数字孪生技术在城轨车辆全生命周期中的应用研究

数字孪生作为物理实体在虚拟世界的多维数字化映射,可实现与物理世界的虚实融合、实时交互等,进而在产品全生命周期中实现多种服务与功能,包括仿真验证、运行监测、智能管控、健康管理等。随着信息技术的不断发展,互联网+、大数据、云计算等理念和技术的推广和普及为数字孪生技术的落地提供了可能。文章介绍了数字孪生技术的历史发展,并对其概念内涵进行了定义,提出了现阶段可与数字孪生技术结合运用的关键技术。针对城市轨道交通车辆的全生命周期,分析了数字孪生技术在各生命阶段的典型应用,对数字孪生技术在城轨车辆行业的应用和发展做出了展望和总结。     

基于光纤传感技术的德国铁路数字孪生

德国铁路股份公司（DB）目前正在研究应用光纤传感、数字孪生等技术来提高德国铁路线网的运输能力,并为列车移动闭塞运营及铁路基础设施智能维护提供支持。文章将介绍DBNetz与其合作伙伴联合开展的FOSSIL4.0研究项目,该项目旨在发掘光纤传感（FOS）技术潜在用途和功能,以替代传统无源传感器提供所需数据,为铁路数字孪生打造新的、更精确灵敏的神经系统。     

基于铁路工程的数字化协同设计平台应用研究

随着数字中国战略的提出，工程勘察设计企业数字化转型的需求日益迫切。为满足数字化协同设计的需求，解决统一协同设计环境和规范化资料管理手段缺乏、流程流转效率和真实性低、项目信息化管理手段不足、三维成果可视化分析不易、知识数据资产无法沉淀的问题，对协同设计平台进行研究并完成相关研发。确定了协同设计平台框架，结合层次化索引、增量存储技术、流程数字化构建、数据采集技术、基于WebGL引擎的数字孪生场景构建五项关键技术。根据铁路项目协同设计需求，研发了协同设计平台，包含系统管理、项目管理、数字孪生场景、计划管理、校审管理、互提管理、分发管理、共享资源、工作空间九个功能模块。介绍了平台在如通苏湖城际铁路项目中的应用，以及在统一协同设计环境、资料集中管理、线上流程管理、信息化进度管理、信息化质量管理、数字孪生场景可视化分析、知识沉淀等七个方面取得的应用成效，提出目前在数据应用效率、管理数字化责任分配认定、用户需求处理上遇到的问题，并针对性提供解决方案和后续研究建议。经研究，协同设计平台能满足铁路工程数字化协同设计需求，在项目应用中可以极大提升设计效率和质量，同时降低成本，有效提高企业数字化水平。     

基于BIM+GIS技术的高铁动车运用所数字孪生关键技术研究

动车运用所作为动车组日常整备检修作业的场所,其信息化管理水平与高速铁路高效、安全运行息息相关。为适应高速铁路数字化、网络化、智能化转型发展,基于BIM+GIS融合技术开展动车运用所数字孪生关键技术研究。提出动车运用所数字孪生总体技术架构,阐明动车运用所数字孪生模型、业务数据库及数据库关联驱动的构建方法、构建流程和涉及的关键技术,并给出了动车运用所数字孪生典型应用。研究成果实现了动车运用所物理世界的数字化映射与交互,体现了数字孪生技术的应用价值,为动车运用所智能运维研究与工程应用提供了一定技术支撑。     

基于BIM标准体系的铁路协同设计体系研究

随着物联网、云计算、大数据等前沿技术的不断进步,铁路行业正在迎来新的发展机遇。数字孪生铁路是以智能建造、智能装备、智能运营为核心的智能高铁技术应用数字环境,也是铁路工程全生命周期应用的数据基础。传统的设计方式中各专业内和专业间数据相对离散、逻辑关联性不高、成果不易维护且信息存在大量冗余,无法满足铁路智能化应用的要求。以京张客运专线BIM项目为载体,研究能够集中管理各专业设计资源、定制各专业设计参数交互流程、构建专业间数据层面逻辑关联、具有统一数据框架的协同设计体系。该体系强化了各专业间的联系,提升了设计质量,为工程数字化建设提供了数据结构组织有序、易于维护、动态可感知的数字孪生工程,同时也为勘察设计企业拓展工程全生命周期业务提供了可靠的技术保障。     

