLint）将智能化列车作为未来15年重点研究项目发布《欧洲铁路技术战略》，提出智能列车具备的5个特点研发新型ICE3高速列车发布新一代高速列车VelaroNovo1国外智能铁路发展现状与趋势第一章智能高速铁路概论21

随着车载感知、传输、车联网、物联网等技术的日益成熟，列车自动驾驶、智能列控、智能调度等技术成为当前世界铁路通信信号领域的研究重点。2023/10/31二、智能装备1.1.2国外智能铁路关键技术4检测监测技术3智能牵引供电技术1智能列车技术2通信信号技术1国外智能铁路发展现状与趋势第一章智能高速铁路概论222023/10/31二、智能装备1.1.2国外智能铁路关键技术3智能牵引供电技术4检测监测技术1智能列车技术2通信信号技术

铁路牵引变电所已逐步由机械控制、电气控制走向智能控制，采用智能化系统有利于减少设备数量、提高供电设备可靠性和运营安全性。法国阿尔斯通公司研发了直流牵引变电所Hesop系统德国西门子研发了输配电系统SpectrumPower解决方案日本东芝公司研发了铁路变电所SCADA系统1国外智能铁路发展现状与趋势第一章智能高速铁路概论232023/10/31二、智能装备1.1.2国外智能铁路关键技术4检测监测技术1智能列车技术2通信信号技术3智能牵引供电技术

世界铁路检测监测技术正在向实时化、无人化方向发展，积极采用传感器、无人机、通信等技术手段，提升设施设备的检测监测水平。1国外智能铁路发展现状与趋势第一章智能高速铁路概论242023/10/31三、智能运营1.1.2国外智能铁路关键技术

国外铁路加强先进的用户信息服务系统建设，为旅客提供综合化、个性化运输服务和决策支持，“一站式”及“门到门”客运服务比重逐步加大。1运输服务技术2养护维修技术票务系统

日本新干线采用了计算机联网售票

德国开发了以“近距离通信技术”（NFC）和“后付费计费方式”为基础的手机购票系统（Touch&Travel）法国SNCF集团实现了客票销售网络化进出站检票英国采用蓝牙技术、生物识别技术帮助旅客快速进站瑞典SJ公司开展微芯片检票试点服务法国铁路提出采用无接触式智能车票日本新干线使用电子车票，实现自动化和无人化进出站的检票、验票工作（1）围绕旅客出行及站车服务全过程，提升铁路服务便捷性检票员扫描乘客手部微芯片1国外智能铁路发展现状与趋势第一章三、智能运营1.1.2国外智能铁路关键技术

随着生活水平不断提升，旅客对出行舒适性和娱乐性的要求也日益凸显。国外铁路着力研究舒适性技术，开发娱乐性设施，满足旅客多元需求。1运输服务技术2养护维修技术（2）研究舒适性、娱乐性服务技术，提升旅客出行体验德国铁路ICE列车上均提供免费WiFi服务日本正在试验新型旅客向导系统2023/10/31智能高速铁路概论251国外智能铁路发展现状与趋势第一章智能高速铁路概论262023/10/31三、智能运营1.1.2国外智能铁路关键技术

当前世界铁路正在探索利用大数据、智能化技术对检测监测数据进行分析，实现设施设备故障诊断及趋势预测，推动由预防性维修体系走向预测性维修。1运输服务技术2养护维修技术日

本

提出了智能维修概念，开发线路自动检测系统

实时检测和分析线路状况和变化趋势并及时做出维修决策法国铁路SNCF

利用IBM公司的Watson物联网平台和大数据、云计算等技术

对列车及基础设施进行远程监控，为开展预测性维修提供基础欧

盟提出持续研究轮轨关系模型对桥梁、隧道等状态进行远程监控意大利国营铁路公司

研究搭建了动态管理维修体系DMMS

应用大数据、物联网技术，实时监测机车车辆状态并实现故障预测对基础设施及移动装备状态进行实时监测对数据进行深度分析，对设施设备的运营状态进行故障诊断及趋势预测检测维修实时化、预见化1国外智能铁路发展现状与趋势第一章1.1.3国外智能铁路发展趋势010203加强对基础设施建设成本及施工过程控制；确保铁路基础设施质量和可靠性；降低基础设施全生命周期成本；提升铁路工程建设项目的可控性工程建设可控化、数字化

研发集事物识别、分析判断、自动控制等功能于一体的系统实现列车自动运行；研究具有自检测、自诊断、自决策功能的智能感知系统运输装备自动化、智能化

动态制定列车开行方案，实现运能与运量最佳匹配最大限度地提高列车使用效率，降低运营成本调度指挥灵活化、综合化0405开发新型购票、支付等旅客服务系统，完善旅客信息服务系统研究舒适性技术，开发娱乐性设施运输服务个性化、舒适化

