数字孪生驱动的动力电池全生命周期管理研究

针对“碳达峰”“碳中和”背景下的车用动力电池管理,提出了一种孪生数据驱动的动力电池全生命周期管理新模式,建立了数字孪生驱动的动力电池全生命周期管理架构,详细阐述了该架构运行机理。以孪生数据为核心,从动力电池设计、制造、使用、再制造、梯次利用、回收再生共6个场景对数字孪生技术在动力电池上的应用进行了阐述,并对其中应用的关键技术进行了分析。研究认为数字孪生驱动的动力电池全生命周期管理能对动力电池制造、运行、维护提供实时反馈和保障,为动力电池绿色低碳设计、安全高效设计的全局最优解提供路径,通过提高设计质量,能有效实现动力电池全生命周期管理的良性循环,虽然一些关键技术尚待突破,但数字孪生技术在动力电池全生命周期管理上的应用具有良好前景。     

基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型研究综述

针对现有宏观均质模型无法反映多尺度、多相和多组分对沥青混合料细观非均质影响的局限性,从沥青混合料细观结构特征方面构建沥青混合料性能数字孪生模型以实现对路面性能的精准分析、调控和优化是交通基础设施数字化转型的重要途径。基于此,在沥青混合料性能数字孪生技术体系框架的基础上对基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型进行了综述,介绍了沥青混合料细观结构数字提取和数字孪生模型构建方法,总结了一套基于图像技术和人工随机生成方法的沥青混合料细观结构数字表征方法,讨论了沥青混合料细观结构组成的评价方法,总结了沥青混合料数字孪生模型中细观结构特征参数,进而详细描述了基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型在宏-细观性能关联中的应用,最后对沥青混合料性能数字孪生技术发展趋势、模型构建、参数表征和性能评价方面进行了展望。相关工作可为基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生技术体系、技术平台的构建及应用提供有价值的参考和见解。     

基于可重构数字孪生体的公路隧道运行管控仿真研究

为降低公路隧道机电系统设计、建设及运维阶段的时间和经济成本，从根本上保障机电系统的高质量、高标准运行，提出了基于可重构数字孪生体的公路隧道运行管控仿真方案：1)制定数字孪生体重构策略；2)构建数字孪生体与虚拟可编程逻辑控制器之间的I/O接口；3)在数字孪生体中对可编程逻辑控制器进行硬件在环仿真。仿真结果表明：该方案提供了更易于访问和高保真度的测试方法和场景，利用数字孪生体代替物理实体测试不同的设计和实现策略，能尽早发现并整合问题，制定更理想的解决方案。     

虹桥枢纽设施设备智慧运维平台研究

随着数字化转型的深入,智慧运维平台已成为保障综合交通枢纽健康运营、改善运维效率与效果的重要建设内容。本文基于虹桥枢纽数字化、智慧化运维目标,综合运用物联网技术、数字孪生技术、人工智能技术、大数据技术,提出基于数字孪生枢纽的设施设备一体化智慧运维平台,实现运营管理、停车场管理、智慧养护、能耗管理与资产管理五大功能,提升设备监控与诊断能力与设施设备智慧管控能力、提高运维响应速度与业务协同水平。为后续枢纽运维的数字化转型提供技术指引。     

数字孪生技术在城市主干路改建工程的应用实践

随着城市的不断发展和建设，道路改造项目逐渐增多。以上海市某主干路改建工程数字孪生技术应用为例，阐述了数字孪生技术在道路改造项目中的应用思路，分析了此类项目的特征和痛难点。通过数字孪生技术和BIM信息管理平台的应用，构建了设计、施工进度、成本、质量、安全、环境、智慧工地等数据，提升了管理精细度，为企业级平台提升提供样板。同时，形成了项目竣工数字孪生资产，为运维阶段提供可靠的数据支撑。     

