基于OSG的铁路站场三维场景层次细节建模研究

研究目的:BIM建模的重要环节是实现三维可视化模型的创建。在铁路站场的设计工作中,实时生成的三维场景模型可为设计成果提供参照,增加设计的准确性。但站场设备众多且庞杂,如何组织数据,快速生成适应站场设计阶段方案修改要求、调度流畅的实时三维可视化模型是创建三维场景模型的难点。研究结论:(1)提出层次细节三维站场模型构建方法,解决了大数据量模型加载时间长、硬件要求高的问题;(2)提出合理的数据管理结构,创建设计数据独立于建模过程的建模方法;(3)基于本文方法完成站场三维场景平台搭建,可实现站场三维快速建模、动态加载和交互式浏览,显著提高工作效率;(4)该研究成果可广泛应用于公路、隧道、水利等其他工程领域的三维层次细节建模及三维场景管理中。     

基于OSG的铁路三维实时交互式可视化技术研究

针对现有铁路三维可视化技术的局限性,深入研究了大规模地形建模、铁路建模、地形模型与铁路模型的融合等关键技术问题。基于OSG开发了铁路三维实时交互式可视化平台,该平台可以实现大规模铁路三维场景的快速构建,具有交互式漫游、场景编辑、信息查询等功能,已在成渝城际铁路项目中成功应用。     

高速铁路沉降自动化监测系统SMAIS的研发及应用

研究目的:为解决高速铁路自动化沉降监测问题,研发出一套"高速铁路工程结构沉降及变形自动监测分析预警系统SMAIS",该系统融合传感器、数据采集传输、客户端实时跟踪和远程查询、监测成果后处理、自动预警、人工监测数据管理及监测数据分析、管理与评估等七个子系统,成功在京津城际等高铁部分段落工程上进行长期应用和检验。研究结论:工程应用结果表明:(1)在高铁工程结构的沉降监测过程中,所研发的SMAIS自动监测系统具有较高的监测精度,具有较强的适用性和稳定性;(2)SMAIS数据实时跟踪和远程网络的动态查询访问平台,可实现实时化、可视化、远程化的监测目标,节约大量的人力;(3)SMAIS监测预警子系统,可实现自动报警和报警后的预警信息分析功能,为信息化施工和科学决策提供指导;(4)本系统可适用于高速铁路路基和桥梁等工程结构的沉降监测。     

铁路综合视频监控系统与BIM融合应用研究

研究铁路综合视频监控系统与BIM融合应用方法,以提升系统的用户交互、数据应用能力。分析BIM在构建三维虚拟空间、关联监控场景数据的优势,通过构建BIM融合应用功能模块的方式实现系统融合,利用视频接口、BIM预处理、数据共享等完成数据交互,经过三维虚拟空间构建、摄像机范围虚拟、监控对象数据关联进行数据融合,支撑实现监控能力仿真、对象关联调用、数据叠加显示等应用功能,并提供三维可视化及增强现实交互能力。通过将铁路综合视频监控系统与BIM融合应用形成数字孪生体系,有助于提升铁路泛在感知能力,在智能高铁中具备广泛的应用前景。     

基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究及应用

结合铁路设计人员对三维大场景应用需求不断提升，以及铁路三维GIS技术研究及三维可视化平台开发在勘察设计多专业综合应用方面尚存在不足的现状，开展了基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究，提出了不同阶段铁路三维大场景的制作方法，构建了铁路勘察设计数据库并开发了后台数据管理系统，研发了大场景铁路线路设计优化与决策系统(简称“大场景平台”),实现了铁路三维大场景网络化构建、多源数据管理以及三维虚拟踏勘、专业调查、线路优化、专业设计验证、成果展示等应用功能。经过铁路工程项目实际应用，大场景平台能够满足铁路勘察设计人员室内开展三维数字勘察与设计优化的应用需求，可明显提高铁路勘察设计作业效率及数字化技术水平，并为设计成果数字化交付打下了良好基础。     

基于BIM+VR技术的动车所安全联锁监控系统虚拟培训平台研究

为有效解决动车所安全联锁监控系统传统培训方式效率低、效果差的问题,开展基于BIM+VR技术的动车所安全联锁监控系统虚拟培训平台的研究.介绍平台三维可视化场景创建流程,提出平台设计方案,完成三维全景虚拟可视化展示、分场景功能、场景漫游功能、交互功能等具体设计,并阐述平台开发涉及的关键技术.研究成果可应用于运维技术人员的虚...     