将BIM、大数据、物联网、人工智能、现代通信等先进技术与铁路基础设施、运输装备、调度指挥、运输服务、养护维修等领域深度融合。2023/10/31智能高速铁路概论27第一章世界智能铁路发展目录/Contents2023/10/31智能高速铁路概论2801国外智能铁路发展现状与趋势02我国高速铁路建设成就及智能化需求03我国智能高速铁路建设与发展2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论291994199720012002200420072008

1992先锋号中国自主研制成功首列动力分散交流传动电动车组，时速达到292.8公里/小时秦沈客运专线中国第一条自主研究、设计、施工、目标速度200公里/小时铁路客运专线国务院批准实施《中长期铁路网规划》，正式将高速铁路发展纳入国家铁路发展战略京津城际铁路中国第一条高标准、设计时速350公里的新建高速铁路广深准高铁中国自行设计、改建的第一条时速达

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公里铁路铁道部颁布《铁路今后十年和“八五”科技发展纲要》首次提出2个发展目标实施六次大面积提速，网络覆盖全国大部分省区国务院调整中长期铁路网规划，加大对高铁发展的推动力度20161.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章

截至2022年底，全国铁路营业里程达到15.5万公里，其中高铁4.2万公里。路网覆盖全国99%的20万人口以上城市和81.6%的县，高铁通达94.9%的50万人口以上城市。“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型。1.2.1我国高速铁路建设成就2023/10/31智能高速铁路概论302023/10/31智能高速铁路概论31

我国构建了涵盖动车组、工务工程、列车控制、牵引供电、运营管理、风险防控六个方面完备的高速铁路技术体系，高速铁路总体技术水平跻身世界先进行列，部分技术领域达到世界领先水平。2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章1.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论32形成覆盖时速350公里、250公里、160公里不同速度等级，8辆短编、16辆长编、17辆超长编编组形式，动力集中和动力分散不同动力牵引模式，能够适应高原、高寒、湿热、风沙等多种运行环境需求的复兴号系列化产品体系。复兴号高原内电双源动车组开进西藏、开到拉萨，实现了复兴号对31个省区市全覆盖。

复兴号高速列车在整车寿命、牵引功率、运行阻力等主要性能指标显著提升，关键部件和核心软件实现自主突破。在京沪、京张、成渝高铁、京津城际铁路实现世界最高时速350公里商业运营。一、动车组领域1.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论33攻克沪苏通长江大桥等千米级超大跨度桥梁、西成高铁复杂地质高地应力隧道、八达岭长城站深埋地下车站等一系列世界性技术难题；自主研发CRTSIII型板式无砟轨道、聚氨酯固化弹性道床、全断面掘进机系列产品，系统掌握高铁总体设计、接口管理、联调联试等关键技术。

系统掌握各种复杂地质及气候条件下高铁建造成套技术，成功建设一大批艰险复杂高铁工程和典型高铁线路，建成了世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网。二、工务工程领域1.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论34

自主化CTCS

-3级列控系统吸收继承了既有系统大量安全可靠的运用经验，依据中国列控标准，面向未来发展需要，重点考虑了系统装备的技术先进性和标准化。支撑新建高铁自主化列控系统的应用；提升中国列控装备的国际竞争力和信息安全等级；实现安全可靠、技术先进、自主可控的目标。

研发具有世界领先水平的自主化CTCS-3级列控系统，突破车载（ATP）和无线闭塞中心（RBC）关键技术，实现核心系统源代码自主编制，基于无线通信网络系统实现地面与动车组控车信息的双向实时传输，可满足动车组列车时速350公里、最小追踪间隔3分钟的安全运行要求。CTCS-3级列控车载设备CTCS-3级列控地面设备三、列车控制领域1.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论35大张力全补偿链型悬挂等接触网新技术实现了时速

300～350

公里高速动车组重联双弓稳定受流，填补了世界高速铁路牵引供电技术的空白，我国高铁牵引供电技术达到世界先进水平。简统化接触网以统一系统参数、统一安装型式、统一材质标准，提高关键装备的服役性能为研究方向，建立了具有完全自主知识产权的中国标准接触网技术体系。

研发了大张力接触网、简统化接触网、牵引供电综合自动化等系统，满足长大干线高铁较多、列车持续运行时间长、长编组和高速列车重联运行条件下对牵引供电的需求。四、牵引供电领域1.2.1我国高速铁路建设成就2我国高速铁路建设成就及智能化需求第一章2023/10/31智能高速铁路概论36构建了以国铁集团为全国调度中心、路局集团公司为区域调度中心、车站为执行中心的高铁调度指挥系统掌握了复杂路网条件下高铁列车运行计划编