基于数字孪生技术的智能汽车测试方法研究

为加快自动驾驶功能的开发与验证，提出了一种基于数字孪生的智能汽车测试与评价方法。通过数字孪生测试技术，即真实车辆行驶在真实测试场地中，同时与虚拟的测试环境进行有效映射与结合，从而大大丰富智能汽车的测试验证环境、提高测试效率和减小测试成本。本文将真实测试车辆和仿真测试工具相结合，搭建起数字孪生自动驾驶测试平台，实现算法的验证测试与评价，并给出了相应的案例分析。智能汽车数字孪生测试与评价技术的快速应用，对于加快自动驾驶车辆开发和推广有着积极的推动作用。     

面向多源数据融合的交通基础设施数字化架构研究

实现基础设施的数字化,需要融合多种数据源,比如BIM模型、GIS信息、图纸、测控信息、施工过程信息、资产管理信息等等。在交通基础设施领域,既有相关研究多注重于平台的宏观组成和数据分析,尚未成型针对于交通基础设施数字化架构的研究。为了解决交通基础设施架构不明确的问题,在智能制造领域提出"数字孪生"概念的基础上,阐述了交通基础设施数字孪生的基本概念及其应该包含的主要内容,进而提出了交通基础设施数字孪生的基本架构体系—"容器+服务"体系。该体系具有数据存储量大、存储效率高、零配置、部署快捷简便、结构简洁和运行环境稳定等特点。通过计算机信息技术,给出了"容器"的选择和实现方式,对"服务"中的关键内容"语义定义"进行了规范化梳理,总结出一个构件的数字孪生应该包含的信息,然后分别将"容器"和"服务"实例化。在此基础架构上,开发了交通基础设施数字化平台,结合BIM模型、GIS数据、老路以及被交路的航拍数据等多源数据信息,为施工管理的高效、准确决策提供了有力的数据支撑,即实现了多源数据的有效融合。研究表明,本研究提出的多源数据融合的平台架构层次清晰、计算效率高且运行稳定,为数字公路、智慧公路等提供了一种基础设施数字化的解决方案。     

新时代桥梁智能建造及智慧服务体系研究北大核心

面向数字中国建设重大战略需求,针对桥梁智慧服务、建养并重的发展态势,以物联网、标识解析、大数据、云计算等现代科学技术的深化应用为基础,总结参建的多项重点桥梁智能建造与智慧运维工程及重点科研项目的构建要素、内涵与特征,逐步构建桥梁建造的智慧服务体系。研究结果表明:可以工业互联网桥梁基础信息追溯为基础框架,以信息模型为载体实现数据共享和业务集成;可实现桥梁施工过程数智化升级,并实现数字孪生驱动的桥梁智能建造;可搭建智慧工地,以提升生产效率;可实现桥梁运营期智慧运维监测;可形成桥梁智能建造智慧服务一体化综合管理平台,从而打造我国交通基础设施数字化转型与智能化升级的先进样板。     

车联网时代下的整车开发模式研究

互联网技术深入影响着传统汽车制造业的产品开发模式和营销模式。基于互联网思想的车联网技术将推动传统汽车行业由制造型企业逐步转型为解决方案服务型企业。本文结合车联网技术对汽车制造行业的影响分析,提出构建以车联网车型、大数据分析、数字化设计与数字化制造、网联化个性化选车系统为主要特征的整车开发模式。     

纯电驱动车辆动力总成优化的研究

采用基于解析目标分解的多学科设计优化方法,为典型的动力总成拓扑结构建立了两层优化架构。其中,在系统层级,使用遗传算法,以电动汽车动力性能为约束,最小化电动汽车的能量消耗与动力总成的制造成本;在子系统/部件层级,使用序列二次规划算法,在满足系统层级所设定的驱动电机的性能要求的同时,最小化其制造成本。使用Willans line建模方法,建立了驱动电机的参数化仿真模型,并进行了仿真。结果表明:轮毂直驱式动力总成拓扑结构在能耗与制造成本方面具有优势,但它要求其驱动电机有较大的转矩和功率。     

总装车间生产信息化技术方案设计与开发

中国要从制造大国向制造强国转变,工业4.0已是做强制造业的普遍共识,国家提出中国制造2025的目标,陕重汽汽车总装配厂作为核心制造单元,制造水平直接影响企业占领市场的能力和后期的发展,传统的制造模式需要突破,首先是制造方式的改变,加工工艺、组织模式、信息传递手段等都是要突破的。基于总装车间现有生产组织模式,调查分析生产组织业务特点,针对固有流程及业务进行信息化改造,以提高目前各类信息的及时性、准确性、完整性。以实现数字化装配为目标,以MES系统为基础,通过流程再造,信息终端投入、软件系统的开发,完成总装车间生产信息化技术方案设计与开发。     

