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。     

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。     

基于数字孪生的铁路数字编组站智能平台

根据铁路编组站生产作业特点,设计了基于数字孪生六维模型的铁路数字编组站智能平台,实现了对编组站运输生产信息的动态有形化提示、运输安全风险的实时智能研判预警、专业管理全方位智能分析预警、施工维修智能统计分析及问题研判、室外作业人员高精度定位及行为轨迹智能预警等功能。试用表明,该平台可以有效提升铁路编组站风险安全管控水平和安全管理效率。     

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。     

基于数字孪生的铁路货运站场资源可视化系统

针对铁路货运站场资源占用规模大、设施设备种类多、调度作业频繁复杂、站场内部资源缺乏系统性管理等问题,设计基于数字孪生的铁路货运站场资源可视化系统。结合站场资源管理的实际需求,详细阐述数字孪生应用原理及架构,通过精细化建模与仿真、交互与协同、数据融合和分析等关键技术,实现了对站场箱位、货位、股道、车辆等信息的维护和管理。应用表明,该系统可增强站场内部资源间的协同性及数据共享能力,有助于提高铁路货运站场的作业效率和管理水平。     

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。     

基于欧特克平台的铁路路基BIM设计技术研究

铁路路基BIM设计与地形结合较为严密,路基BIM模型不规则结构较多,批量建模困难,路基附属结构设计与地质参数关联性较强,与各专业模型信息交换较多,协同设计难度大,路基专业已经成为铁路BIM设计较难突破的专业。依托银西高铁BIM试点项目,选择欧特克平台进行铁路路基BIM设计实践,探索并验证铁路路基BIM设计技术路线,通过对路基本体模型的创建、路基附属结构模型的拼装、区间路基排水设计等方面的应用,探讨该平台对于铁路路基BIM设计的适用性,对铁路路基BIM设计的重难点问题进行分析。研究结果表明:需要对欧特克平台相关软件进行二次研发,才能解决路基BIM设计中的重难点问题,在快速建模、协同设计、信息利用、出图及工程数量计算等方面取得突破,提高铁路路基BIM设计应用水平。     

基于BIM技术的铁路隧道正向设计研究

以Bentley平台和二次开发软件为技术支持,对基于BIM技术的铁路隧道正向设计进行研究:结合新版软件功能,从项目创建、流程管理、参数化设计、三维建模、工程量统计等方面出发,总结BIM正向设计在可视化、参数化设计、信息化管理、结合地形设计等方面具有的优势;另一方面,BIM技术还存在部分构件建模过程复杂、二次开发软件不足、出图功能欠缺、参数化数字化设计不完善、审核难度大等问题。通过本次研究,进一步优化了铁路隧道BIM正向设计流程,为在隧道专业中推广BIM正向设计积累了宝贵的经验。     

铁路隧道工程中BIM技术的应用

作为给建筑、机械、电子等行业带来革新性变化的BIM技术,在铁路的应用尚处在起步阶段。提出BIM在铁路建设工程中的定义,研究分析铁路行业BIM技术应用的现状与特点,并以某高风险隧道为工程依托,就BIM技术在铁路建设行业中的应用技术进行研究与探索。实践表明,将BIM技术应用于铁路建设工程中,可做到全生命期的信息共享、促进生产方式的改变及推动行业工业化发展,为实现工程安全、质量、环境、工期、投资等目标提供有效技术保障,最终达到革新设计理念、优化设计成果、提升施工质量、加强施工安全和保证运营稳定等目的。     

