浅析智慧高速公路体系架构与示范应用

智慧高速公路作为落实国家数字化发展和交通强国战略的重要内容,是以数字化与传统交通运输深度融合为契机,将人工智能、云计算等新兴技术与高速公路建设、运营和养护全周期业务需求相结合的重要载体。智慧高速公路紧扣道路交通态势管理、公众安全出行服务等核心发展目标,融合高速公路基础设施、智能化装备等多源信息资源,通过综合管控云控平台伴随式信息发布,提升高速公路感知能力、安全畅通和运营管理水平。通过智慧高速公路的架构体系与关键技术手段,结合山西五盂智能网联重载公路示范基地设计与建设情况,进一步推动高速公路行业数字化转型和业务应用协同一体化运行高质量发展。     

智能制造关键问题研究

智能制造是先进制造技术、数字技术、网络技术以及人工智能技术的集成和融合,是高效、节能、安全可靠的新生代制造方式,是工业制造领域的一次根本性变革。文中在对比国内外智能制造发展历史和现状的基础上,阐述智能制造的关键技术,结合黑龙江省实际情况,提出传统制造向智能制造快速转变的途径。     

数字孪生研究进展及在铁路智能运维中的应用

我国铁路基础设施建设正在从"建设为主"向"建管并用"发展,传统运维技术存在诸多弊端,亟需建立新的智能运维技术体系。数字孪生是实现虚实空间交互的先进技术,该技术突破了传统仿真及试验条件限制,实现以最快速度、最优成本掌握结构的实际运行状态。数字孪生能够将物联网、建筑信息模型、结构健康监测、数值仿真与人工智能等先进技术通过虚实数据交互,形成对物理实体有效地监控、模拟、预测、诊断与决策。针对数字孪生的发展、基本原理及技术方法进行归纳总结,阐述了数字孪生与建筑信息模型、结构健康监测、人工智能等技术的融合应用,总结了数字孪生在铁路运维场景下的技术方法及研究现状,包括智能检(监)测、数字孪生模型构建方法、结构性能退化模拟及维护策略确定。提出并详细阐述了基于数字孪生的铁路基础设施的智能运维技术框架,指出了当前数字孪生在铁路基础设施智能运维应用中存在的主要问题及解决方案,为铁路基础设施智能运维管理提供新的理论方法。     

道路基础设施数字化教育部工程研究中心

正"道路基础设施数字化教育部工程研究中心"基于数字道路基础设施建设、智能监控与复杂工程管理及其实现技术,在智能感知、云端大脑、智能控制、智能决策等方向探索颠覆性的实现方式,致力于研发具有海量数据存储、超大型数据模型驱动、多源数据融合、群体协同智能、人机共融能力的数字道路建设与运营管理平台以及下一代智慧城市建设与管理关键核心技术。在交通基础设施数字化建造与智能运维、运行监控与智能管控、复杂工程管理系统等领域形成了一系列示范性、引领性的综合应用。     

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铁路智能运输系统是智能交通(IntelligentTransportationSystem ,ITS)与轨道运输相结合的产物,本文结合《铁路智能运输系统发展战略研究》项目,给出了铁路智能运输系统(RITS)的明确定义,介绍了RITS的关键技术体系,并分别对列车定位技术、通信技术、数据共享与综合技术和人工智能技术的应用现状进行了详细的描述,最后提出总体的技术战略,为深入进行铁路智能运输系统发展战略研究奠定基础.     

数字技术赋能公共交通系统智慧生态建设

本文在分析城市公共交通系统数字化发展存在问题的基础上,立足以人为本与数字导向,破除传统公共交通单向建设与服务思维模式,提出开放共享的城市公共交通智慧生态系统创新设想,构建城市公共交通智慧生态模型,建立城市公共交通一体化时空数据管理中心平台系统设想和结构设计,运用时空数据、人工智能、区块链、云计算等数字技术,实现城市层面多源异构数据的融合、管理及服务提升,分析了时空数据建模、时空大数据计算、时空知识推理、可信计算等关键技术,并对公共交通智慧生态之出行模式挖掘、智能调度及个性化出行服务等智能生态应用进行了介绍.     

数字技术赋能公共交通系统智慧生态建设

本文在分析城市公共交通系统数字化发展存在问题的基础上,立足以人为本与数字导向,破除传统公共交通单向建设与服务思维模式,提出开放共享的城市公共交通智慧生态系统创新设想,构建城市公共交通智慧生态模型,建立城市公共交通一体化时空数据管理中心平台系统设想和结构设计,运用时空数据、人工智能、区块链、云计算等数字技术,实现城市层面多源异构数据的融合、管理及服务提升,分析了时空数据建模、时空大数据计算、时空知识推理、可信计算等关键技术,并对公共交通智慧生态之出行模式挖掘、智能调度及个性化出行服务等智能生态应用进行了介绍.     

汉纳森数据宝盒助力公交数字化和网联化转型升级

随着大数据、云计算、新一代通信技术的蓬勃发展,汽车制造正加速融合新能源、自动驾驶、智能网联、人工智能等变革技术,全球汽车产业向电动化、智能化和网联化方向发展.作为群众出行的重要基础设施建设,公交行业也在加速转型.     

