基于BIM+GIS的京张高速铁路空地一体“数字孪生”智能化运维技术研究

京张高速铁路是我国首条设计时速350 km的智能化高速铁路。京张高速铁路建成了基于建筑信息模型(BIM)结合地理信息系统(GIS)的工程管理平台,实现数据自动采集和信息互联。为了充分发挥“建管并用”的思想,基于该管理平台融合铁路北斗应用服务平台、动车自然灾害监测系统和地震预警系统,首次提出把空地一体化系统监测数据注入“数字孪生”体中,构建一种基于BIM+GIS的“数字孪生”投射物理实体的智能京张高速铁路运维管理技术,研究并分析BIM与GIS融合方式,探讨模型参数化建模方法,并基于该技术提出京张高速铁路运维平台的总体框架,实现京张高速铁路设备设施基本信息管理、设备设施运行监控、动车故障预警、维修管理、灾害预警与生产管控、智能调度分析融为一体的数字孪生体投射。该研究将为未来京张高速铁路运行维护提供技术支撑并在空地一体化运维中提供理论依据。     

高速铁路地震预警系统与地震台网融合预警技术研究

为提高高速铁路地震预警和紧急处置的实时性和准确性,促进高速铁路地震预警系统与地震台网互联互通,阐述中国高速铁路地震预警系统发展现状,分析高速铁路地震预警系统对地震台网信息的需求,设计高速铁路地震预警系统与地震台网互联方案的总体架构、组网方案、信息安全交换方案。在此基础上,提出高速铁路地震预警系统与地震台网融合预警技术,包括地震台网信息的利用、地震台网信息的分发及地震台网信息的融合处理技术,实现了地震发生时高速铁路地震预警系统对预警、报警、速报、地震动参数等信息的综合分析、融合处理,从而达到提高高速铁路地震预警系统的预警速度和处置效率的目的。     

铁路智能客站数字孪生模型研究

铁路智能客站数字孪生模型是智能客站的重要组成部分,对于客运组织方案、设备配置及布局优化、安全应急等仿真具有重要意义。研究提出智能客站数字孪生五维模型,给出客站物理实体、客站数字孪生体、客站虚实连接、客站孪生数据、客站孪生体服务的内涵;设计客站孪生体服务的具体内容,包括可视化调度指挥、可视化监控运维等车站可视化服务,以及客运组织方案仿真、设备配置及布局优化模拟、安全应急仿真、环境舒适度调控仿真等模拟仿真服务;研究客站数字孪生体虚拟静模型与动行为模型建模关键技术。构建清河站数字孪生体并开展试验,验证可视化调度指挥、设备虚拟巡检、车站安全应急仿真等功能,实现清河站通过数字孪生体全面掌控车站状况。     

高速铁路地震预警检测系统方案研究

为了提升高速铁路地震预警系统可靠性,保障高速铁路列车运行安全,阐述地震预警系统现状,分析地震预警系统检测需求,构建融合数据接口层、数据传输层、数据交换层、数据处理层和应用层的系统架构,针对地震预警系统检测需求,设计地震处置检测场景及地震处置检测功能试验验证方案,检测地震预警系统紧急处置功能及设备状态,以满足高速铁路地震预警系统可靠性检测要求。采用高速铁路地震预警检测系统可显著提高高速铁路地震预警系统运用水平,对指导高速铁路地震预警系统管理维护具有重要意义。     

高速铁路列控动态检测计划可视化系统设计研究

高速铁路列控动态检测计划贯穿整个列控系统动态检测过程,实现高速铁路列控动态检测计划可视化将提高检测的质量与效率。在确定设计原则的基础上,对高速铁路列控动态检测计划可视化系统整体框架进行设计,并对基础数据管理模块、计划编制与管理模块、计划图形化展示模块和软件维护模块进行了详细说明。高速铁路列控动态检测计划可视化系统不仅提升了计划内容的准确率与计划编制的效率,还达到了各配合单位直观准确地理解检测目的、内容及列车走行进路的目标,为高速铁路列控动态检测计划提供技术支撑。     

高速铁路站台雨棚运维管理系统可视化监测E-BIM应用研究

高速铁路站台雨棚结构监测是保证列车行车与旅客候车安全的重要环节。为提高站台雨棚的运维管理与监测效率,针对高速铁路站台雨棚运维管理系统可视化监测进行设计,建立高速铁路站台雨棚运维管理系统可视化监测实施流程。以广州局集团公司海南环岛高速铁路海口东站站台钢结构雨棚为依托,引入基于BIM技术的E-BIM结构进行可视化监测,开发适用于大跨度空站台雨棚运维管理系统的可视化监测模块,实现高速铁路站台雨棚的结构风险管控,确保高速铁路列车与旅客的安全。     

