“火車(chē)跑得快，全靠車(chē)頭帶”。2019年全國(guó)鐵路貨運(yùn)總發(fā)送量完成43.89億噸、旅客發(fā)送量完成36.6億人次。旅客們坐著舒適平穩(wěn)的火車(chē)安全出行，卻鮮有人知道，有這樣一群人在默默守護(hù)著旅客出行安全，他們就是“火車(chē)頭醫(yī)生”。
“火車(chē)頭醫(yī)生”包括“?？漆t(yī)生”和“影像分析師”等，前者有中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司首席技師、享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼、黨的十九大代表李向前，全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者、春運(yùn)最美鐵路人、西鐵楷模、清華大學(xué)碩士周苗生；后者有堅(jiān)守“讓沉睡的數(shù)據(jù)蘇醒，用真實(shí)的視頻說(shuō)話”職業(yè)操守的桑明輝。平時(shí)就忙碌的他們，在春運(yùn)期間更是工作量陡增，平均要四五年才能輪到一次回家過(guò)除夕。
除了這份責(zé)任外，是什么讓“火車(chē)頭醫(yī)生”如此繁忙？中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)有限公司西安機(jī)務(wù)段，肩負(fù)著西北地區(qū)所有從西安始發(fā)或途經(jīng)西安旅客列車(chē)的牽引，以及相關(guān)所有列車(chē)司機(jī)（含高鐵司機(jī)）的管理任務(wù)?；疖?chē)頭和列車(chē)司機(jī)對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，因此，當(dāng)火車(chē)頭駛?cè)霗C(jī)務(wù)段的那一刻，“火車(chē)頭醫(yī)生”們便開(kāi)始忙碌起來(lái)：“影像分析師”負(fù)責(zé)找司機(jī)的“毛病”，而“?？漆t(yī)生”負(fù)責(zé)給火車(chē)頭“體檢”。
“影像分析師”：“人工”拷視頻，“肉眼”看錄像
列車(chē)司機(jī)的責(zé)任重大，其駕駛行為直接影響著上千旅客的生命和財(cái)產(chǎn)安全。為了確保安全風(fēng)險(xiǎn)全面受控，西安機(jī)務(wù)段配有40名專職“影像分析師”，通過(guò)對(duì)司機(jī)駕駛過(guò)程中的視頻錄像、LKJ行車(chē)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對(duì)司機(jī)的駕駛行為進(jìn)行人工抽檢，以發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為并進(jìn)行記錄及處罰。
一臺(tái)火車(chē)頭一般安裝7個(gè)攝像頭，只要火車(chē)頭在啟動(dòng)狀態(tài)，這7個(gè)攝像頭就會(huì)時(shí)刻記錄兩端司機(jī)室、機(jī)械室及前后路況的視頻信息?；疖?chē)頭一次運(yùn)輸任務(wù)執(zhí)行下來(lái)，大約會(huì)產(chǎn)生30～50GB的視頻數(shù)據(jù)。目前，火車(chē)頭的車(chē)載數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)普遍采用人工U盤(pán)拷貝，每次整個(gè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程需40多分鐘，效率低下。
