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1、收稿日期：2011-11-23；修回日期：2012-01-01。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（A0920502050907-294）。作者简介：曾华燊（1945），男，四川成都人，教授，博士生导师，主要研究方向：网络体系结构、网络与通信；朱怀芳（1935），男，广西桂林人，教授，主要研究方向：网络和信息系统。文章编号：1001 9081（2012）05 1191 05doi：10 3724/SP J 1087 2012 01191论智慧轨道交通及其系统架构曾华 燊*，朱怀芳（西南交通大学信息科学与技术学院，成都 610031）(*通信作者电子邮箱hszenghome swj
2、tu edu cn)摘要：提倡用“智慧轨道交通”来描述未来的“高效、便捷、安全、可视、可预测、环保和智慧”的现代轨道交通行业和宏观系统的发展远景视图，并提出了一个“智慧轨道交通系统架构”。该架构以“智慧轨道交通智能化地面基础设施”（SRT-IGI）和智慧列车为基础实现更透彻的感知；以“轨道交通全联网”（SRT-IoT）作为信息交换与共享平台实现更广泛的互联互通；以“与人类融合智慧管理、决策与指挥”（HCA-IMDC）应用系统为顶层结构。三部分组成结构及分布其中的“智能化”功能共同实现整个交通行业的“智慧化”。同时分别对三部分的技术内涵作了进一步的探讨。鉴于笔者尚未发现从信息技术（IT）角度全面
3、探讨“智慧轨道交通”的文献，所以希望本框架的提出能够为从信息技术（IT）角度全面研究智慧轨道交通提供参考，进一步推动智慧轨道交通在技术上的跨越式发展，使我国轨道交通以“更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化处理能力”的雄姿，为国家经济建设发展和人性化地为人民服务。关键词：智慧轨道交通；智能化系统；数字化；全联网中图分类号：TP277；U239 5文献标志码：ASmart rail transportationand its system architectureZENG Hua-shen*，ZHUHuai-fang(Collegeof Information Scienceand Te
4、chnology，SouthwestJiaotong University，ChengduSichuan 610031，China)Abstract:This paper advocatedusing the conceptof SmartRail Transportation(SRT)to describe future vision of high-efficient，fast convenient，safe，visual，predictable，ecological，and smart rail transportation industry as a macro-systemtoget
5、herwith an organizational framework for SRT This framework is composed of three parts:A)an Intelligent GroundInfrastructure for SRT(SRT-IGI)plus Smart Trains aiming at in-depth sensing perceiving;B)the Internet of Things(IoT)for SRT acting as a common platform for information exchange and resource s
6、haring and aiming at extensiveinterconnectivity and interoperability amonghuman beings，computers，and physical objects;and C)the top layer a Human-ComputerAmalgamatedIntelligent Management，Decision-making，and Commanding(HCA-IMDC)systemfor SRT aiming atpremier intelligent data processingAll thesethree