重载铁路牵引变电所数字孪生技术研究与应用

随着运量增加、规模化开行长编组大轴重重载列车以及长期以来技术装备的更新迭代，重载铁路牵引供电设备运营维护压力急剧上升，数字孪生技术是一种新兴的技术，可以通过实时监测、诊断和优化，提高设备运行效率和可靠性，降低运营成本。通过阐述数字孪生技术应用现状，从整体架构、应用架构、数据架构、技术架构和安全架构方面，论述重载铁路牵引变电所数字孪生架构，剖析数字化建模、物联感知终端接入、人工智能算法、安全底座夯实等关键技术，围绕全景感知驾驶舱、设备感知数据管理、设备状态告警管理、设备状态评价诊断和远程联合智能巡视，开展数字孪生技术在重载铁路牵引变电所的应用研究，研究成果有助于推动重载铁路牵引变电所的数字化转型和智能化发展。     

基于网闸技术的高速铁路地震预警监测系统安全性研究

为了获取更加全面和精确的地震数据,作为中国高速铁路地震预警系统重要组成部分的高速铁路地震预警监测系统需要与地震台网互联互通。为保障铁路内网和铁路外网数据交换的安全需求及铁路内网的安全性,对高速铁路地震预警监测系统的架构安全性、功能安全性、安全需求和数据交换安全性进行分析,并将网闸技术应用于高速铁路地震预警监测系统与地震台网之间的数据交换,在满足铁路内网和铁路外网之间数据交换安全需求的前提下保证铁路内网的安全。     

数字孪生技术在机房智能化管理中的应用

近年来，随着信息技术的飞速发展，社会和各行业的信息化程度不断加深，数据中心机房作为支撑信息化技术发展的基础设施，重要性愈发凸显。而传统的机房管理手段和方法已经难以适应数据中心机房集约化、数字化、智能化的管理需要。本文提出基于数字孪生的机房智能化管理解决方案，构建物理机房的动态化映射数据模型，快速实现不同机房场景的三维可视化仿真，从而监测与维护机房设备、资产和业务系统的运行状态。     

高速铁路大风环境行车预警技术研究

为提升我国高速铁路大风监测系统的功能和监测水平,保障大风环境下高速铁路列车的行车安全,从监测系统设置、报警处置规则和流程等方面阐述高速铁路大风环境行车预警技术在国内的发展现状,分析国外高速铁路大风环境行车预警技术的应用现状及特点,设计高速铁路大风行车预警系统,结合高速铁路大风行车预警系统的功能需求,从源头数据准确性评估、报警阈值优化、报警信息处置规则优化、列车定位、车地无线通信、车载接收与回执、处置信息控车等方面研究关键技术方案,为我国现有的大风监测系统优化升级提供参考,为高速铁路大风环境行车预警系统的开发与应用提供基础。     

高速铁路车载地震装置在线管理系统研究

为加强高速铁路车载地震装置设备管理,在线掌握设备状况,方便设备维护维修,基于车载地震装置在线远程监测、在线远程检测和在线远程维护等方面的需求分析,阐述车载地震装置在线管理系统构成,研究定位信息、设备状态信息、紧急处置信息、车地数据传输信息等远程监测功能,制动控制测试、场景测试、出入库检测等远程检测功能,以及数据下载及数据管理等远程维护功能,提出车载地震装置在线管理系统方案,通过建立统一的设备管理数据库,提高设备管理效率。     

第四次工业革命下中国产业面临冲击与机遇——专访德国弗劳恩霍夫物流研究院中国首席代表房殿军教授

正如果说前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术,那么如今物联网和制造业服务正宣告着以智能制造为主导的第四次工业革命的到来,这已经在德国的学术界和产业界取得了共识。2010年,德国政府制定了《高技术战略2020》,并确定了十大未来项目,作为革命性的生产方法,工业4.0(Industrie 4.0)位列其一。据了解,工业4.0旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新,通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。那么在新的变革浪潮席卷全球之际,中国的工业4.0时代将何时到     

高速铁路车站作业建模及仿真系统研究

在系统仿真特性分析的基础上,选择赋时有色Petri网和进路冲突图组合模型、列车牵引计算模型作为高速铁路车站作业仿真的离散事件及连续变量仿真模型,构建高速铁路车站作业建模及仿真系统功能架构,以实现系统高效建模为目标研究高速铁路车站站场图建模和时刻表生成方法。在此基础上,研究开发了高速铁路车站作业建模及仿真系统,并使用该系统对某高速铁路车站高速场进行建模与仿真,为高速铁路车站作业仿真输入、处理、输出提供完整的解决方案。     