双电机一体化纯电动客车动力分配策略优化

本文中以整车能耗最小化为目标为一款双电机一体化纯电动汽车进行动力模式的优化。分别应用基于优化方法的动力分配策略(包括动态规划策略和瞬时能耗最小策略)和基于规则的动力分配策略(双电机等转矩分配策略和主辅电机转矩分配策略)共4种策略进行中国典型城市公交工况仿真。结果表明:针对双电机一体化纯电动汽车,基于动态规划的全局能耗优化策略退化为瞬时能耗最小策略,即瞬时优化应作为一体化双电机纯电机汽车动力模式分配的最佳方法;基于动态规划/瞬时能耗最小策略的百公里电耗分别比等转矩分配和主辅分配策略少5.07和2.29k W·h。     

桥梁结构状态评估方法研究现状与展望

桥梁老龄化日益严重,桥梁安全状态成为广泛关注的问题,对桥梁进行合理的状态评估有助于桥梁管理养护和危险预警,保证桥梁正常运营。首先介绍了桥梁健康监测系统,分析监测系统存在的问题。其次分别从试验、数据分析和数字孪生方面介绍了桥梁评估方法的研究现状,然后阐述了桥梁状态评估的发展与挑战,综合分析表明目前结构健康监测系统仍存在较多问题,试验方面基于动力测试的损伤识别和基于视觉监测的桥梁状态评估都有自身的局限性,海量的监测数据需要进行有效的处理,BIM技术下的桥梁健康监测系统能实现监测与养护一体化运维管理,数字孪生技术将为桥梁状态评估带来新的可能。     

电动车双电机输入减速器设计与研发

电动车双电机输入减速器在电动车上的应用已经相当广泛,但是由中国国内生产制造的目前还没有,为了争取市场主动,韶关一家公司根据市场需求,决定研发自己的双电机输入减速器.首先对国外厂家生产制造的一台电动车双电机输入减速器进行研究、分析和消化.在其基础上,研发设计并制造出来一台适合国内制造精度水平的电动车双电机输入减速器.样机进行了室内试验台上测试并取得一些数据成果.     

基于Luminary LM3S8962的汽车数字仪表系统设计

以基于ARM Cortex~(TM)-M3处理器内核的高性能微控制器LM3S8962为硬件核心,应用CAN2.0B规范以及SAE J1939协议设计了汽车数字仪表系统方案.利用CAN收发器CTM1060T和LM3S8962内部集成的CAN控制器模块,使数字仪表成为车身的一个CAN节点,实现CAN总线信号的接收和发送功能;利用步进电机驱动芯片STI6606驱动MR1107永磁步进电机实现数字仪表的指针显示功能.最后给出了CAN数据接收处理流程图,设计了CAN报文发送和接收软件.     

电机制造中检测技术及设备的应用分析

电机检测是电机制造过程中的一项重要环节，它严格监控电机的生产制造质量，同时也为电机设计者提供了相关实验数据，因此越来越受到人们的高度重视，而能否达到良好的检测结果，还要受检验仪器、仪表与实验方法以及检测设备这些因素的影响，随着近年来电子技术与计算机网络技术的快速发展，电机检测技术与设备也在不断的更新，电机检测技术与设备在精确性和可靠性等方面也得到了很大的提升。本文作者阐述了当前电机检测技术与设备的发展现状，指出电机制造过程中主要涉及到的三种检测技术，即电机组件性能检测技术与电机位置检测技术以及电机转矩在线监测技术，并深入分析这三种技术与相关检测设备的具体应用。     