7、 componentswith their distributed intelligent processingpowermake the railtransportation smart Technical connotation of the three components was analyzed indetailsIn view of that nocomprehensivework on smart rail transportationfrom view of Information Technology(IT)has been found so far，the authorsw
8、ish that this framework could provide a basis for further discussion on this subject and contribute to the leap-forwarddevelopmentfor rail transportationin our country Key words:Smart Rail Transportation(SRT);intelligent system;digitizing;the Internet of Things(IoT)0引言人类近代历史发展过程中，几乎每一个世纪都存在一种技术或多种技术
9、综合地对人类社会的发展进程产生了重大影响。18 世纪是伴随工业革命而来的机械系统大发展的时代；19 世纪是以蒸汽机为代表的技术推动工业进一步向前发展的时代；20 世纪则是电子技术、计算机和通信技术大发展时代，上述技术的融合，进而出现各类通信网络与计算机网络，并获得广泛应用；到 21 世纪，有人将之称为信息世纪。事实上，现代社会是多学科竞相发展的社会，很难再用单一的术语来概括一个世纪，也很难预见未来100 年的科技发展特征与趋势。但是，21 世纪成为信息世纪至少表征在新世纪中，由多学科支撑的信息技术将在未来世界的政治、经济和科技发展中扮演重要的角色。人们高兴地看到，社会的需求是推动信息技术发展的
10、原动力。各项信息技术的发展，一方面推动了社会的前进，另一方面又进一步诱发了新的技术期望和新的社会需求，催生新的技术理念和新型技术，由此不断地促进社会生产力的发展和社会的进步。20 世纪各类网络技术（电话网、无线通信网络、计算机网络、有 线 电 视 网 络 等）实 现 了 人 与 人（Human to Human，H2H）、人与计算机（Human to Computer，H2C）、计算机与计算机（Computer to Computer，C2C）之间的信息交换、发布与共享。传感技术、物理或抽象对象的识别技术、嵌入式技术以及传感网络技术的发展，一方面，使网络信息源和信息的受主，从人和计算机扩展到智
11、能化的“物”，从而使各类网络（包括Internet）的接入对象从“人”和“机”拓宽到“人、事、物”；另一方面，将网络接入对象从“固定对象”扩展到“移动对象”，进而为实现“在任何时间、任何地点，使用任何智能化的设备接入网络进行访问”的新模式奠定了基础，由此便形成了“TheJournal of ComputerApplications计算机应用，2012，32(5):1191 1195ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU2012-05-01http:/www joca cn名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -Internet of Things”
12、（IoT）1 的新概念。IoT 旨在全面地解决人、事、物（固定或移动）的全面互联问题。鉴于 IoT 的内涵实质上是“人机物”的全面互联，本文将 IoT 译作“全联网”而未采用国内流行的“物联网”这一翻译。宽泛地说，信息处理技术涉及对象的感知与识别，信息的采集、处理与传输，以及信息的应用技术等领域，而智能化在信息处理技术的各个领域扮演着越来越重要的作用。近年来，智能化处理技术取得了长足的进步，其应用范围已经从器件与设备的智能化扩展到海量信息处理的智能化（信息的过滤、聚类与挖掘），从对单个对象的模拟人类大脑的处理，到将人类经验与思维方式应用于宏观控制管理过程。随着信息领域感知、处理和广泛的互联能力