汉纳森数据宝盒助力公交数字化和网联化转型升级

随着大数据、云计算、新一代通信技术的蓬勃发展,汽车制造正加速融合新能源、自动驾驶、智能网联、人工智能等变革技术,全球汽车产业向电动化、智能化和网联化方向发展.作为群众出行的重要基础设施建设,公交行业也在加速转型.     

数字孪生在高速列车生命周期中的应用与挑战

数字孪生（DT）是推动轨道交通装备领域数字化、智能化的关键技术之一，但其相关研究仍处于起步阶段.围绕高速列车生命周期研发现状，系统剖析传统高速列车研发数字化转型过程中的设计闭环难、高保真度、高精度模型缺乏、信息物理数据交互融合难等问题，结合产业发展趋势归纳提出高速列车生命周期发展新需求；在此基础上提出数字孪生高速列车技术框架，并对高速列车生命周期数字孪生模型构建和功能服务两个方面进行深入探讨，指出数字孪生高速列车所面临的关键技术问题与挑战.通过展示前期在轨道车辆关键部件服役能力劣化方面的探索应用，以期为未来高速列车全生命周期数字化的深入研究和实践提供参考.     

数字孪生演进模型及其在智能制造中的应用

数字孪生作为实现智能制造信息物理融合的关键使能技术受到广泛关注，而如何构建数字孪生模型成为当前研究的热点. 目前，数字孪生模型多聚焦于概念抽象或具体工程应用，而较少从构建方法和过程的角度考虑如何分阶段、有步骤地构建和应用数字孪生模型. 因此，本文提出数字孪生演进模型的概念，将数字孪生构建与应用过程分为数字模型、数字投影以及数字孪生3个演进阶段，给出各演进阶段的应用方法、关键技术与工具平台，并探讨数字孪生演进模型在智能装备、智能生产、智能运维方面的典型应用. 研究结果表明:所提模型为数字孪生在智能制造中的分步实施提供了可行的技术路线与有益的应用参考.      

中国高速铁路的崛起和今后的发展

中国高速铁路是世界高速铁路发展中重要的一部分，从历史观点(人类社会发展的必然)和全球视野(世界高速铁路发展的延续)两方面重点回顾了中国高速铁路的崛起和发展历程，从宏观角度分析了世界高速铁路发展的时间轴，阐述了4次世界工业革命不断催生交通运输技术的重大进步，指出了世界高速铁路的发展都要经历4个阶段:酝酿、探索、成熟、发展。美国最早提出建设高速铁路，但至今还在酝酿期。日本、法国、德国等仍然处于探索期。只有中国高速铁路已进入快速发展期。围绕中国高速铁路取得的巨大历史成就，阐述了中国高速铁路引进、消化、吸收再创新到自主创新的过程，阐明了中国高速铁路之所以取得世界瞩目的重大成就，从政策层面看，主要是因为中国在吸收各国探索经验的基础上，在政府统筹下集中力量办大事，充分整合和利用企业、高校、科研院所等的资源优势，创建了轨道交通国家技术创新体系；从技术层面看，主要原因是取得了技术突破、理论突破和试验突破三大重要突破。探讨了高速铁路发展面临的技术挑战，论述了高速铁路关键技术的研究进展，展望了后高铁时代轮轨高铁和磁悬浮高铁的发展方向，提出了智能高铁、智慧高铁、数字高铁等未来发展思路，以期为中国高速铁路的未来走向和发展提供参考，助力中国交通强国伟大梦想的实现。      

现代轨道交通工程科技前沿与挑战

围绕现代轨道交通的四大重点领域:高速铁路、重载铁路、城市轨道交通和磁悬浮交通,介绍了当前国内外最新发展动态,特别是我国轨道交通发展现状及其在国际上所处的地位与水平.结合轨道交通工程学科发展趋势与应用需求,分析了轨道交通工程建设与运营过程中涉及系统安全性、运营可靠性和环境适应性等方面的主要技术瓶颈,指出了高速铁路、重载铁路、城市轨道交通和磁悬浮交通领域当前值得关注的前沿科学问题和技术挑战,为今后深入开展轨道交通科学技术研究(特别是针对处于快速发展期的中国轨道交通科技研究)提供有益参考.      

中国铁路信号系统智能监测技术

介绍了中国铁路信号监测技术现状,结合国外监测技术发展趋势和铁路信号系统维护需求,在分析我国铁路信号监测系统在互联互通、数据共享、智能分析与预测等方面不足的基础上,提出了建立综合智能化电务监测维护系统的构想,并给出了系统总体架构.阐述了系统的分层功能和所涉及的共享数据甄选、数据集成模式、智能分析、接口规范等关键技术,为实现电务设备由“故障修”到“状态修”的综合智能维护提供了可行途径.最后,讨论了系统构建过程中分层分步和兼顾现状的实施原则,指出了监测系统与信号系统间信息安全等级划分等需要注意的问题.      

