工業物聯網融合鐵路運輸應用探討

文/徐福獻 王亮 邵繼鐸 羅金旭 杜尚武

針對鐵路運輸過程中，信息管理、系統支付、信息共享、行車調度、系統預警、物資倉儲等環節中存在的工作效率不足，運行管理無法兼容，數據分析困難等現象，嘗試應用工業物聯網相關技術，針對性的探索解決辦法，促使鐵路運輸高效、可靠，同時為其他鐵路運營領域提供經驗借鑒。

0.引言

作為國民經濟最有力的支柱，鐵路運輸行業發揮了巨大的貢獻，有力促進了經濟發展、資源流動和人員交流。但是鐵路運輸行業由于其整體結構系統較為龐大，雖然經歷了各種調整，仍需面對體量龐大，密度較高，節奏較快的制約。為了更充分的使鐵路運輸的作用得以發揮，充分保障運營安全，充分保證物資運輸供給以及合理布局人員流動，需要通過現代信息技術促進鐵路運輸系統向智能化、信息化方向轉變，促進鐵路運營新的作業模式的變革，而工業物聯網技術的有效應用將會為鐵路發展帶來重要機遇及廣闊的應用空間[1]。工業物聯網技術與鐵路運輸這樣的基礎領域的有效結合，會使領域內技術產生升華，帶來的是更大的發展機遇和內生性挑戰，并推動鐵路運輸進行數字化變革。逐步形成適應中國鐵路發展的技術和管理創新之路[2]。

1.鐵路運輸特點與問題

隨著我國經濟活動的快速發展以及人民對物質文化需求的快速提升，鐵路運輸面臨著更高的要求，因此如何能夠實現鐵路運輸“貨運重載，客運高速”的總體目標，成為解決鐵路運輸的重要方向。而當前鐵路運輸的顯著特點為：（1）運輸規模體量較大；（2）平均運費相對較低；（3）基礎設施相對完善；（4）線路覆蓋面廣；（5）相關裝備齊全并且不斷升級；（6）轉運貨物種類繁多[3]。

當前鐵路運輸系統逐步實施信息化，但是依舊存在信息化手段利用不足的問題。具體表現為：（1）無法積極客觀全面認識信息化技術對鐵路運輸行業的發展的促進作用，信息化手段無法真正有效貫穿實際生產運輸過程中；（2）信息采集過程中，由于個別節點的實施困難，數據的準確性無法得到保證，導致部分環節數據失真，進而使得信息無法全面共享；（3）信息系統兼容性不強，由于各個實施單位實施了各式各樣符合自身特點的信息系統，但是各個系統獨立性較強，沒有進行系統兼容，導致數據信息相對分散，無法形成完備的信息利用體系，大大弱化了信息化的帶動作用；（4）信息化建設部分過程由于起步較早，同時受到當時特定的限制，設計過程及規劃方案較為保守，已無法適應目前的實際需求，亟須進行大規模的更新換代；（5）受特定時期相關技術發展的限制，尤其在信息采集，數據分析過程中，明顯能力不足，導致相關運營過程無法高效開展；（6）信息系統運行質量和運行效率不高，效率僵化，后期的數據處理及維護保養等環節存在明顯的滯后現象，相關工作環節的工作效率及運營成本無法進行測算[4]。

2.應用分析探討

2.1 物流信息管理應用。物流管理工作是保證鐵路運輸過程有效平穩的重要支撐，面對當前信息化技術的更新發展，工業物聯網技術融合物流管理工作將對貨物運轉提出更高的要求和可持續發展的技術保證，并對物流系統的穩定性提出了新的研究方向。在實際工作過程中，將物聯網技術合理應用能夠極大地保障運輸貨物的運輸安全性，能夠對貨物進行篩選，確保達標合格貨物可以進行運輸，并對不合格貨物能夠做到及時排除，這樣相關工作或管理人員就能夠對比貨單的相關信息，確保貨物及時發運，保證貨物傳輸的準確性，避免運輸誤差。同時工業物聯網技術能夠確保貨主、客戶甚至消費者能夠及時掌握貨物的實時路線、實時位置以及預計抵達時間，便于準時提貨，大大提升了站內運轉效率[5]。

2.2 信息共享技術應用。對于鐵路運輸信息共享技術的應用主要體現在客運系統中，尤其是在客運售票補票過程中。車內補票存在一定的離散性，過程中的獨立性較強，旅客存在提前下車或者延后下車現象，進而導致實際票據與站內票據出現脫節不同步的現象。采用工業物聯網中的RFID（射頻標簽）技術，并結合無線網絡傳輸技術，充分發揮信息網絡系統的實時共享，將站內票務系統與列車補票系統實施互聯，確保票務數據能夠數字化與透明化，系統掌握實時動態與信息，便于控制站內票務預留，同時列車內部的座位信息也能進行實時監控，實現精準補票，提升座位的使用率，增強了檢票運行效率，提高了運行收益。