13、的发展，2008年，IBM 把社会各行业作为一个整体，从社会生态系统的观点出发，针对社会产业或领域的长远目标，探索如何充分发掘先进的信息技术的潜力，最大限度地调动和激发系统中各个角色的潜能，以创新的方法促进整个生态系统的互动，以此推动整个产业和整个公共服务领域的变革，形成新的世界运行模型。这就是“智慧地球”（Smart Planet）的理念，它强调“更透彻的感知”、“更广泛的互联互通”和“更深入的智能化”，由此派生出“智慧城市”、“智慧交通”、“智慧医疗”等。交通系统是国民经济发展的支柱之一。陆上交通系统与空、海交通系统一起构成公共交通大系统，而铁路轨道交通系统是“大交通系统”的重要组成部分；
14、由于城市交通的拥堵状况，目前大中城市都在发展地铁系统；出于减少环境污染与其他交通工具的竞争需要，城间铁路的快速、高速化也为轨道交通创造了大发展的新机遇。因此，本文借用IBM 的“智慧地球”的概念来倡导“智慧轨道交通”的理念和研究相关技术，以此来推动轨道交通系统在技术上的跨越和创新，无疑有“前瞻性”的意义。1智慧轨道交通、智能轨道系统与数字化铁路目前，在业界同时存在着与本专题研究相关的三个术语：数字化铁路（轨道交通）、智能铁路（轨道交通）以及智慧轨道交通。三个术语中，除了本文使用的“智慧轨道交通”公开报道与文献中尚使用较少外，其他两个术语已经流行多时。由于种种原因，技术学科领域的许多术语常常未能
15、在学术界和业界达成共识，或对其内涵的界定不够科学和不够准确；因此，在对同一术语的使用上往往是仁者见仁，智者见智。本文认为倡导“智慧轨道交通”，就必须首先对其内涵以及与现有相关术语的异同进行界定、分析和比较，作为讨论问题和研究相关技术的基础。1 1数字化和数字化轨道交通英文版的 维基百科 对数字化的表述为：“Digitizing ordigitization is the representation of an object，image，sound，documentor a signal（usuallyananalogsignal）by a discreteset ofits pointsor
16、 samples”3，即数字化是利用一组离散的点或样本来表示对象、图像、声音、文件或信号（通常为模拟信号）的过程。因此，按照这一定义，用“数字化”修饰和界定轨道交通只传递了轨道交通系统的信息处理与交换是基于数字化（而非模拟）信号（或信息）这一基本特征。相应地，数字化轨道交通除了表明轨道交通系统使用数字信号和信息外，未能对该类交通系统（如机车、车辆、道路、轨道、桥梁、隧道、涵洞、车站及系统管理与控制等）赋予除“信息与数据数字化”以外的任何新的功能性内涵。例如，国内的大量报道将青藏铁路称之为“我国的第一条数字化铁路”，但这一描述很难让人们知道该条铁路在系统控制、管理与运营方面具有何种技术特色。1
17、2智能化与智能化轨道交通根据 英 文维 基 百 科 ，美 国 心 理 学 会 把“智 能”（Intelligence）一词定义为“知”（Knows）；而主流的学科则把“智能”泛指为“大脑思维能力”，即涉及推理、规划和解决问题、抽象 思 维 和 理 解 复 杂 的 理 念 及 快 速 学 习 等 方 面 的 能力2。在计算机科学中，“人工智能”一词就是以后一种定义为背景，用以表达计算机或系统具有一定大脑思维能力的现象或属性。按照对“智能”的后一种定义，智能化轨道交通就是：具有大脑思维能力的轨道交通系统。这一界定比数字化轨道交通（或数字化交通）更能反映出期望的系统在控制、管理上的功能特征。尽管“智
18、能化”必须依托信号的数字化和信息的数字表达，但它更突出系统在控制与管理上具备“智能化”这一功能特点，与系统期望实现的目标结合更紧密，因而所传递的信息是针对所描述系统的功能和性能特点而言的。从这种意义上讲，智能化轨道交通比仅表征了信号和信息数字化的数字化轨道交通更贴切，更能够反映对轨道交通实体期望的功能、性能特征和属性。应当指出，在相关文献中，对“智能化轨道交通”这一术语的内涵也缺少全面的界定，对相关的支撑技术也缺乏全面的讨论。而纵观国内、外有关“智能化铁路”的研究和报道，该术语在多数情况下仅限于表述单个对象和实际系统的“智能化”，而不是针对全局对象（或轨道交通）的“智能化”。1 3“智慧化”与
19、智慧轨道交通（智慧交通、智慧铁路等）在众多英文字典中，“Smart”一词的褒义性解释可为：“聪慧、聪明、有智慧”，“时髦、优雅”，“快捷、轻盈、敏捷”等。而在电子行业中则多用于描述“配备或具有电子控制电路”的装置或设备，如 Smart Phone、SmartCard等就是用于描述具有某种“智能”或“高级功能”的装置。2008 年，IBM 公开提出了Smart Planet 的理念4，并把它译作“智慧地球”。“智慧地球”的理念把地球作为一个运行对象，从社会生态系统的观点出发，探索如何针对社会产业或领域的长远目标，充分发掘先进的信息技术的潜力，最大限度地调动和激发系统中各个角色的潜能，以创新的方法