基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统

为了在逼真显示的三维地理环境中实现铁路三维实体选线设计,研制了一个基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统.该系统集成空间信息技术、数字摄影测量技术、地理遥感技术、虚拟现实技术以及计算机仿真技术,基于航测影像信息和卫星遥感信息,建立了一个逼真显示的铁路虚拟地理环境;采用BIM(building information modeling)技术,构建了铁路构造物基元模型库;通过调用库中的实体基元模型,实时构建方案线三维模型,并在三维环境下对其进行检查修改,比选不同结构类型,实现三维实体选线设计.系统在中老铁路勘测设计中进行了实例验证,结果表明:该系统能够让选线工程师在室内环境下模拟现场实景分析和踏勘,能快速构建方案线三维实体模型,具有方案线比选直观等特点,能满足环境选线、重大工程优先选址选线、海外铁路选线的需求.      

BIM技术在轨道车辆运维方面研究综述

基于国内外相关研究,梳理了近年来BIM技术在轨道车辆运维领域的研究现状,总结归纳了该领域的理论、技术及应用研究成果。研究结果表明:BIM技术在轨道车辆运维的应用研究框架包括理论、技术和应用3个层次;理论研究集中在车辆建模、数据库建立和运营、维护方面;技术研究集中在三维CAD、平台建设、数字化管理和车辆部件监测等领域;应用研究主要体现在列车的日常运营、维护和价值方面;由于相关研究起步较晚,已有成果还存在一些不足;在理论方面,轨道车辆的建模和数据库建立精细化程度不高,运维全生命周期整体性不足;在技术方面,模型共享、软件协同、信息管理及车辆监测等方面需进一步研究与完善;在应用方面,轨道车辆运维的可视化程度、成本管理及软件开发研究需要更加具体和专业化,细化到各个层面;未来的研究应加强BIM多专业之间的协同设计及数据的规范化,实现与新信息技术的融合,构建智能的综合性管理平台,实现BIM软件更深度的二次开发;将理论、技术与应用结合起来,构建完整的轨道车辆BIM运维体系,完善基于BIM的可视化管理系统,加强对轨道车辆运维中所有服务对象、数据、业务功能一体化管理,提高轨道车辆运维的效率,为轨道车辆运维提供研究基础和理论依据,确保轨道车辆的安全运行。      

高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述

为了促进高速道岔行业的发展,系统梳理了各国高速铁路道岔领域(包括部件选型与结构设计理念、高速列车/道岔耦合动力分析理论、不同线下基础道岔无缝化设计方法、合理刚度及均匀化设计方法、长大轨件转换计算理论、关键联结部件动静力强度分析、动力学性能测试技术、道岔侧股平面线型与结构设计、制造与铺设、维护与管理等)的学术研究现状、存在问题、具体对策及发展趋势.要适应未来轨道交通技术的发展,高速道岔仍面临着严峻的技术挑战,例如,更高速度的下一代高速道岔在复杂环境下的适应性、全寿命周期设计、轮轨匹配与车/岔动态性能优化、新材料和结构的研发与应用、状态实时获取与性能评估、健康管理及故障预测、能效保持等问题,需要深度融合先进材料与制造、智能与自动化、大数据与云计算、精密测控与效能提升等前沿技术,着力提升我国高速铁路道岔技术领域的原始创新能力.通过现状剖析、问题导向,以期为铁道工程学科的学术研究与技术创新提供新的视角和基础资料.      

铁路信息安全体系的提出及在互联网售票系统中的应用

信息安全是铁路信息系统建设的一个重要问题,目前我国铁路缺少统一、标准化的信息安全解决方案,伴随互联网售票系统等一批新的业务系统的应用,生产系统不可避免与外网互联,安全威胁日益加大.本文提出了安全管理中心和铁路PKI/CA认证中心支持下的安全计算环境子系统、安全区域边界子系统、安全通信网络子系统保护三重防护技术体系结构,形成纵深防御体系.基于该体系并结合互联网售票系统的特点,对互联网售票的安全体系建设展开了研究,可为相关部门采取相应的防护技术和管理措施提供理论依据和参考.     

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数字铁路是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、信息系统、物联网、虚拟化、信息集成等技术,研究中国铁路基础设施、移动装备及铁路环境的数字化,实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示的新一代铁路信息系统. 它是在现有铁路信息系统基础上的改造和完善,对于提升铁路管理、服务的水平和形象,保证运输安全具有重要作用. 本文分析了数字铁路的主要研究内容及关键技术,提出了数字铁路总体框架和标准体系,并对其中铁路地理信息平台进行了结构设计,对于建设数字铁路具有重要指导意义.     

数字铁路框架体系的研究

数字铁路是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、信息系统、物联网、虚拟化、信息集成等技术,研究中国铁路基础设施、移动装备及铁路环境的数字化,实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示的新一代铁路信息系统. 它是在现有铁路信息系统基础上的改造和完善,对于提升铁路管理、服务的水平和形象,保证运输安全具有重要作用. 本文分析了数字铁路的主要研究内容及关键技术,提出了数字铁路总体框架和标准体系,并对其中铁路地理信息平台进行了结构设计,对于建设数字铁路具有重要指导意义.