基于数字地球的铁路三维空间选线技术研究

研究目的:基于数字地球建立铁路三维空间选线平台.研究结论:系统充分利用了数字地球软件提供的数字地形及高清影像等基础地理信息资源,建立了三维空间选线平台,并在"安康至张家界"、"郑州至万州"等项目中成功应用,应用表明该系统具有以下特点: (1) 实现了从Google Earth中的实时批量提取数字地形与影像数据;(2) 利用Google Earth的KML技术实现在Google Earth进行铁路平面定线,使Google Earth成为铁路的三维空间选线平台;(3) 建立了一个铁路线路及沿线自然环境的属性信息录入和查询机制;(4) 在传统AutoCAD平台下构建了新建铁路线路平、纵、横设计模块,满足铁路线路精细设计阶段的的各种功能,重点解决了纵断面优化问题;(5)实现了铁路设计成果在Google Earth中的三维可视化.     

基于WebGL引擎的铁路工程BIM+GIS平台研发及(设计阶段)应用

随着铁路行业BIM设计软件和二次开发插件的不断完善，铁路工程中的BIM设计方法正日趋成熟。为了更好地解决BIM软件自身在整体组装、周边地理信息融合、模型尺度表达、一致分析、全局定位存在的不足，提升设计模型集成和信息共享的效率，解决设计人员对设计区域场景立体感不足、多源信息获取不直观、设计专业间交互欠缺及汇报展示过程效率低等问题，依托某铁路项目，开展了针对铁路工程的BIM+GIS平台研究。平台整体采用B/S模式，后台通过融合多源GIS数据、多专业BIM设计模型数据和项目专业人员角色权限数据的综合数据应用构建方案，实现了多源数据的融合与入库；前端以WebGL引擎为底座，开发实现基于设计阶段的场景应用。在此基础上，平台实现了基于人员角色权限的多源异构GIS数据和多专业BIM模型数据的整合与共享，实现了场景数据基础管理、三维空间分析、三维标注与绘制、定位展示查询和快速建模等功能。通过某铁路实际应用验证表明，该BIM+GIS平台准确还原线路周边地理、地质环境，在方案优化、专业接口优化、专业设计优化、差错漏碰冲突检查及可视化交付方面提高了专业内部和专业间的协同设计效率，减少了设计中的差错漏碰及丰富...     

数字孪生CIM平台在黄帝故里景区应用研究

数字孪生CIM平台是基于数字孪生理念,借鉴并融合3D可视化和CIM(城市信息模型)技术而构建的智慧三维可视化管理平台。为实现传统管理模式到智慧化管理模式的转变,以黄帝故里核心景区真实全景为依托,构建线上三维智慧园区,1∶1还原园区内部景观与建筑楼层内部结构。接入设备采集数据,直观呈现园区内部设备工作状态及设备实时数据,包括设备基础信息、客流出入数据等,实现生产运营可视化分析;亦可通过三维可视化平台与设备联动,实时了解园区情况,在一定程度上实现平台设备反控,最大程度达到“可视”与“可控”目标,为实现“一屏化管理”奠定技术基础。     

隧道盾构施工风险信息系统研究

为了有效管理和控制盾构施工过程中出现的风险,应用计算机技术和互联网技术,开发了隧道盾构施工风险信息系统,系统包括盾构实时监控子系统、三维地质信息子系统、风险评估子系统。该系统可实时查看盾构施工信息和地质数据,对盾构施工过程中出现的各种风险因素进行远程实时分析,对隧道盾构施工作出工风险评估和管理。     