20、促进整个生态系统的互动，以此推动整个产业和整个公共服务领域的变革，形成新的世界运行模型。2009 年 4 月 21 到 24 日，IBM 组织的“如何共同让地球更加智慧 （Smarter）”的网络对话（称为“JAM”），全球 2000 名学生、教师、商界和专家参与了这场对话，在国际上引起了极大的反响5。将 IBM 的智慧地球的理念应用于不同的行业或宏观系统，便派生出了“智慧交通”、“智慧城市”、“智慧医疗”等。从这种意义上讲，从一开始 IBM 的 Smart就是用于描述宏观实体或行业（地球、城市、交通行业、医药卫生行业等），而不是局限于单个具体系统（单条铁路、单个列车等）。因此，本文建议将智慧
21、轨道交通的内涵界定如下。智慧轨道交通是人类社会对轨道交通发展趋势和运作模式的抽象，是轨道交通发展远景的宏观理念和建设目标，它“以人类智慧与经验为指导，以信号和信息的数字化处理为基础，以物 的智能化信息采集为基础，以能实现人、机、物的全面互联 的全联网 （IoT）为信息交换和资源共享平台，实现轨道交通系统的控制与管理过程智慧化，使之具有更透彻的感知、更广泛的互联互通和更深入的智能化处理能力”，2911计算机应用第 32 卷名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -从而构建集人和人类智慧、轨道交通物理网络、“全联网”、智能信息处理技术及各类数字化信息为一体，构建“高效
22、、便捷、安全、可视、可预测、环保和智慧”的现代轨道交通系统。1 4关于三个术语使用的建议应当指出：迄今为止国内、外有关数字化、智能化铁路系统或使用“智慧”一词作修饰的场合，常常混用。例如，国内报道的“全国第一条数字化铁路青藏铁路”6，事实上涉及整条铁路运行的监控、管理，其中也采用了智能化处理的技术；也有人 用 使 用“智 慧 车 站”（Smart Station）7、“智 能 化 列车”8（Intelligent Train）、“智能化铁路”（Smart Railroad）9/Smart Railways10。换言之，由于在学术界对铁路系统的智能化、智慧化等修饰词的使用并无严格的界定，客观上造
23、成一定的概念混淆，为此，本文建议对数字化、智能化和智慧三个修饰语的使用作如下界定。1）鉴于“数字化”的主体是对系统中处理信号的非模拟特征，强调系统中信息的数字化表达特征，而不反映描述对象的功能特征和性能特征，因此，建议尽量不使用“数字化”作为轨道交通（或铁路）系统的修饰语，而仅在强调该铁路系统内信息处理和交换以数字化信号和信息为基础这一特征时，使用“数字化轨道交通（或铁路）”这一术语。2）“智能化”强调具备人类大脑思维能力，因此，建议智能轨道交通用于描述具备上述功能的具体系统，如：智能轨道列车、（某条）智能化铁路/（某个特定的）智能化轨道交通系统，或者用于描述具有智能化特征的功能。3）将智慧轨
24、道交通（Smart Rail Transportation）这一表述用于界定代表未来轨道交通行业的发展趋势或目标的宏观系统，不用于描述具体的单个（或局部的）轨道交通系统。尽管智慧轨道交通行业的发展离不开数字化和控制管理的智能化，但着眼于行业总体发展，用“智慧”作为修饰语，强调“更透彻的感知”、“更广泛的互联互通”和“更深入的智能化”，更能够全面反映对行业发展的期望。本文后续部分对智慧轨道交通的讨论将以上述界定为基础进行。2智慧轨道交通系统框架根据第 1 章对智慧轨道交通内涵的界定，本文将智慧轨道交通系统框架和功能组成表示为如图1 所示。图 1“智慧轨道交通系统”组成框架示意图在图 1 中：1）
25、表示智慧轨道交通的人机融合的智能“管理、决 策 与 指 挥 系 统”（Human-Computer AmalgamatedIntelligentManagement，Decision-making，and CommandingSystemfor SRT，HCA-IMDC）；2）表示智慧轨道交通“全联网”（The Internet of Things for Smart Rail Transportations，SRT-IoT），由 3）+4）+5）组成，其中：3）表示智慧轨道交通骨干通信 子 网（Smart Rail Transport Backbone Subnetworks，SRT-BS）