铁路机车车载设备数字孪生体构建方法研究

针对当前铁路车载专业培训系统缺少对设备运行状态实时映射、培训内容仿真度不足等问题，利用数字孪生虚实模型精确映射、数据实时仿真分析的技术特点，基于CINEMA 4D+Unity3D平台及数字孪生五维模型，提出一种铁路机车车载设备数字孪生体的构建方法。该方法通过分析物理设备运行状态、构建高保真虚拟设备模型，以及优化孪生数据采集方式，实现实时驱动虚拟设备状态显示及设备运行状态分析等功能；最后通过构建铁路机车车载设备培训系统，实现面向参培学员的实时培训指导。通过试验验证了该方法的可行性，并为铁路其他相关设备的数字孪生体构建提供了技术参考。     

数字环铁试验基地的思考与设计

环铁试验基地作为铁路行业重要的试验场所,有必要为铁路基于数字底座的数字化赋能转型探索道路,深化数字技术、数据资源与铁路行业的交汇融合,推动智能铁路不断发展突破,驱动铁路高质量发展.对环铁试验基地及数字化建设现状进行分析,总结其存在的不足,结合信息化发展潮流,引入数字环铁概念,从基础层面、能力层面和目标层面进行定位,分析...     

实景三维空间信息平台与数字孪生川藏铁路

智能化是世界铁路发展的重要方向,数字孪生是建设智能铁路的有效途径,实景三维空间信息平台则是物理空间与信息空间中孪生铁路全生命周期精准映射与融合协同的重要基础和“铁路大脑”的神经中枢,也是复杂环境下铁路建设和管理信息化水平与品质保障的关键支撑。本文首先介绍了智能铁路的发展背景和数字孪生铁路的潜在应用;然后提出了实景三维空间信息平台的总体架构与功能组成,探讨了多模态时空大数据高效组织管理、灾害风险信息自适应汇聚与智能服务等关键技术;最后,面向川藏铁路建设的紧迫需求和主要挑战,对数字孪生川藏铁路实景三维空间信息平台的建设与应用作出了归纳与展望。     

基于数字孪生技术的环铁一体化协同试验平台研究

数字孪生技术是实现铁路数字化转型和智能化升级的有效手段。针对环形铁道(简称:环铁)试验基地各个试验任务相对独立、缺乏统一监测和管控等问题,研究开发了环铁一体化协同试验平台,实现环铁实验基地全域数据资产管理,基于环铁试验基地数字孪生模型,提供实验管理、资产管理、调度管理等应用功能,可对试验计划、试验流程、试验过程和试验结果进行有效管理,有助于优化环铁试验资源配置和试验流程再造,进一步提高了环铁试验基地的试验服务能力,为环铁试验基地数字化、智能化转型升级提供技术保障。     

基于三维选线的数字铁路资产构建与应用体系

铁路和公路等线性工程的智能化挖掘首先应该建立在统一、完整的孪生数字交通工程基础上,遵循数字地球→数字城市→数字工程的客观技术发展逻辑。基于数字地球的三维选线设计系统支撑,提出了构建真正具备全生命周期应用价值的孪生三维数字铁路普适性资产构建与应用产品体系,并且通过技术开发实现了大部分产品应用,为智能铁路的业务应用提供了一种高效的资产构建手段与全面的应用支撑体系。     

数字孪生在轨道交通电力牵引系统应用的探讨与展望

随着我国轨道交通电力牵引系统的快速发展与技术成熟,其可靠性评估与智能化监控技术逐渐引起关注,数字孪生是基于数据与机器学习对实际物理系统的虚拟刻画技术,可以实现对实际物理系统的行为特征模拟与参数监测,因此将数字孪生技术引入轨道交通电力牵引系统领域,可为其数字化、智能化监控与运维提供发展思路与技术手段。文章首先对数字孪生技术目前在电力牵引系统中的应用现状进行了综述,进而列举了电力牵引系统数字孪生构建过程中所需的关键技术及其发展情况——在电力牵引系统领域,数字孪生及其相关技术仍在理论研究阶段,只有针对部分子系统的探索性研究,尚未形成完善的系统建模与智能监控体系;最后,文章展望了数字孪生技术在电力牵引系统领域的工程化实现前景,探讨了其投入工程应用可能会面临的内部技术问题与外部客观挑战,旨在为后续技术研究与实践提供参考。     