2.3 客運系統技術應用。工業物聯網技術最主要的特點是實現信息的互聯互通，而其中的數據或信息的讀寫是完成工業物聯網技術特點的重要技術支撐。在鐵路客運關鍵節點中設置信息讀寫系統，并將讀寫器置入其中，能夠便捷地對車票中的芯片進行信息交互，核對相應的旅客信息及車票現時狀況，確保用戶信息與車票信息實時統一，有力地保障了客運系統運行。同時綜合利用通信網絡系統與計算機控制中心，并結合讀寫器的功能，可以對運行中客車及站內候車旅客流量進行統計分析，在此基礎上形成大數據比對，以此有利于實時調整相應的基礎設施保障，確保客流有序流動，保障站內與列車的運營效率。例如合理的調整檢票口的開放時間和開放順序，并且關聯到旅客的相關通信工具上，有序引導旅客高效登車，避免檢票錯誤等現象發生。還可以利用信息互聯，對旅客進行到站前實時提示，避免乘車過站或提前下車等情況的發生，減少乘車糾紛，保證列車運行效率[6]。

2.4 行車調度技術應用。鐵路運輸的高效、準時是通過行車調度系統來完成的，合理科學的調度過程是確保鐵路運行效率和運行質量的關鍵，通過工業物聯網實施感知能力，能夠極大地提升行車調度工作的有序進行。對于車廂管理和行車速度控制可以利用工業物聯網射頻標簽長距離信息傳輸功能，在車廂或牽引機車上放置標簽芯片，在鐵路兩側一定間隔距離設置長距離讀寫器，在相應間隔距離就能實時捕捉到相應車廂的承載信息，以及相應牽引機車的運行速度等相關指標，并將該信息傳輸回總調度中心，調度中心根據數據狀況，對列車進行實時監控，確保其狀態優良。車廂信息實時掃描，便于旅客或貨物在行進中，形成動態調整，即對調度系統實施了預布置，大大減少了調度布置的時間冗余，提高了調度系統的循環工作能力，提升了調度系統的工作實施效率，有力地保障了調度系統的運行能力。調度系統的反饋能力又能促進信息采集，便捷的統計出相關站點人員及物資的需求信息，有利于促進當地經濟活力，為經濟發展開辟了有效的信息通道[7]。

2.5 系統預警技術應用。確保鐵路運輸行車安全是鐵路行業的重中之重，安全有效完成鐵路運輸是鐵路工作的責任和使命，工業物聯網技術有效運用于運行系統的預警將有力地保障行車安全。工業物聯網中的全面感知能力將會極大的促進行車安全這一目標的實現，將傳感器正確的布置在相應的感知節點處，通過信息采集，能夠對相應的危險源進行有效識別，通過計算機集成中心的數據處理，可以進行嚴格的安全評估，并發出相應的警示，進而行車調整，確保行車安全。無論是客運還是貨運系統，其安全行駛都分為若干子系統，因此在進行傳感器布置，以及信息傳輸和分析時，都會進行針對性調整，最大限度保證行車安全，保證貨物與旅客安全。

2.6 倉庫管理技術應用。鐵路運輸承載量大，運輸物資種類繁多，倉儲管理是提高運輸能力和運輸效率的基礎保證，高效運行倉儲管理系統能夠極大地提升物資轉運效率。倉儲管理人員需要對物資進行繁瑣的驗貨與相關臺賬記錄工作，有些物資受體積、防潮、防碰撞等限制，檢驗困難，對于工作效率及成本控制無法得到有效把控。利用工業物聯網技術可以在相關車廂或者包裝箱上設置對應的射頻標簽，內部芯片準確記錄該物資的信息，通過讀寫器對入庫、出庫等環節進行有效把控，實現庫內信息與產品信息有效融合，確保倉儲系統能夠高效運行，保證物資周轉的過程暢通，并形成電子版的臺賬記錄[8]。

3.結論

鐵路運輸系統是比較龐大的綜合運行管理系統，由于其起步較早，規模較大，需要逐步通過與新一代信息技術尤其是工業物聯網技術的結合，來實現其國家經濟發展保障支柱作用這一目標和歷史責任。要正確面對工業物聯網技術與傳統鐵路運輸系統的有效結合，通過應用過程，總結實踐經驗，加大融合力度，實現產業的創新。