26、；4）表示智慧轨道交通地面接入资源网（Ground-basedAccess-ResourceNetwork for SmartRail Transport，SRT-GARN）；5）表示智慧轨道交通列车接入资源网（Train-basedAccess-ResourceNetwork for SmartRail Transport，SRT-TARN）；6）表示轨 道 交 通“智 能”地 面 基 础 设 施（IntelligentGroundInfrastructure for Rail Transportation，RT-IGI），其上的智能传感器是 SRT-TARN 和 GARN 的 信 息 源
27、和 信 息 受 主；7）表 示Internet 骨干 通 信 子 网 以 及 其 上 的 公 共 服 务 接 入 资 源 网（PARN）不隶属于轨道交通行业，但与 Internet 的公共服务有互联 互 通 需 求。图 1 中 的 智 慧 轨 道 交 通（Smart RailTransportation，SRT）系统框架由三部分组成。1）HCA-IMDC 是智慧轨道交通系统的顶层系统，它是人类社会与计算机处理系统相融合的抽象。它涵盖人类智慧与经验及其信息化结果（模型、理论、算法等）、轨道交通行业宏观运营的管理、决策与指挥的信息系统以及各业务的条块管理与控制系统，是实现“更深入的智能化”的顶层系
28、统。2）SRT-IoT 是顶层系统的网络支撑平台，是实现“更广泛的互联互通”的关键。海量的“物”的“更透彻的感知”数据与信息 经 过 图 1 中 智 慧 轨 道 交 通 地 面 接 入资 源 网（SRT-GARN）和智慧轨道交通列车接入资源网（SRT-TARN）一方面实现“人、机和物”在本地的“更广泛的互联互通”，借助 SRT-IoT 的骨干通信子网（SRT-BS）实现全行业的更广泛的互联互通。应当指出，SRT-GARN 和 SRT-TARN 也是体现更深入的智能化的重要组成部分，它们为顶层的HCA-IMDC 的智能化的条块管理和全局的智慧化提供了全方位的信息交换平台。3）SRT-IGI 是对
29、嵌入智能功能的轨道交通基础设施的抽象，是“更透彻的感知”“物”的和对“物”进行控制的关键，因此是实现“更深入的智能化”的关键部件。实现更透彻的感知的基础是智能处理芯片、嵌入式技术和先进、敏锐、精确、快捷的传感技术相结合。3与人类社会融合的智慧管理、决策与指挥系统HCA-IMDC 是智慧轨道交通系统的顶层系统，它是人类社会与计算机处理系统相融合的系统的抽象，既涵盖交通行业宏观运营的管理、决策与指挥，也包括其指导下的各类管理与控制系统，是实现“更深入的智能化”的顶层系统。如图 1所示，HCA-IMDC 与人类社会的融合体现在通过智能人机接口（Intelligent Human to Compute
30、r Interface，IHCI）将人类智慧、理念、理论的信息化、模型化，应用于基于计算机的“管理、决策与指挥系统（SmartManagement，Decision-making，andCommandingSystem，SMDCS）”，从而对轨道交通实施宏观运营、建设规划、管理和指挥；SMDCS也通过 IHCI 向管理者提供图形化系统结果。SMDCS可进一步划分为两个层次：宏观决策层和执行层。前者代表系统重大决策功能，包括轨道交通规划、运营决策等；后者代表按功能划分，地理位置分散与集中相结合的，既具备实际的管理与控制能力，也具备相应决策能力的各类3911第 5 期曾华 燊等：论智慧轨道交通及其
31、系统架构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -系统。图 2 为 SMDCS进一步细分的示意图。图 2 中将 SRT-IoT 画成虚框，意在表示它在多个应用系统之间实现透明的互联互通，对各类应用系统而言网络是“不可见”的。应当指出：图 2 中底层的各管理功能是相关业务的抽象，每个功能模块可能代表多个相关业务的完整的独立系统。如“轨道交通客运管理”模块，它可以包括列车客票管理、车站调度管理、车站旅客服务等多个与客运服务相关的系统或系统；此外，它的运作还必须与多个移动目标（如智能化高速列车）进行交互，获取相关信息，为全国性列车动态调度提供基础信息。而“轨道交通安全管