除此之外，“人工”拷貝還可能導(dǎo)致很多安全風(fēng)險(xiǎn)，如：車(chē)載計(jì)算機(jī)感染U盤(pán)病毒；中間環(huán)節(jié)多、管控難，數(shù)據(jù)有損壞、篡改等風(fēng)險(xiǎn)；車(chē)載設(shè)備USB接口損壞等。另外，通過(guò)“影像分析師”人工抽查、分析司機(jī)駕駛錄像的方式，也存在效率低及安全隱患等問(wèn)題。由于視頻量巨大，因此人工分析無(wú)法做到全面覆蓋；人眼容易疲勞，可能存在問(wèn)題遺漏的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，這項(xiàng)工作對(duì)“影像分析師”的專業(yè)素質(zhì)要求高，一般需要具有非常豐富經(jīng)驗(yàn)的“老司機(jī)”，造成了寶貴列車(chē)司機(jī)資源的浪費(fèi)。
“專科醫(yī)生”：大量“人防”作業(yè)，急需加強(qiáng)“技防”手段
西安機(jī)務(wù)段專檢專修組的70名“專科醫(yī)生”，每天需要24小時(shí)不間斷地對(duì)上百臺(tái)入庫(kù)的火車(chē)頭進(jìn)行“體檢”，爬車(chē)頂、鉆地溝，在狹窄的機(jī)械間中來(lái)回穿梭。無(wú)論是火車(chē)頭鉗工、制動(dòng)工、焊接工、電器鉗工還是弓網(wǎng)檢測(cè)，所有?？漆t(yī)生都需要在非當(dāng)前機(jī)務(wù)專業(yè)的信息化、智能化程度較低，已嚴(yán)重制約業(yè)務(wù)發(fā)展常有限的時(shí)間（春運(yùn)時(shí)20分鐘）內(nèi)對(duì)每臺(tái)入庫(kù)火車(chē)頭進(jìn)行全方位的檢查，迅速判斷，及時(shí)治療，以確保火車(chē)頭按時(shí)出庫(kù)、正常安全行駛。
火車(chē)頭的走行部是指下部引導(dǎo)車(chē)輛沿軌道運(yùn)行，并將全部重量傳送給鋼軌的部分，由輪對(duì)、軸箱油潤(rùn)裝置、側(cè)架、搖枕和彈簧減振裝置等組成，相當(dāng)于汽車(chē)的底盤(pán)，但比其又復(fù)雜得多。
走行部一般共有2306個(gè)排列非常繁雜的螺栓，采用傳統(tǒng)方式檢修時(shí)，需要通過(guò)人工拿錘子敲聽(tīng)聲音、用肉眼觀察等，來(lái)判斷螺栓及其他關(guān)鍵部件是否正常，這不僅容易漏檢，且高度依賴人工經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，每臺(tái)火車(chē)頭進(jìn)來(lái)都要重復(fù)執(zhí)行復(fù)雜的程序，雖然這些關(guān)鍵部件都安裝了傳感器，但是傳感器的數(shù)據(jù)并未充分挖掘，只能人為地對(duì)關(guān)鍵部件采取頻繁的“過(guò)度”維護(hù)方式，檢修頻率非常高，浪費(fèi)了大量人力物力。
當(dāng)火車(chē)頭關(guān)鍵部件存在較大的“ 健康”問(wèn)題時(shí)，“?？漆t(yī)生”除了根據(jù)每臺(tái)火車(chē)頭的修程、歷史“病歷”記錄及問(wèn)題表現(xiàn)等進(jìn)行定向、專業(yè)的“治療”外，必要時(shí)還需聯(lián)系“住院”（入庫(kù)或者返廠）進(jìn)行更系統(tǒng)、全面的診斷和專業(yè)治療，這可能會(huì)花費(fèi)數(shù)周時(shí)間，嚴(yán)重影響了鐵路的生產(chǎn)效率。另外，由于當(dāng)前一些“疑難雜癥”的診斷，過(guò)度依賴“專家醫(yī)生”的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，因此，火車(chē)頭的檢修需要盡快實(shí)現(xiàn)從人防”向“技防”的轉(zhuǎn)變，對(duì)火車(chē)頭及其關(guān)鍵部件的健康管理及修程、修制進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。
“5G+AI”智能機(jī)務(wù)解決方案 憑借對(duì)鐵路行業(yè)的深刻洞察，基于領(lǐng)先的通信和數(shù)字平臺(tái)能力，華為攜手業(yè)界伙伴聯(lián)合創(chuàng)新，推出了基于5G+AI的智慧機(jī)務(wù)解決方案，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的使用，降低了“火車(chē)頭醫(yī)生”的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了智能化水平，可更好地保障運(yùn)輸安全，助力西安局集團(tuán)“智慧西鐵”的建設(shè)。
