[内容简介]

本书在现代科技及人工智能（AI）理论与技术高度发展的基础上，系统阐述了轨道交通智能技术的科学原理与技术。内容包括轨道交通系统智能监控、列车动力系统的智能传感与识别、轨道交通系统运管中的AI技术、AI在轨道交通运维中的作用、列车车辆环境的智能维护等的技术原理、理论算法与实用工程技术。  本书可以作为高等院校轨道交通系统、通信、自动化、智能装备设计与制造、人工智能、计算机科学与技术、电气工程与自动化等相关专业的教材或教学参考书，也可作为轨道交通系统设计、运行与维护专业人员的。

[作者简介]

张秀彬（1946年—，字禾木，汉族），上海交通大学电子信息与电气工程学院教授、博士生导师。研究方向：信息处理与智能控制、图像处理与模式识别、人工智能、电气工程与自动化等。已经出版Principles of Intelligent Automobiles、《论科创辩证律》《发明解析论》、Intelligent Visual Perception Tutorial、《汽车智能化技术原理》《智能视感学》《视感智能检测》《热工测量原理及其现代技术》等著作。多项科研成果获省部级技术发明奖和科技进步奖，发表学术论文200余篇，拥有中国发明专利80余项（含国防发明专利）和《智能视感技术》软件著作权。

曼苏乐（1966年—，Muhammad Mansoor Khan，巴基斯坦），上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授、高级工程师。研究方向：新能源、节能环保、智能电网、FACTS、电力电子技术、智能控制等。参著Principles of Intelligent Automobiles、Intelligent Visual Perception Tutorial等。多项科研成果获教育部科技进步奖，发表学术论文100余篇，拥有中国发明专利20余项。

叶尔江･哈力木（1974年—，哈萨克族），新疆农业大学计算机与信息工程学院教师，江南大学控制科学与工程专业博士。研究方向：机器学习、模式识别与智能系统、智能优化算法。参编《信息技术专业汉语》《Visual FoxPro程序设计》。拥有《市级森林资源空间信息服务系统 V1.0》《新疆农家乐空间信息管理与综合查询系统 V1.0》《大美新疆•丝路农家乡村旅游电子商务系统 V1.0》软件著作权。主持与参与多项科研项目，发表多篇学术论文。

[目录]

第1章  轨道交通发展简史  

1.1 世界近代轨道交通发展史简述      

1.2 中国轨道交通发展史 

1.2.1 清朝的科技悲哀

1.2.2 新中国成立后的轨道交通

1.3 世界轨道交通曾经的灾难

1.3.1 世界列车事故例举     

1.3.2 列车事故发生的原因 

1.3.3 现代列车安全运行的基本要素      

1.4 轨道交通发展史带给人们的启示  

1.4.1 轨道交通离不开科学基础理论和技术创新的支撑  

1.4.2 保障中国轨道交通发展的社会制度优越性

第2章  轨道交通系统智能监控 

2.1 CBTC基本工作原理  

2.1.1 移动闭塞工作原理     

2.1.2 移动授权工作原理     

2.2 对CBTC的基本分析与评价  

2.2.1 无线局域网的发展过程概述   

2.2.2 原有CBTC的技术局限性

2.3 全系统智能通讯与监控    

2.3.1 数据通讯系统      

2.3.2 状态信息无线传感网 

2.3.3 无线传感与“高铁车联网” 