32、理”模块，它涉及轨道系统安全，包括：相关路、桥、隧道的安全信息管理，这些信息来自相关的检测、控制系统；它还涉及场站安全管理、车站设备安全、车站公安系统；再有就是与图2 中其他管理系统涉及的功能有交互，如信号、电力、电气系统的安全管理管理、轨道系统安全。图 2管理、决策与指挥系统（SMDCS）内部功能模块示意图图 2 中的信号管理与控制、电力管理与控制和电气系统管理是按照铁路系统传统系统分类方式设置的。信号系统是保证高速铁路行车安全的技术和设备，包括列车运行控制系统（含车载设备、地面设备）、行车指挥系统、计算机联锁系统、电务集中监测系统和信号电源系统。其中“行车指挥系统”又 称“调 度 集 中
33、控 制 系 统（Centralized Traffic Control，CTC）”。电力系统是确保调度指挥、信号、通信、旅客服务等系统重要负荷安全、可靠、不间断运行的基础设施，包括动力供电、供配电网络、电力远动、机电设备监控系统，以及火灾报警监控系统、站场/室外照和明及控制、大型建筑物供电及照明、防雷及接地系统等（与场站安全系统有交集）。电气化系统将原来采用蒸汽机车或内燃机车牵引的铁路线路通过技术改造改建成或新线一次建成电力牵引的系统，包括了牵引供电系统、牵引变电系统、接触网系统和供电维修管理等。应当指出，上述功能的划分部分受铁路运输管理部门现行管理体制和业务管辖所限，致使系统或系统间功能有重
34、叠或交集。信息系统的建设的目标在于方便管理、便于管理者决策，在其设计与建设过程中，必须反作用于现行的管理体制，从而使管理体制得到优化。因此，图2所示的功能划分尚有待进一步研究和探索。4轨道交通全联网（SRT-IoT）SRT-IoT 是为智慧轨道交通更加广泛地互联互通的支撑平台。IoT 这一术语由ITU 正式使用而得以流行。2005 年 11月 16 日 18 日，在突尼斯举行的信息界峰会上ITU 以“TheInternet of Things”1 为题作为其主题报告。按照英文对thing的解释，广义的 thing 涵盖人、事、物，狭义的 thing 可用于描述物（object，entity）。
35、该报告中对“The Internet of Things”内涵界定如图 3 所示：它涵盖物间（Thing to Thing，T2T），人与物（Human to Thing，H2T），人与人（Human to Human，H2H），计算机与物（Computerto Thing，C2T）以及计算机之间（Computerto Computer，C2C）的联系与信息交换。因此，从这种意义上讲，IoT 中的 Things整体泛指“人、事、物”，在特定的场合也用于特指“物”。文献 1 对 IoT 的另一层意义的解释是指由于传感技术使物智能化而改善访问Internet 访问的简便性，从而达到在任何时间和地点
36、使用“任何”（微小型化的）装置都能够访问 Internet，由此能够实现在任何时间、任何地点和使用任何终端 都 能 够 方 便 地 访 问 Internet，也 即 所 谓 普 适 计 算（Pervasive/Ubiquitous Computing）的理念。图3为参考文献 1中 ITU 描述的三维空间IoT 的示意图，图中中文部分为本文作者增加的解释。图 3ITU 的 IoT 的三维示意图如图 3 所示，“The Internet of Things”将现有的 Internet 在“时域”、“空域”和“对象域”（接入网络进行信息交换的对象集合）三维空间实现任何时间、任何地点和任何“人、机和物
37、”（广义 Thing）之间的可连通性。因此，“The Internet of Things”的提出者显然首先仍然将其视为“Internet”；但同时又强调把借助于智能集成芯片、嵌入式技术实现了智能化的“物”，并把它们加入到Internet 的互联对象之中，进一步发挥“普适计算”，即 Pervasive/Ubiquitous computing 的“无时不在、无处不在和任何输入设备”皆能访问Internet 的资源的理念。因而，The Internet of Things 将传统互联网应用拓宽到“多维信息交换与共享空间”。本文将IoT 译作“全联网”，而没有采用国内流行的“物联网”一词，就是为了