集群排队的铁道供电海量准实时数据异步并行查询

针对铁道供电的海量准实时数据查询效率不高造成信息处理效率低下的问题,提出一种基于集群队列模型的铁道供电监控海量信息快速异步并行查询新方法。基于实时Ajax数据引擎,综合运用MPP查询架构,建立供电监控信息的轮询队列模型,实现海量准实时数据在铁道供电监控系统中的快速查询处理。以四机集群和一台查询测试机为平台,以铁道10kV配电网远动调度监控千万级时序数据为算例,进行加载测试和集群查询性能测试。结果表明:MPP结合Ajax异步回调机制,集群磁盘I/O的读取速度约为存储速度的10倍,能够将查询服务器端的交互更新降至数百毫秒级,验证了新的集群监控方法优于常规双数据库服务器并列运行的模式。     

基于3D GIS的铁路房地产信息管理系统研究与开发

以铁路线路周边区域的地理空间数据为基础，集成铁路基础设施、构筑物、房地产等三维模型数据，并收集线路信息、房屋信息、土地信息等相关资料，建立房地产信息数据库，开发相关业务功能，满足三维可视化界面下的场景浏览定位、房产信息查询、三维空间分析、日常更新维护等需求，实现铁路房地产信息的三维可视化管理。     

基于建筑信息模型的隧道施工管理平台

为了实现工程质量、安全、设备的实时管理,并增强信息的可溯性,本项目基于建筑信息模型(BIM)技术,结合物联网等信息手段,建立了基于BIM的隧道施工管理平台。平台具有设备层、资源层、服务层和应用层等4层结构,以及系统管理、施工管理、管片跟踪、人员跟踪、盾构监控等5大模块,实现隧道工程数字化管理。该管理平台已在上海轨道交通12号线11标工程上得以应用。     

隧道智能施工协同管控技术研究与应用

为解决隧道施工过程中外部环境感知、多装备协作和数据资源实时共享等问题，对隧道建造全工序进行研究并构建隧道智能施工协同管控技术。首先，研究智能感知技术，采用三维激光扫描技术实现隧道施工关键工序的环境智能感知，利用隧道掘进装备多源数据采集与存储技术实现多工序下的传感数据统一管理；然后，研究隧道内多机通信与协作技术，设计提出1种AP+Mesh的无线自组网方案，打通隧道内装备间数据交互的信息通道，并结合施工工序提出基于主从架构的多机协作方案；最后，从技术、部署和功能3个维度设计平台架构，实现调度管理、进度管理、风险预警、质量管理和装备管理5大系统功能。经过在渝昆高铁和黄黄高铁的实际应用，表明隧道智能施工协同管控技术可整合“人—机—岩”所有信息资源，实现隧道施工过程外部环境感知、数据采集存储和装备间协作管理；该技术各项功能满足施工需要，平台端施工建议参数或指令可直接下发至具备智能化功能的装备，指导各掘进装备按工序施工。     

基于CAD/BIM+GIS技术的江阴靖江长江隧道设计

BIM与GIS技术互补的特点决定了BIM+GIS集成及应用是隧道工程BIM设计下一步发展的必然趋势。以江阴靖江长江隧道工程为例,探讨BIM+GIS技术在隧道工程设计各阶段的应用。在规划、工可阶段,GIS可辅助隧道工程选线和设计;在初步设计和施工图阶段,建立三维GIS模型和精细化BIM模型,通过中铁第四勘察设计院集团有限公司自主研发的BIM+GIS模型三维数据综合管理平台集成BIM模型和GIS模型,基于BIM+GIS模型三维数据综合管理平台丰富的分析功能,可为工程精细设计、决策等提供真实、准确的依据。     

面向城市轨道交通运维阶段的 BIM 模型建设

针对城市轨道交通工程建设阶段提交的建筑信息模型(BIM)应用于运维阶段普遍存在信息缺失、数据清洗 工作量大、与既有管控系统对接困难等问题,提出系统性解决方案。通过对运维阶段的应用场景及业务需求调研, 确立模型单元的几何精度、信息深度、数据结构、信息分类及编码等要求,给出具体的模型建设与数据采集方法; 通过建立模型分类编码、设计编号和资产管理编码的映射关系,模型能够顺利与各工程阶段信息采集库、综合监 控系统、资产管理系统实现数据融合,并通过运维平台实现设备运行状态的可视化监控与资产管理系统工单、台 账等信息的调取;通过模型技术要求与编码要求的严格实施,搭建出符合城市轨道交通三维可视化智慧运维需求 的全息模型。     