首先，“5G+AI”智慧機(jī)務(wù)解決方案采用5G技術(shù)代替人工，不僅將轉(zhuǎn)儲(chǔ)效率提升了10倍，還可以自動(dòng)獲取真實(shí)完整的司機(jī)監(jiān)控錄像。
該方案基于華為全球領(lǐng)先的5G技術(shù)，工作于新興的毫米波免費(fèi)頻段，采用波束賦型（相控陣天線，覆蓋范圍外，快速衰減，抗干擾能力強(qiáng)）和智能跟蹤技術(shù)（智能跟蹤算法可隨時(shí)確保對(duì)準(zhǔn)車(chē)載終端，并維持穩(wěn)定帶寬），實(shí)現(xiàn)了車(chē)地自動(dòng)高速轉(zhuǎn)儲(chǔ)。當(dāng)火車(chē)頭緩慢進(jìn)段時(shí)，在咽喉區(qū)300～500米的范圍內(nèi)，車(chē)載終端自動(dòng)與軌旁基站建立千兆以上的高速通道，轉(zhuǎn)儲(chǔ)速率最大可達(dá)1.5Gbps以上，火車(chē)頭執(zhí)行一次任務(wù)產(chǎn)生的大約30GB的數(shù)據(jù)，在3分鐘之內(nèi)即可自動(dòng)完成轉(zhuǎn)儲(chǔ)。
轉(zhuǎn)儲(chǔ)全程無(wú)需人工干預(yù)，數(shù)據(jù)完整、安全可靠，相比人工拷貝效率提升了10倍以上。這是5G技術(shù)在鐵路行業(yè)的首批智能化應(yīng)用，將徹底解決人工拷貝效率低、有安全隱患、數(shù)據(jù)不可靠等諸多問(wèn)題，幫助“影像分析師”及時(shí)獲得完整的視頻數(shù)據(jù)。
其次，AI助手成為“影像分析師”的“火眼金睛”。全量司機(jī)視頻錄像數(shù)據(jù)采用5G技術(shù)回傳，通過(guò)高速緩存設(shè)備進(jìn)入智能分析中心后，就可借助AI技術(shù)自動(dòng)識(shí)別司機(jī)的違規(guī)行為。
依托華為AI平臺(tái)領(lǐng)先的算力（作為當(dāng)前業(yè)界最快的訓(xùn)練平臺(tái)，在斯坦福大學(xué)的DAWNBench AI模型訓(xùn)練全球排名中，華為云ModelArts模型的訓(xùn)練成績(jī)?cè)?019年3月19號(hào)刷新記錄，將訓(xùn)練時(shí)間縮短至4分8秒，而同樣的訓(xùn)練在AWS上則需18分鐘），合作伙伴可將一個(gè)模型的訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)從1周縮短到1～2天，實(shí)現(xiàn)了快速應(yīng)用。
此外，該方案還可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景，進(jìn)行視頻行為分析算法的定制開(kāi)發(fā)，目前已實(shí)現(xiàn)了11個(gè)違章項(xiàng)的自動(dòng)智能識(shí)別（如未比手勢(shì)、玩手機(jī)、未握大閘、瞌睡等），通過(guò)構(gòu)建司機(jī)智能評(píng)價(jià)模型規(guī)范行為，保障安全，從而解決了“影像分析師”人工抽查不全面和效率低的問(wèn)題。以前，人工分析每人每天只能抽查4臺(tái)車(chē)，采用智能分析技術(shù)后，每人每天可處理40臺(tái)以上的分析結(jié)果，分析效率提升了10倍。
最后，通過(guò)大數(shù)據(jù)診斷，讓關(guān)鍵部件的健康狀況可預(yù)測(cè)。該方案憑借華為大數(shù)據(jù)平臺(tái)的集成、存儲(chǔ)、查詢、分析和良好的數(shù)倉(cāng)、BI支持能力，以及ROMA平臺(tái)的數(shù)據(jù)聯(lián)接和共享能力，打通多個(gè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，打造了機(jī)務(wù)全流程信息共享平臺(tái)。