基于地球空间网格技术的数字孪生铁路模型构建技术研究

为建立铁路领域统一的空间集成体系，支撑构建面向全路网全场景的数字孪生铁路模型，对数字孪生技术与地球空间网格技术融合进行研究。通过分析地球空间网格技术与数字孪生铁路发展现状，设计数字孪生铁路空间网格模型总体框架；其次，构建多层级的网格空间架构以有效承载各类空间数字资源，并统一铁路坐标体系以完成铁路实体与网格单元的空间映射；再通过构建数字孪生铁路模型为铁路实体与数字模型的双向交互提供物理基座，制定网格模型存储规则以保证空间信息的有序承载与高效分发；最后对铁路智能建造、智能装备、智能运营领域应用展望。基于地球空间网格的数字孪生铁路模型，可实现铁路业务的全生命周期感知、分析与交互，从而为铁路智能化建设提供可靠技术支撑。     

高速铁路固定设备建设运营维护一体化模式研究

当前中国高速铁路普遍采用的建设运营模式割裂项目的建设与运营两阶段,引发诸多问题.借鉴国外经验,探讨高速铁路建设运营维护一体化模式,即由高速铁路建设单位在铁路建设过程中沉淀下来一批高度职业化的人员及技术力量,继承式地接受客专公司的固定设备委托管理,从而实现从组织机构到设计、施工、运营、维护等方面标准的一脉相承,真正无缝对接,可以降低运营维护成本,提高企业化经营效率,促进我国高速铁路行业健康发展.     

GIS环境下铁路路基三维建模方法研究

在线路三维建模技术和方法中,路基三维建模方法及与地形三维模型的交接、融合是技术关键和难点.在分析当前路基三维建模方法的基础上,对地理信息系统(GIS)环境下路基模型与地形模型的叠加进行了研究,提出利用GIS控件实现路基的三维建模和可视化的方法,并对实现的关键技术进行了论述.     

基于本体的高速铁路车载设备智能维护决策树模型

为解决多源异构的高速铁路车载设备运营维护数据难以统一和分析的问题,结合欧洲铁路对运营维护数据所采用的研究方法及国内目前的研究现状,提出采用本体建模语言OWL,通过本体建模工具Protégé4.3,建立包含车载结构域、故障现象域、故障类别域和维修措施域的高速铁路车载设备本体,实现数据的规范化处理。最后利用决策树ID3算法,通过对本体规范后的数据集进行训练,构建高速铁路车载设备的智能维护决策树模型,故障诊断准确率为95.23%。     

基于虚拟现实技术的地下高速铁路车站疏散系统开发及适用性分析

面向虚拟现实技术在复杂地下空间应急演练领域的技术开发与应用,在阐述基于BIM与VR的虚拟现实疏散系统技术路线及技术架构的基础上,设计系统界面、模块和路径规划映射功能,提出改进的最优迈步人员疏散数学模型,并实现该模型的编程和接入系统,提升系统中行人疏散速度的精确度。通过在数据库中实时记录人员空间地址位置,并建立与虚拟现实疏散系统的接口,实现数据的自动分析处理和具象化应用。开发了京张高速铁路八达岭长城地下站虚拟现实疏散系统,涵盖6个虚拟场景,以通道着火场景为例证明三维虚拟疏散系统的先进性,通过人员试验,进行6个场景对应的虚拟场景疏散时间与真实场景疏散时间对比,二者差均小于10%,疏散时间均小于6 min,证明了系统的适用性与实际疏散路线合理性。     

基于Web平台的计算机售票系统维护技术

基于Web平台的计算机售票维护系统是辅助维护人员对铁路售票系统进行维护和管理的软件系统。根据维护系统的技术要求,进行了维护系统的结构设计,提供了对售票系统网络、服务器、数据库、应用软件和数据统计等的日常检查和维护功能,实现了整个售票系统、网络、数据库等的统一监测。     

基于GIS服务聚合和扩展技术的高速铁路地理信息系统应用研究

为实现高速铁路资产统一管理,建设高速铁路地理信息系统十分必要。由于现有的GIS服务无法满足高速铁路专业复杂逻辑的需求,因而研究使用GIS服务聚合技术、GIS服务对象扩展技术来聚合和扩展GIS服务,并阐述GIS服务聚合的2种方式和GIS服务对象扩展的流程。在此基础上,通过使用Oauth 2.0授权协议实现对GIS服务访问的权限控制,进而丰富扩展高速铁路专业GIS服务,为系统中专业、复杂的GIS功能的实现提供服务保证。最后,以京沪高速铁路为例展示GIS服务聚合和扩展技术的应用。