基于人工智能的企業鐵路全流程運輸管理系統設計

時振東

[摘 ? ?要] ?隨著時代的不斷發展，人工智能技術應用越來越廣泛。因此，在當前的企業鐵路全流程運輸管理系統設計中，合理地利用人工智能，就可以滿足系統的設計要求。因此，就人工智能的企業鐵路全流程運輸管理系統設計進行分析，以滿足具體的要求。

[關鍵詞]企業鐵路;全流程運輸管理系統;人工智能

[中圖分類號]U292.4 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]With the continuous development of the times， artificial intelligence technology is more and more widely used. Therefore， in the current enterprise railway whole process transportation management system design， reasonable use of artificial intelligence， can meet the design requirements of the system. Therefore， this paper analyzes the design of enterprise railway whole process transportation management system based on artificial intelligence， hoping to meet the specific requirements.

[Keywords]enterprise railway; whole process transportation management system; artificial intelligence

1 企業鐵路全流程運輸管理系統概述

矩陣人工智能火車調度裝運系統可實現自合同、計劃、派車、稱重、裝車直至結算的企業火車發運業務全過程管控。系統以基于JAVA的B/S架構進行設計，在保證功能部署靈活性的同時，方便集團級企業業務的升級與擴展。針對傳統技術難以解決的車廂信息識別及裝車控制問題，矩陣軟件針對性建立和訓練AI模型，應用貨運列車標記信息智能識別技術，對行進中的貨運列車進行車頭出現、車廂間隔和標記信息區域實時甄別，完成多尺寸多目標信息的動態監測，智能識別車廂信息。

2 企業鐵路全流程運輸管理系統總體設計

根據實際情況和業務特點，確定本設計方案遵循以下設計原則：統籌規劃原則、先進性原則、模塊化原則、實用為本原則、高效精準原則、可擴展性原則。在了解基本原則的前提下，就可以實現對于企業鐵路全流程運輸管理系統總體設計。

2.1 系統硬件架構設計

系統采用B/S二級架構設計，所有業務及數據的處理均基于服務器。

在公司數據服務中心服務器部署系統平臺，集中對發運業務邏輯進行處理，數據進行存儲。

根據業務的不同，各關鍵發運位置可部署設備接入終端，如入式采集設備、識別系統主機、AI智能分析服務器、PLC控制器，各接入終端集成硬件服務、控制邏輯等，負責現場設備的接入、信息的預處理、設備數據的上傳及控制命令的下發。

2.2 系統功能結構設計

人工智能火車調度裝運系統主要包含三個子系統，分別為火車營銷調度管理系統、火車車廂信息智能識別系統、火車智能裝車系統。同時系統可通過接口對接企業其他系統，實現關鍵數據的互聯互通[1]。

其中火車發運業務營銷調度管理系統主要實現了火車發運業務的營銷管理、計劃調度、軌道衡檢斤、業務報表統計等相應功能，是整個人工智能火車調度裝運系統業務實現的基礎。

火車車廂信息智能識別系統通過在現場增加的高速抓拍攝像機、車軸檢測器、智能分析終端等設備，結合AI機器視覺技術，實現了火車車廂信息的智能識別，輔助其他系統實現業務功能。

火車智能裝車系統則通過在現場增加的激光雷達、PLC控制器、智能分析終端等設備，將AI技術與傳統PLC控制技術結合，實現了火車裝車的智能控制，是人工智能火車調度裝運系統功能的有效補充。

3 基于人工智能的企業鐵路全流程運輸管理系統設計的實現

為了更好地研究企業鐵路全流程運輸管理系統設計，以貨運列車車廂信息智能識別系統為例，進行了具體的分析探討。在貨運列車到礦確認及裝車過程中，車廂編號，以及載重、自重等關鍵信息是裝車控制和發運計費的基礎信息。貨運列車車廂信息智能識別系統主要包括國鐵標簽信息讀取與對應車廂照片抓拍、人工智能車廂信息智能識別。

兩大部分功能組成，現場布置示意圖如圖1所示。

主干道及各裝車道上均部署了車廂照片抓拍攝像機、照明系統、軌道磁鋼傳感器、國鐵標簽識別天線、車廂信息智能識別攝像機。這些設備集中接入附近的室外控制柜中預處理，室外控制柜又將相應的信息傳輸給控制室中的AI智能分析服務器和系統應用服務器進一步分析處理。

主要實現功能如下：

①當火車駛入進站口時，系統通過安裝的軌道磁鋼傳感器自動感應駛入列車方向，開啟國鐵標簽識別天線進行車號識別，當車輛經過識別區域時，系統通過RFID射頻識別技術獲取車輛車號、車型、自重、載重信息。②車廂信息智能識別攝像機可自動識別分析車廂上噴涂的信息，不僅能與標簽信息比對，提升識別準確度，還可解決無標簽車輛（企業自備車）或標簽損壞車輛信息讀取的問題。③系統能夠解決停車、低速、倒車等狀態時的車號自動識別問題，適應廠礦企業復雜的運輸環境，能夠在各種復雜環境下正常工作。系統能夠自動判斷在裝車線上經過多次反復倒調作業后最終進入該車道的車輛具體數量及倒調到位時間。④車廂照片抓拍攝像機能夠在車輛通過時同時抓拍到貨車車廂上的車號、自重及貨位清晰圖像，并與自動識別到的每輛貨車車號形成關聯的打包數據。在點擊查詢該輛車信息時出現對應車號的清晰圖像。⑤系統能夠保留每列貨車經過過程的清晰錄像。⑥系統配有自動照明裝置，可確保夜間捕捉到清晰的過車圖像。⑦系統能夠對車輛的車數、進出倒調狀態、速度進行智能計算及判斷，能夠對過車圖像進行分割定位，使車號與圖像關聯定位一一對應。

