华为智能机车解决方案:铁路运营从人工到技术辅助的过渡

2019年，全国铁路运送旅客36.6亿人次。每趟列车上乘客的安全和舒适都得到了机车专家的保证，其中包括几位专家。

其中几名专家被部署在中国铁路西安集团(cr -西安)的机务段，该集团负责所有从西安出发或途经西安的客运列车。西安是中国西北部陕西省的省会，人口约1200万。

这些专家一年到头都很忙，但在春运期间，他们的工作量急剧增加。要做的工作量是如此之大，以至于这些专家通常只有四五年才能和家人一起过春节。

实施专门的“图像分析器”

由于直接负责成千上万乘客的财产和安全，火车司机面临着很大的压力。为了控制安全风险，西安机务段指派了40名专门的图像分析师，在列车开往目的地的途中，对视频片段以及列车控制和监控(LKJ)系统数据进行相关性分析。此外，图像分析师还进行抽查和记录违规驾驶，然后实施适当的制裁或处罚。

运用技术辅助手段，杜绝安全隐患

来自西安机务段的70名专家组成了专门的检查和维修团队，每天持续检查数百台机车的健康状况。他们爬上火车顶部，下到壕沟里，在狭窄的机械室里走来走去。机车、电气钳工、制动、焊接或受电弓接触网系统(OCS)系统检测工程师等各类专家，需要在有限的时间内(春运期间20分钟)对车棚内的每辆机车进行全面检查，快速定位故障，快速行动。因此，要保证所有的机车都能准时驶出车棚，安全运行。

华为智能机车解决方案

经过多年的行业涉足，华为对铁路运输有着深入的了解。利用其领先的通信和数字平台能力，华为和行业合作伙伴推出了使用5G和AI的创新智能机车解决方案。该解决方案减轻了机车专家的繁重工作，实现了更多的智能化操作，更好地保障了铁路运输安全，助力铁西安开启了智慧之旅。

该方案采用华为全球领先的5G技术，取代人工操作。它可以使数据传输效率提高十倍，并自动获得真实、完整的司机监控录像。

该解决方案适用于新兴的毫米波波段，并使用波束形成(相控阵天线，支持快速衰减和覆盖区域以外的低干扰)和智能跟踪(始终确保铁路基站(RBS)和列车访问单元(TAU)之间的对齐，具有稳定的带宽)技术，以实现列车到地面的高速数据传输。当机车缓慢进入车辆段时，在车辆段喉部300-500m范围内，TAU与RBS之间自动建立1gbit /s及以上的高速通道，最大传输速率超过1.5 Gbit/s。机车每次运行产生约30gb的车载数据，可在3分钟内自动丢弃。

整个数据传输过程保证了数据的完整性，无需人工干预，安全可靠，比人工复制数据快十倍。智能机车解决方案是铁路行业首例5G智能应用。它将促进更高效的人工数据复制，消除安全风险，提高数据可靠性，解决许多其他问题，为图像分析人员提供完整的视频数据。

智能机车解决方案提高了图像分析器的检测率。它利用5G技术，通过高速缓存设备将所有与驾驶员相关的视频数据传输到智能分析中心，并利用AI自动识别违规行为。

华为的人工智能平台Huawei CLOUD ModelArts提供业界领先的计算能力，使合作伙伴可以将单个模型的训练时间从一周缩短到仅1到2天，支持快速应用。它是斯坦福DAWNBench(端到端深度学习训练和推理的基准套件)认证的最快的训练平台，创造了4分8秒的新纪录。总的来说，在AWS上执行相同类型的模型训练需要18分钟)。

该解决方案还支持基于实际场景的基于视频的行为分析算法的定制开发。一共有11项驾驶违规行为可以被自动智能识别，例如不做手势、使用电子设备、没有正确操作方向盘或工作场所设备、表现出疲劳迹象。智能驾驶员评价模式有助于规范驾驶行为，保障安全，消除人工抽查效率低、不足等问题。过去，一名员工每天只能检查4台机车，而通过智能分析技术，一名员工每天可以处理40多台机车的分析结果，效率提高了10倍。

智能机车解决方案采用大数据诊断，预测关键部件的健康状态。该解决方案利用华为大数据平台的集成、存储、查询、分析能力，以及对数据仓库和ROMA平台的商业智能(BI)、数据连接和共享能力的支持，简化多个核心业务系统，构建端到端(End to End)机车信息共享平台。

该解决方案基于机车走行部车载传感器或地面运行安全、维修、维修数据，结合华为合作伙伴积累的大量专家经验和故障实例，建立机车走行部故障预测和健康管理模型。此外，该模型实现了健康评估和使用寿命预测功能，并为计划维修向预测维修过渡期间的维修流程和系统改革提供了科学依据。

大数据平台支持运行装置传感器海量历史状态数据分析和关键部件健康评估。通过绘制寿命曲线并对不健康的部件及时发出警报，该平台将人工检查和修理时间减少到最低，防止小问题升级为更困难的问题。

大数据还可以应用于铁路车轴缺陷检测。车轴的健康状况对列车的安全运行至关重要。对车轴损坏的检测效率低下会导致越来越大的裂纹，从而导致列车脱轨等灾难性后果。对损坏的关键部件，如拉杆、联轴器等，出于安全考虑，必须及时更换。按照规定，任何超过2mm的孔或0.7mm的剥落轮对都应立即更换。然而，车轴的损坏通常是非常轻微的，通常需要3 - 4轮的人工检查才能确定和确认损坏。该方案通过大数据分析，获取轴类传感器的温度、振动等状态数据，评估其是否健康，并能够预测故障风险并产生相应的告警。此外，在提高维修效率的同时，也减少了安全隐患。

减少机车专家的安全风险

华为基于5G和ai的智能机车解决方案的应用，使机车运行中出现的安全问题减少了10%以上，数据采集和分析效率提高了十倍以上，每个机辆段每年节省数百万元(100万人民币约15.3万美元)的运营成本，并大大降低了安全风险。

这一解决方案使机车专家能够在国庆节期间与家人团聚，同时保障中国14亿潜在火车乘客的出行。

(本文已改编自ICT Insights 04/2021，第30期)