2.4 列车子系统工作原理简述

2.4.1 信号连锁

2.4.2 列车自动防护子系统 

2.4.3 列车自动监督子系统 

2.4.4 列车自动驾驶子系统 

2.4.5 数据通信子系统  

2.5 车车通信协同原理     

2.5.1 车车通信技术结构     

2.5.2 车车通信的原理步骤 

2.5.3 车车通信系统与列车自动监督系统的功能区分      

2.6 路况智能识别与决策 

2.6.1 列车自主智能视感系统    

2.6.2 对前方列车的快速识别方法   

第3章  列车动力系统的智能传感与识别      

3.1 电力机车动力装置智能传感结构与控制    

3.1.1 高铁动力装置智能传感构成基础  

3.1.2 列车牵引智能控制     

3.2 动力系统异常状况的智能识别      

3.2.1 识别系统构成      

3.2.2 音讯识别智能算法理论    

3.2.3 支持向量机的基本算法

3.2.4 VC维理论     

3.2.5 系统学习

3.2.6 在线识别过程      

3.3 地铁机车牵引电路故障诊断

3.3.1 系统构成

3.3.2 识别原理

3.3.3 算法步骤

第4章  轨道交通系统运管中的AI技术 

4.1 AI的发展概况      

4.2 人脸识别技术在交通运管中的应用     

4.1.1 人脸识别理论基础     

4.1.2 人脸图像特征提取

4.2 人脸识别实用算法     

4.2.1 基于几何特征匹配的人脸识别算法     

4.2.2 基于特征脸的识别算法    

4.2.3 基于“弹性束图”匹配的人脸识别算法  

4.2.4 基于神经网络的人脸识别算法      

4.2.5 基于支持向量机的人脸识别算法  

4.2.6 基于隐马尔科夫模型的人脸识别算法 

第5章  AI在轨道交通运维中的作用      

5.1 典型应用领域      

5.1.1 编制列车运行图  

5.1.2 节能视角下的列车运行图编制      

5.1.3 电话闭塞法   

5.2 音视频全面智能化识别技术的普及     

5.2.1 AI安防大系统基本模型    

5.2.2 声纹识别在交通系统的作用

5.2.3 保障音视频信息安全的基本原理

第6章  列车车辆环境的智能维护    

6.1 车厢温度智能调节     

6.1.1 室温的双闭环智能调节原理   

6.1.2 车厢温度智能调节优越性

6.2 乘车安全保障智能技术    

6.2.1 站台屏蔽门智能控制系统

6.2.2 算法步骤

6.3 车厢内环境的智能辅助    

6.3.1 装置结构及其设置方法    

6.3.2 核心算法

第7章  轨道交通未来的技术发展    

7.1 高速列车技术现状与发展

7.1.1 高铁发展历程回顾     

7.1.2 我国现有技术的薄弱环节

7.1.3 国外高速列车技术现状及其发展方向 

7.2 世界轨道交通总体发展趋势

7.2.1 轮轨技术发展趋势

7.2.2 磁悬浮技术发展趋势

7.3 轨道交通智能运维的系统架构      

7.3.1 轨道交通智能技术装备的发展思路

7.3.2 轨道交通智能技术愿景    

参考文献

[精彩片段]

第１章轨道交通发展简史

以史为鉴可以知兴替。

我国曾经历过一段极为“可悲”的历程。中华民族曾经有过的辉煌科技成

就被昏庸无能的封建统治者“掩埋”于历史的“尘埃”之中。尤其是腐败的清朝

统治者，在近代西方工业革命浪潮早已波及世界之时，却“毫无察觉”。长期以来，封建统治者面对落后与颓败的封建制度冥顽不化，还对当时先进的“西学”采取排斥态度，将当时西方“方兴未艾”的科学理论与技术鄙称为“夷学”，根本无心“取人之长”来弥补自身科学与技术的“短缺”。从雍正的“百年禁教”起，早在明朝时期已经“孕育”起来的“西学东渐”被阻隔长达１６０多年之久，从而导致我国成为世界科技发展史上最可悲的井底之蛙。恰在此期间，西方科技却在“思想解放”的浪潮中蓬勃兴起，如牛顿（Ｎｅｗｔｏｎ，１６４３—１７２７，英国著名物理学家）的“物体运动三定律”开启了经典物理学的时代；瓦特（Ｗａｔｔ，１７３６—１８１９，英国发明家、企业家）的蒸汽机催生了世界第一次工业革命；麦克斯韦（Ｍａｘｗｅｌｌ，１８３１—１８７９，英国物理学家、数学家）的经典电动力学与经典统计力学形成；法拉第（Ｆａｒａｄａｙ，１７９１—１８６７，英国物理学家、化学家）的电磁感应定律产生；等等^［１］。

本书就轨道交通智能技术的发展而论，自然需要对世界近现代轨道交通的发展状况做一简要的阐述，以助读者能够思前想后、行成于思。

１．１世界近代轨道交通发展史简述

早在公元６０年前后，希罗（Ｈｅｒｏｎ，公元１０—公元７０年，古罗马数学家、工程师）就已创造出了蒸汽发动机雏形———利用蒸汽推动的空心钢球，蒸汽从钢球两根方向相反的弯管中排出，形成一个扭力，使球转动，俗称“汽转球”。这是人类最早发明的、将蒸汽转变为动力的一种简单机械技术方法。希罗为此还撰写了一本叫作《压缩空气的理论和应用》的专著，留存于世^［２］。