双电机耦合驱动电动汽车驱动模式划分与优化

为充分发挥一款双电机耦合驱动系统电动汽车(DMCP-EV)多驱动模式的节能优势,制定了基于系统效率最优的驱动模式控制策略。根据该双电机耦合驱动系统的结构特点,定义了电机4种驱动模式并分别建立其动力学驱动模型和系统效率模型。在满足动力性要求的前提下,分析并划分了各驱动模式的工作范围,以系统效率为优化目标,采用粒子群优化算法进行优化,获得最佳的驱动模式切换控制和转矩分配策略。开展了Matlab/Simulink仿真和硬件在环试验验证。结果表明,经系统效率优化的驱动模式在满足动力性要求的前提下,有效提高了双电机耦合驱动系统的经济性,能耗降低11%。     

基于雷视融合感知技术的公路隧道交通管控系统研究

为提高公路隧道交通信息感知水平,实现公路隧道发展数字化、智能化运营管理需求,基于雷视融合感知技术,建立了公路隧道交通管控系统,通过时空匹配、ROI目标融合和距离融合方式依次实现雷视融合感知;构建了公路隧道交通管控系统体系架构,包括设备层、通信层、数据层、应用层和用户层5个层次;以雷视融合、数字孪生等关键技术驱动,建立了三维实景化管控、数据分析研判、应急联动管控和信息共享四大应用平台,实现了全息感知、多源融合、事件研判、辅助决策、智能控制、精细管理等功能。通过济莱高速公路隧道群实例证明：基于雷视融合的公路隧道交通管控系统可精准感知隧道运行状态,为公路隧道信息感知和智能化管控提供技术支撑。     

公路桥梁钢结构工厂化制造多属性决策评价方法

为了量化评估公路钢桥预制构件工厂化制造中的多属性信息以制定符合实际建设需求的最优制造企业方案，提出基于三角模糊数-TOPSIS法的公路钢桥制造多属性决策评价方法。首先，通过分析与表征公路钢桥预制构件的工厂化制造特点，提出预制生产模式下公路钢桥的层次划分方法，依托钢桥制造方案的属性建立备选制造企业的多属性评价体系；其次，基于制造任务信息模型和制造企业信息模型构建钢桥制造匹配模型，通过本体推理得出备选制造企业；然后，采用三角模糊数和0.1~0.9标度设定法计算备选制造企业方案的属性权重并构建初始多属性决策矩阵，提出改进的三角模糊数-TOPSIS法对备选制造企业方案的规范化多属性决策矩阵进行数学描述并求解得到综合接近度指数，从而实现备选制造企业的优劣排序；最后，将该决策评价方法应用于具体实施案例中，对4种备选制造企业方案进行对比分析。结果表明：4种备选制造企业方案的综合接近度指数依次为0.918，0.745，0.797，0.203，其中，方案1为最佳制造企业策略，方案3可作为次优策略备选。所提出的公路钢桥制造多属性决策评价方法能够科学合理地对公路钢桥预制构件的工厂化制造企业方案进行综合评价并实现自动化决策，为钢结构桥梁的自适应、自治生产奠定基础，提高公路钢桥制造过程的智能化、自治化程度。     

桥梁健康监测技术研究现状及展望

为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测（BHM）领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向。综合分析表明：在BHM系统及适用性方面,研究结构响应参数与健康指标的关联机制,研发长寿命非接触自动采集的智能传感装置,建立针对多源数据采集、传输、存储、分析、评价、预警于一体的自动化、网络化、智能化综合系统是重点研发方向;在结构损伤监测算法方面,设置针对异质场景的不同人工神经网络及修正方法选择建议集,针对多源信息流构建基于数据驱动与模型修正实时交互的多层级耦合智能算法是主要研究热点;在监测数据预处理方面,进一步研发基于深度学习的多源异构数据融合方法,建立复杂环境影响下的损伤结构动态信号提取算法,实现结构监测数据的精准分离是未来研究的热点;在损伤结构安全预警方面,研究重心集中于预警指标和预警体系的建立以及基于可靠度理论与监测数据的常规损伤安全评估,以结构监测数据反映总体力学行为并结合局部损伤的智能检测信息进行服役性能评价是未来的主要发展方向;数字孪生技术在BHM中尚属起步,将数字孪生技术融入多层级复合算法,建立结构多源异构大数据智能融合机制,形成数字联通、实时互动的智能化桥梁运维监测体系是重要发展方向。