38、表征IoT 不是局限于“物”间通信的特定的Internet，而是将现有主要是“人人、人机”的 互 联 的 应 用 进 一 步 拓 宽 到“人物”、“物物”和“物机”之间。从这种意义上讲，其内涵远比现有Internet更为广泛。“物联网”强调联“物”，但从严格的意义上讲，全部由智能化“物”互联而成的网络并没有太多的实用价值，只有当“物”的信息经过计算机进行智能化的信息处理（经信息过滤、融合和挖掘），有关物的信息才有更广泛的利用价值。这就是为什们本文为什么将IoT译作“全联网”而不采用国内流行的“物联网”的理由。与国内理解为“物联网”观点类似的还有欧盟相关机构，他们将 IoT 视为“联物的网”，与
39、提供服务的网（Internet of Service），多媒体网并列（Internet of Media）等一道，作为未来信息技术总和平台的组成部分11 13。还应当特别强调的是，IoT 实质上是以网络为支撑的网络应用系统，研究的重点不是Internet本身，而在于应用系统，无论“人”还是智能化的“物”，并非网络直接互联的对象，而在 OSI/RM 或 Internet 仅作为不直接可见的应用对象或接入对象而存在。但是，在网络端系统中“人”和“物”的数字化影像（DigitalImage）则可使它们成为可见和可间接访问的互联对象。将全联网的概念应用于智慧轨道交通，本文将它称之为“智慧轨道交通全联网
40、”（SRT-IoT）。如图 1 所示，SRT-IoT 由“智慧轨道交通全联骨干通信子网”（SRT-IoT BS）和“外围接入资源网”两部分组成，而外围接入 资源网则由大量列4911计算机应用第 32 卷名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -车接入 资 源 网（SRT-TARN）和 地 面 接 入资 源 网（SRT-GARN）组成。前者提供高服务质量的、安全可靠的、高速的交换能力；后者将轨道交通“智能”物理基础设施（SRT-IGI）中的智能化物、及人和计算机融入，形成局部的处理网络，在必要时接入下一代Internet 的骨干通信子网与远端系统实现互联。TARN
41、和 GARN 冠名为“接入 资源网”使该类外围网络既是信息源所在的“资源网”，也是用户接入的主要入口。大量的SRT-TARN和SRT-GARN是SRT-IoT的基 础 网络，是轨道交通“智能”物理基础设施（SRT-IGI）中的智能化的“物”传感器网络和本地信息处理网。为了实现全域信息交换与共享，它必须利用SRT-IoT BS 骨干通信子网实现互联，因而是骨干通信子网的接入网。作为前者，它对智能化“物”进行数据采集、识别、处理和/或实施控制。轨道交通“物”涉及面极广，监测、识别和控制对象可能包括轨道、路桥、场站、隧道、列车、货物和各类基础设施（供电、信号、电气牵引等）系统中的不同的“智能化”物，
42、而且检测控制对象还可能处于高速运动状态（如列车的移动、部件的转动等），因此，“物”的种类多、数量大，“物”的数据通常具有每次传输的数据量小但可能较为传输频繁的特点，加上检测对象可能具有移动性，无线通信技术将成为SRT-TARN 对地通信和车间通信的主要的通信手段，同时也是SRT-GARN 与“智能”物理基础设施（SRT-IGI）之间的主要通信手段。由于 TARN 和GARN 涉及的物理对象种类繁多、数量大，为了便于实现数据交换与共享，必须对数据格式化或标准化；为了提高数据的有效利用率，还必须利用数据分类、融合和数据挖掘技术，对海量数据进行智能化处理。由此可见，SRT-AN 本身必须具备较强的本
43、地数据存储管理机制和智能处理能力。这是智慧轨道交通体现智能化的另一个重要技术层面。5轨道交通“智能”物理基础设施（SRT-IGI）智慧轨道交通“智能”物理基础设施（SRT-IGI）是对嵌入“智能”的物理轨道交通基础设施（路基、桥梁、场站、隧道，以及机车、车辆，信号、供电等装备）的抽象，它也是智慧轨道交通系统 GARN 的重要信息源和信息受主；另一方面，列车也是轨道交通中另一类与“物”相关部件，因此也是TARN 的重要包括“物”在内的信息源和信息受主。作为“物”的信息源，必须识别特定的“物”或将“物”的状态及其变化转化为数据；作为信息受主，必须能够将数字化控制信息转换为控制行为和“物”的状态改变
44、的信息，所有这些都离不开传感器。此外，为了使传感器微小型化，以便方便地嵌入监测控制物理对象之中；也为了使“物”具备必要的处理与通信能力，充分发挥“物”的信息的作用，需要大量的微小型化的传感器嵌入被测控的对象之中，因此，嵌入式技术就成为实现智能传感器的关键。传感技术涉及面极广，从较为成熟的射频识别技术（RadioFrequencyIDentification，RFID）和图像识别技术，到各类物理量的传感技术。轨道交通也离不开传感技术，以高速铁路和城市地铁为例，其高速性使其安全性和舒适性成为其重要的关注点之一，因此，如何保障高速列车的安全、可靠、舒适，保证列车运行环境的安全就成轨道交通必须重点考虑