数字孪生技术在轨道交通车辆全寿命周期管理中的应用思路

为将数字孪生技术应用于轨道交通车辆全寿命周期管理各业务，实现作业效率和作业质量的进一步提升，结合数字孪生在其它产业的应用情况，从数字孪生的定义、特征、关键支撑技术出发，阐述了数字孪生技术在轨道交通车辆行业产品研发、工艺设计、采购物流、生产制造及检修运维等业务板块的应用场景。对于建立理想状态的轨道交通车辆数字孪生体，从开展MBD(基于模型的工程定义)技术的协同应用、产品构型管理、产品健康管理，以及构建多物理场、多学科的协同仿真等方面提出建议。     

陆东福福调研强调要着力打造数字化智能化铁路

<正>8月27日,中国铁路总公司党组书记、总经理陆东福在中国铁路设计集团有限公司调研检查工作时强调,要深入实施创新驱动发展战略,加强数字技术在铁路行业的应用,着力打造数字化、智能化铁路。     

基于数字孪生技术的动车组运维管理系统架构研究

借鉴数字孪生技术在产品远程运维中的实践经验,立足动车组运维信息化建设实际情况,分析数字孪生技术动车组运行和检修过程中的应用需求,研究基于数字孪生技术的动车组运维管理系统总体架构,设计数字孪生动车组、数字孪生运用所和数字孪生高级修车间3大应用,实现动车组运维全要素融合展示,保障动车组运行安全,支持精准化运维管理.数字孪生...     

自营铁路数字调度通信系统的改造

介绍了兖州矿区自营铁路数字调度通信系统改造，及模拟传输通道数字化技术的方案设计、特点及实践。     

列车驾驶员辅助数字技术及其工效学评估

正近年来,随着铁路运营的逐步数字化,列车中数字控制元件的数量不断增加。数字技术的应用可以优化资源利用,并提高运输服务的质量和安全性。铁路运输公司希望通过使用移动终端设备,快速且经济有效地取代之前以纸质文件为基础的操作流程。当然,尽管目前铁路运营的数字化和自动化技术发展迅猛,但在未来几十年中,列车驾驶员仍是不可取代的。因此,有必要研究数字技术对列车驾驶员操控列车的支持潜力,并从工效学的角度对此类技术进行评估和优化设计。     

数字孪生技术在城市轨道交通供电系统中的应用场景分析

分析了数字孪生技术在城市轨道交通供电系统的潜在应用方向和技术可行性。基于设备的全生命周期管理需求,分析了数字孪生技术在供电设备的产品设计阶段、制造阶段和运维阶段的应用场景。基于数字孪生技术的城市轨道交通智能供电系统,能够充分发挥数字孪生技术强大的分析处理能力,实现供电设备全生命周期管理及寿命可视管控,实现供电系统运维向状态修转变,从而提升供电系统运维管理能力。     

基于AR技术的铁路四电数字工程现场检测系统研发

随着智能铁路不断发展,未来铁路四电运维将逐步实现数字化,并结合物联网、大数据、人工智能等信息技术实现智能运维。数字工程的正确性,将作为智能运维的基础条件,因此,为检验铁路四电数字工程准确性,提高数字工程现场核查人员工作效率,研发一种基于AR技术的铁路四电数字工程现场检测系统。该系统可实现数字工程与实体工程在检测终端的叠加,辅助审核人员对数字工程的现场检测,保证数字工程与实体工程一致,为数字化、智能化铁路运维提供基础数据。     

德国：铁路货运——自动铁路连挂试验项目启动

正由德国联邦铁路公司(DB)牵头的联营企业正在试验在货运列车上使用数字自动连挂技术(Digital Automatic Coupling,DAC)。根据德国联邦交通和数字化基础设施部(German Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure,BMVI)的决定,来自德国、奥地利、瑞士和法国的6家公司组成的联营企业中标本试点项目。该项目旨在示范、测试铁路     

SGI铁路规划GIS系统解决案

介绍GIS系统在铁路规划方面的应用及美国SGI公司在该领域的技术优势。作为数字铁路的一部分,本文将GIS与SGI特有的高性能、高临场感可视化系统Reality Center相结合,为铁路系统提供了一套良好的可视化解决方案。