基于走行部車(chē)載傳感器數(shù)據(jù)，以及地面運(yùn)安、整備、檢修等數(shù)據(jù)，結(jié)合合作伙伴長(zhǎng)期在走行部領(lǐng)域積累的大量專家經(jīng)驗(yàn)和故障樣本，構(gòu)建的火車(chē)頭走行部故障預(yù)測(cè)及健康管理模型，可實(shí)現(xiàn)走行部的健康評(píng)估、壽命預(yù)測(cè)等功能，在推進(jìn)火車(chē)頭從“計(jì)劃修”向“預(yù)測(cè)修”轉(zhuǎn)型的同時(shí)，也將為修程、修制的改革積累科學(xué)的依據(jù)。
基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可對(duì)走行部傳感器狀態(tài)的海量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及健康評(píng)估，繪制出壽命曲線，對(duì)處于“亞健康“狀態(tài)的部件及時(shí)預(yù)警，從而幫助“?？漆t(yī)生”從繁瑣而高強(qiáng)度的過(guò)度檢修中解放出來(lái)，將人工檢修次數(shù)降至最低，同時(shí)，避免了小病向疑難雜癥的轉(zhuǎn)化。
輪軸探傷工作也可從大數(shù)據(jù)應(yīng)用中獲益。輪軸的健康狀態(tài)對(duì)行車(chē)安全至關(guān)重要，若輪軸出現(xiàn)損傷而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，裂縫就會(huì)越來(lái)越大，如在行駛過(guò)程中發(fā)生斷裂，后果將不堪設(shè)想。此外，牽引桿、車(chē)鉤等運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵部件，出現(xiàn)裂損也要及時(shí)更換，否則也會(huì)影響行車(chē)安全。按規(guī)定，在車(chē)輪輪對(duì)上，一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)量2毫米以上的小孔，深度0.7毫米以上的剝離，都要馬上更換。輪軸損傷常常僅有發(fā)絲的細(xì)度，在人工探測(cè)時(shí)，需反復(fù)探三四次才能確認(rèn)出來(lái)。而采用大數(shù)據(jù)分析，通過(guò)檢測(cè)每日的輪軸傳感器狀態(tài)數(shù)據(jù)（如軸溫、振動(dòng)等），就可對(duì)其健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，以預(yù)測(cè)故障風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)預(yù)警，不僅提升了檢修效率，更降低了安全隱患。
智能機(jī)務(wù)，從“人防”向“技防”轉(zhuǎn)變 華為智能機(jī)務(wù)解決方案的應(yīng)用，將鐵路機(jī)務(wù)運(yùn)行的安全問(wèn)題減少了10%以上，數(shù)據(jù)采集和分析效率提升了10倍以上，每個(gè)機(jī)務(wù)段每年可節(jié)省數(shù)百萬(wàn)元的運(yùn)營(yíng)成本。借助5G+AI，華為智能機(jī)務(wù)解決方案將極大地提升鐵路檢修的智能化水平，促進(jìn)鐵路機(jī)務(wù)問(wèn)題從“人防”向“技防”轉(zhuǎn)變，在大幅降低“火車(chē)頭醫(yī)生”工作強(qiáng)度的同時(shí)，極大地提升效率，最大程度地預(yù)防列車(chē)的安全隱患。
除夕之夜，“火車(chē)頭醫(yī)生”們可與家人相伴，同時(shí)，14億旅客的安全出行也能夠得到更好的保障，這才是技術(shù)帶來(lái)的最重要價(jià)值。
AI 助手成為“影像分析師”的“火眼金睛”。全量司機(jī)視頻錄像數(shù)據(jù)采用5G 技術(shù)回傳，通過(guò)高速緩存設(shè)備進(jìn)入智能分析中心后，就可借助AI 技術(shù)自動(dòng)識(shí)別司機(jī)的違規(guī)行為。