3.1 國鐵標簽信息讀取與對應車廂照片抓拍功能

該功能主要實現國鐵標簽信息的讀取，同時實現抓拍對應車廂照片，方便工作人員比對。其設計如圖2所示。

兩邊兩個磁鋼傳感器為開關機磁鋼傳感器：車輛從兩個方向來，這兩個磁鋼提供系統觸發信號，識別系統主機檢測到磁鋼信號，控制標簽識別裝置開始識別，也可以判斷列車的方向，車經過天線有效區時，識別標簽，系統通過RFID射頻識別技術獲取車輛車號、車型、自重、載重信息，識別信息實時傳送上位機。

中間兩個磁鋼傳感器負責計軸判輛，每個車輪經過產生一個TTL信號，并提供攝像IO指令，控制列車圖像智能抓拍。

現場嵌入式采集設備準確采集到標簽識別器、有源計軸傳感器、車廂信息抓拍攝像機等外部設備信號節點、報文信息、列車圖像，結合視頻圖像分析處理技術，根據車速進行智能計算及判斷，將車皮抓拍圖片與鐵路車號自動識別儀識別信息進行1對1準確對位，實現車皮信息自動識別、圖像信息準確匹配，計量人員通過系統識別信息進行計量作業，改變了傳統現場抄車號的工作模式，降低人員工作量的同時，極大降低了車輛在廠區滯留時間，提高了企業裝車效率。

車輛通過后，系統自動識別通過信息、車號自動識別系統進行待機狀態。

設備附近可就近安裝室外一體化溫控箱，內部集成通信電源、交直流配電、溫控、監控、防雷接地等系統功能，可安裝識別系統主機、嵌入式采集設備、工業交換機、UPS、網絡收發器等設備，保證了設備24h不間斷穩定運行。

3.2 人工智能車廂信息識別

列車車廂編號、載重、自重等關鍵信息是裝車控制和發運計費的基礎信息，而車廂上涂打的標記信息具有準確（當前最新信息）、直觀（便于人工校驗）的特點。矩陣軟件應用人工智能深度學習技術，成功研發出模型計算引擎，可通過高速攝像頭，對行進中的貨運列車，在線智能識別車廂標記信息[2]。

標記信息識別節點進一步完成詳細標記信息（車廂類型、編號、載重、自重、容積、換長等）的小尺寸目標識別，識別結果反饋給總控節點，由總控節點完成各車廂標記信息的綜合，得出最終識別結果，最后由應用系統接口模塊將識別結果提供給業務應用系統。

主要實現如下主要功能：

①在線識別（行駛速度≤50 km/h）。支持列車在行駛速度≤50 km/h的正常運行過程中實時識別信息。②準實時識別（列車過后，2分鐘內出識別結果）。系統識別一輛35～55節車廂的貨運列車，自第一節車廂開始識別開始，總耗時為4～6min，即列車通過后，2min內可出識別結果。③車廂智能切分（鐵路局車廂/自備車廂）。系統可根據國鐵車廂或企業自備車廂的不同特征，智能切分車廂。④空軌、無信息車廂、車廂光斑智能甄別。系統在識別信息過程中可智能甄別各種異常狀態，如無車空軌狀態、無信息車廂、車廂夜晚由于車廂涂料問題產生的光斑等。⑤車輛運行狀態智能甄別。系統可智能判斷車輛運行狀態，如前進、倒車、停車、行駛速度等，避免出現信息重復識別等問題。⑥車廂信息區域智能識別。系統智能識別車廂類型編號信息區域、車廂屬性信息區域。⑦標記信息關鍵幀智能選優。系統可智能從所提取的信息關鍵幀內優選最佳識別結果。⑧車廂標記信息智能識別。系統可智能識別的信息包括：類型、編號、載重、自重、容積、換長等車廂關鍵信息。⑨識別結果提供WebService/WebSocket服務接口。系統關鍵設備指標：攝像機為專用網絡攝像機（內嵌空軌檢測算法）;AI智能機為華為Atlas500智能小站（業界領先的AI計算平臺）;內嵌Hi3559A視頻處理器和Ascend310智能計算芯片（16TOPS/INT8）;工業級設計，-40 ℃至70 ℃室外工作，無風扇散熱，防護等級為IP40[3]。

4 結語

就人工智能的企業鐵路全流程運輸管理系統設計探討，能夠滿足具體的需求，并且為今后的系統設計以及對應的運輸管理能夠提供良好的保障條件。

參考文獻

[1] 李勇.企業鐵路運輸綜合管理信息系統研究與設計[J].物流技術與應用，2019（1）：120-121.

[2] 張東濤.大準鐵路運輸調度管理系統的優化設計研究[J].鐵道運輸與經濟，2017（S1）：75-81，87.

[3] 張伯駒.新一代鐵路運輸調度管理系統研究與實踐[J].中國鐵路，2017（9）：26-32.