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。     

基于数字化技术的铁路路基三维信息模型算量方法研究

路基工程在铁路建设中非常重要，其数量直接影响到铁路建设的投资，因此精确计算路基工程数量非常关键。传统二维设计计算工程数量是根据实测横断面采用平均距离断面法，未有效地根据地形变化对数量进行实时交互计算，导致数量与现场实测值有一定差别，尤其在地形起伏变化较大的丘陵地区差别更为显著。基于数字化技术及多专业协同技术形成的三维设计模型，实现了全方位、多角度查看、构件单元快速识别、构件与地形面数据化交互，从而使设计精度更高，提取的数量相对更精确。以某高速铁路工程为例，详细介绍铁路路基三维信息模型算量方法在铁路正向设计中的应用，将传统二维设计算量与断面法和基于数字化技术的三维信息提取法算量、网格划分法计算土石方数量做了详细对比并得出具体指标值。通过对比分析，总结铁路路基三维信息模型算量的优劣。与传统二维设计算量相比，基于数字化技术的三维信息提取算量方法具有更高的精度、更快的计算速度和更强的交互性，可以在铁路正向设计中发挥重要作用；提出针对不同类型构件、土石方分别采用信息提取法、网格划分法的一整套路基三维信息模型算量方法，大大提高工程算量精度，计算结果更准确。     

并行网络与数据扩充方法在乘用车异响识别中的应用

针对乘用车车内异响识别研究过程中数据集少且人工诊断法效率低的问题，提出了一种具有高识别准确率的数据扩充方法，并采取卷积神经网络与Transformer编码器栈并行的工作机制获得分类模型。结果表明，当将提取的扩充数据的梅尔倒谱系数特征用作并行网络的输入时，所提出的数据扩充方法可有效提高分类性能，且拟议模型在测试集上可以实现高达98.31%的分类精度。     

轨道交通弹性车轮轮箍承载特性研究

针对轮箍在运用过程中的疲劳失效问题，结合弹性车轮结构特点和承载原理，对轮箍的承载特性及相关影响因素进行系统研究，以提高轮箍的承载强度和弹性车轮运用安全性。为了精确分析弹性车轮轮箍在弹性支撑下的应力特性，基于有限元理论，建立了考虑橡胶块弹性离散支撑的轮箍承载特性参数化计算模型，对不同车轮刚度、轮箍厚度和车轮直径等结构参数下的轮箍应力状态分布、动态变形量、应力幅值等进行了研究。研究结果表明，在车轮运行过程中，轮箍内表面和外表面应力分布均呈“W”形变化趋势，其中内表面以拉应力为主，外表面以压应力为主；随着轮箍厚度、车轮刚度的增大，轮箍承载性能和安全性得到改善；但随着车轮直径的增大，轮箍的承载强度呈降低趋势，因此对于直径较大的弹性车轮应当适当增大车轮刚度及轮箍厚度，以确保轮箍的安全性能。文章的研究方法和结果为弹性车轮结构及性能优化提供了可靠的设计依据，为提高弹性车轮的运用安全可靠性提供了极强的指导作用和参考价值。     

多用途船甲板加装固定橇块单元方案

为满足海洋平台的需求，对多用途船甲板加装固定橇块单元。从安装位置、甲板强度计算、稳性要求、电力负荷要求及防爆要求等方面对加装方案进行全面考虑。该方案不仅可缩短货物的灌装时间，而且可提高船舶的周转率，进一步提升船舶的市场竞争力。     

顶盖激光钎焊焊接过程稳定性影响因素概述

为有效对激光钎焊焊接过程中各项影响因素进行针对性控制，保障焊接过程质量、效率的稳定性。本研究以某车型顶盖激光钎焊为例，通过工艺过程中的优化验证、问题处理的经验积累以及行业中的相关应用实践，从激光钎焊系统和车身精度及匹配控制系统2个方面系统性地对影响焊接过程稳定性因素进行剖析，同时对关联系统分项制定控制措施，形成控制要求，以促进激光钎焊应用过程的稳定性，保证产品质量和生产效率。     

航煤过滤设备性能测试系统水击动态响应及控制分析

在进行航煤过滤设备性能测试时，需快速关闭被测过滤设备下游出口阀门。该过程容易诱发系统水击，引起管道系统动态响应，对设备安全存在较大的隐患。文中基于AutoPipe软件采用瞬态分析与时程分析法计算水击荷载对管道系统的影响及其控制技术分析。研究结果表明：水击工况作用下，一次压力波传递过程中在连续多个弯头处叠加，瞬态压力波动幅度增大；随响应时间增加，频率与幅值降低；水击作用下管道弯头及支管与主管交汇处，动态位移显著，应力集中过大；延长阀门关闭时间，瞬态压力波动幅值显著降低，水击荷载减小。     

铁路勘察数据标准化存储研究与应用

针对铁路勘察信息化、数字化的需要，以及当前多专业协作勘察过程中存在的数据存储标准不统一问题，为规范铁路勘察数据的管理及后续应用，减少因数据标准不统一带来的不同系统之间数据贯通困难，促进系统集成及信息资源共享，根据勘察数据特点，规范了数据分类、格式及编码，建立了结构化数据和非结构化数据的数据库结构。依据计算机存储特点，提出采用关系型数据库存储结构化数据+分布式HDFS存储非结构化数据+空间数据库存储三维空间数据的方案，既保证了不同数据间的分类存储，又实现了底层数据联通。通过研发铁路勘察与选线设计数据管理平台，对勘察数据进行标准化存储和管理，验证了该标准化存储方案，为铁路数字化勘察提供了重要支撑。此外，针对勘察数据标准化存储的未来发展应用，提出利用不断积累的数据，通过大数据分析、数据挖掘、动态感知及人工智能等新技术手段为勘察工作提供更准确的预测和分析，不断提高勘察工作效率和准确性。     

专用道条件下电动公交线路静态无线充电设施布局优化

为了减少电动公交线路静态无线充电设施的布设成本，从而提高时间控制点的有效利用率，提出了考虑时间控制点影响的静态无线充电设施布局优化方法。首先建立电动公交车运行状态表达模型，提出乘客出行时间成本增加量计算方法；随后在总松弛时间、电池剩余电量、准点率的约束下，将每个站点是否布设静态无线充电设施、是否设置为时间控制点以及对应的松弛时间作为优化变量，将充电设施总布设成本与乘客出行时间成本增加量最小以及站点有效利用率最大作为优化目标，建立专用道条件下静态无线充电设施布局优化模型，并采用嵌入随机模拟技术的麻雀搜索优化算法进行求解；最后以一条实际线路为例进行案例分析，并对电池容量、充电功率进行敏感性分析。研究结果表明：在满足不同班次电量需求的前提下，充电设施的总布设成本、乘客出行时间成本增加量随着电池容量或者静态无线充电功率的增加而减少，且充电设施的总布设成本呈阶梯形状变化。     

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...