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Bentley平台的铁路隧道BIM技术应用研究

以Bentley平台为技术支持,以京张高速铁路隧道工程为项目背景,以BIM技术在隧道设计中的应用为目的进行研究。叙述了BIM隧道建模过程及对铁路BIM标准的验证,通过使用BIM技术进行碰撞检测、正向设计、协同设计对设计流程的优化,总结了出现的问题及解决对策。研究认为:现阶段Bentley平台上BIM技术在铁路隧道设计中还不能满足出图和工程量计算的要求;在模型不同的设计阶段,由于精度要求的不同导致模型有时无法重复利用;模型的应用在设计、施工、运维间缺乏联系。解决以上问题需要根据隧道专业的需求进行有针对性的二次开发;提高BIM模型的重要性以替代二维出图;规范中对于BIM精度的要求应通过项目的验证不断优化;应制定统一的标准,规范BIM设计各阶段完成内容,构建多阶段、多专业的BIM平台。     

基于BIM的铁路工程建设数字档案系统设计方案

为提升铁路工程建设档案管理信息化水平,提出基于BIM的铁路工程建设数字档案系统设计方案,实现对铁路工程建设数字档案的采集、管理和利用;介绍系统架构、功能及设计要点。将BIM与铁路工程建设数字档案关联,可实现基于BIM的数字档案全生命周期管理,为铁路工程建设领域档案管理数字化转型提供参考。     

基于BIM的铁路路基三维建模方法研究

对基于Bentley平台的铁路路基三维建模方法展开探索和研究:(1)对路基建模方法的研究现状进行总结,认为基于网格和参数化的建模方法较为适用。(2)根据路基结构的造型特点,将路基结构物分为线状构造物和不连续构造物。(3)连续线状构造物建模主要分两步,一是通过编辑横断面构建路基骨架,二是采用放样、拉伸横断面的方式构建路基网格模型,再通过三维可视化检查模型的合理性。(4)对于不连续构造物,如挡土墙、地基处理桩等构件,应采用参数化的建模方法。     

数字铁路、智能铁路与铁路智能运输系统

论述数字铁路、智能铁路及铁路智能运输系统的内涵、区别及其相互关系,回顾以铁路运输智能自动化为起点的铁路信息化、自动化、智能化的国内外发展历程,提出铁路智能运输系统的完整技术体系框架,明确其发展方向、发展模式及智能自动化相关技术的作用.     

复杂艰险山区数字铁路总体方案研究

复杂艰险山区铁路的建设和运营过程中具有安全风险高、管理困难等特征,通过数字化技术和手段进行无人化、精细化管理就更为迫切.结合铁路信息化、数字化、智能化技术的发展趋势,提出数字铁路总体架构,融合物联网、大数据、人工智能、GIS、BIM等技术,提出构建数据标准规范体系和虚实映射体系等,为提升复杂艰险山区铁路的数字化管理提供...     

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。     

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的铁路三维场景快速建立方法研究

应用地形图和高清正射影像等基础测绘资料生成研究区域的三维地形模型,并根据设计图纸和辅助设计软件,建立铁路构筑物模型.基于建立的三维地形模型和BIM模型进行BIM与GIS融合,同时接入比选线位、环保区域、不良地质、弃渣场等专题信息,打破专业间信息孤岛,以三维可视化开展方案比选、汇报和审查,在勘察设计阶段发掘BIM+GIS...     

铁路BIM工程化实施策略研究

为解决BIM技术在铁路工程应用中的相关问题,如BIM实施目标不明确,BIM专业人员短缺,BIM相关投入与收益不成正比等,从铁路BIM技术应用、基于BIM的工作流程再造、标准BIM合同文本研制、经济效益量化研究、铁路BIM平台研发、铁路BIM实施标准指南编制和铁路BIM培训等7个方面提出了铁路BIM工程化实施策略,并结合...     

基于BIM的三维铁路路基建模应用研究

为推进铁路工程建设信息化发展,铁路设计行业大力推进BIM技术研究。通过对现阶段铁路站前专业BIM技术应用实例和路基二维辅助设计方法的广泛调研,提出一种基于运用自主研发的三维铁路路基辅助设计软件的建模方法,结合川藏线拉林段路基区间,完成建模流程和设计成果的展示。实践表明,三维设计有助于设计人员更为全面直观了解实际工程结构,新增可视化效果,提高设计精确性,为铁路路基设计行业带来新的设计理念和运用基础。