45、的问题。高速列车运行的安全不仅取决于列车自身的运行状态和安全，也决定于路轨、桥梁、隧道等轨道基础设施的安全。因此，除了对列车运行状态和状况进行实时检测控制外，还必须研究对路基、轨道、隧道和桥梁物理状况进行实时检测，以确保列车运行环境的安全。目前国内已经开始着手研究智能化的高速列车和运行环境的检测技术的研究。舒适度也是评价高速列车的重要指标之一，智能化列车必须对车内环境的舒适度（温湿度、震动、噪音、座椅）进行检测控制，以便为旅客提供优质的旅行生活环境；此外，各类信息服务也是改善对旅客提供的服务质量的另一类措施，使旅客工作与休闲于旅行之中。6结语“更透彻的感知、更广泛的互联互通和更深入的智能化处理
46、能力”是智慧轨道交通的基本特征，它以智能信息处理技术、全联网技术和传感技术为支撑，构建和展示了一个“高效、便捷、安全、可视、可预测、环保和智慧”的、高科技的、现代化的、庞大的轨道交通系统。受篇幅所限，本文未能对相关的支撑技术做进一步的讨论，留待其他文章进行专题讨论。本文提出的以“智慧管理、决策与指挥系统”、“智慧轨道交通全联网”和“轨道交通智能 物理基础设施”的智慧轨道交通系统的三层架构，是对智慧轨道交通系统理念、技术内涵及其构成的初步探索和概括，愿以此文抛砖引玉，得到专家学者和轨道交通同行们的批评指正。参考文献：1 ITUInternet Report-The Internet of Thi
47、ngs R/OL(2005 11 18)201109 01 http:/wwwitu int/internetofthings/2 PERLOFF R，STERNBERGR J，URBINA SIntelligence:KnownsandunknownsJAmerican Psychologist，1996，51(2):771013 Wikipedia DigitizingEB/OL 2011 09 10 http:/enwikipediaorg/wiki/Digitizing4 IBM 商业价值研究院 智慧地球赢在中国EB/OL 20110910http:/ishareiask sina c
48、om cn/f/6176873 html 5 IBM Jamming for a smarter planet EB/OL(2009 04 23)201109 10http:/download boulder ibmcom/ibmdl/pub/software/dw/university/smartplanet/Jam_Report2009 pdf 6 中国网 我国第一条数字化铁路青藏铁路背后的中国军人EB/OL(2006 06 23)201109 10 http:/news sohu com/20060623/n243890775 shtml 7 CRAIG R，Big blue opens
49、 Smart Rail Center in China EB/OL(2009 04 21)201103 18 http:/gigaom com/clean-tech/big-blue-opens-smart-rail-center-in-china/8 KUCHARZYKU，SHINGCERRIntelligent Trains part of a SmartRailway EB/OL(2007 11 08)201103 18 http:/www bitkom org/files/documents/Presentation _ Kucharzyk _Bom-bardier_08_11_07p
50、df 9 DIERKX KThe smarter railroad An opportunity for the railroadindustry EB/OL(2010 06 29)201103 18 http:/www ishare iask sina com cn/f/8387985 html 10 EVANS G Smart Railways:The rise of IT EB/OL 201103 18 http:/wwwrailway-technology com/features/fea-ture95584/11 ETP EPOSS ETP EPOSSIOT DefinitionEB