多源地理信息数据在高速铁路运营管理中的应用研究

通过机载LiDAR数据和遥感数据建立高速铁路沿线三维地形,同时结合地面激光扫描数据、无人机航测数据、野外调绘数据,对高速铁路重要设施设备进行精细三维建模,通过顾及语义信息实现模型在三维GIS平台中高效索引和集成,并与管理单位后台台账数据库进行一一对应,实现铁路路基、桥梁、隧道、道岔、接触网、防洪备料点等固定设施设备可视化管理和查询,并且在平台中集成铁路重点设施设备上的监控设备和监测数据,对高速铁路灾害进行预警预报,确保高速铁路安全运营。     

铁路桥梁路基隧道关键工序监控技术研究

研究目的:依托于铁路工程管理平台,开展对铁路桥梁预应力梁张拉质量、路基压实质量、隧道支护结构质量的自动监控技术研究,调研目前的监控方法存在的问题并提出解决问题的技术方案。采用当今先进和成熟的计算机开发技术和面向对象模块化设计思路,研究桥梁预应力自动张拉系统、路基连续压实检测系统、隧道衬砌混凝土灌注密实监测系统,以及相应的信息上传、展示平台,实现路桥隧关键工序的信息化施工控制与远程管理。研究结论:(1)研发桥梁预应力自动张拉系统,并通过了现场试验验证,验证结果表明该系统工作性能稳定,能实现张拉、静停、锚固阶段全过程自动平衡张拉,张拉两端不平衡力小于控制张拉力的1%,张拉力的控制精度在0.5%以内,张拉数据可远程传输至信息管理平台并实时展示;(2)研发路基连续压实检测系统,并通过了现场试验验证,验证结果表明该系统工作性能稳定可靠,能随压路机行驶自动检测整个路基面压实质量,检测结果可以在现场显示终端和网络平台上实时显示,其检测结果与常规压实指标相关系数大于0.7,满足相关技术规程要求;(3)提出了隧道衬砌混凝土灌注密实监测系统的技术方案与系统设计,该方案经论证是可行的;(4)这三个系统可应用于铁路施工质量控制及信息化领域。     

面向铁路行业三维场景快速构建一体化技术研究

研究目的:三维GIS技术已在数字城市等领域取得成功应用,铁路行业对其应用需求也日益强烈,相关科研工作也取得了一定的突破,但仍未实现广泛和成功的应用,其主要原因之一是:如何快速、精确构建面向铁路行业呈长距离带状分布的精细三维场景,为其提供一个开展三维应用的数据支撑平台.研究结论:(1)提出了一套面向铁路行业的三维场景快速构建一体化技术;(2)研发了一套三维GIS平台和一系列软件工具;(3)通过在中老铁路三维设计工作中的成功应用,验证了技术体系的可行性,为铁路行业三维GIS应用探索了一条可供选择的解决方案.     

GIS-BIM在铁路工程建设管理中的应用研究

针对当前铁路工程项目地域广泛、工程复杂,传统的管理模式不能满足多维信息的共享与管理,开展基于GIS-BIM技术在铁路工程建设管理中的应用研究。采用快速建模方法构建大范围三维铁路工程结构物;通过基于数据转换的GIS-BIM融合技术实现铁路工程建设和工程结构的精细化管理;基于倾斜摄影技术,快速真实描述客观场景。利用GIS-BIM技术,构建工程建设环境,工程模型的三维场景,工程结构物模型,实现模型和铁路工程建设项目信息共享与集成、铁路工程建设项目信息化管理。基于GIS-BIM技术构建的铁路工程建设地理信息系统在郑万（郑州南站—万州北站）铁路试点应用,效果良好,此研究可为铁路工程建设信息化、可视化管理提供参考。