铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计要素系统研究

为解决在二维矢量图中进行铁路选线设计工作时缺乏立体感、不直观的问题，基于SuperMap iObjects. Net GIS组件，采用组件式开发技术研制了铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计优化系统。围绕该系统的设计思路，详细介绍了系统的架构、数据库、功能及界面设计；围绕系统开发关键技术，分别阐述了三维场景中线路方案显示及参数化交互技术、基于最小影响域的线路平纵断面及三维中心线自动更新方法、系统与CAD动态联动实现原理、基于WebService的三维地形模型高程计算、GIS三维模型快速生成方法。该系统综合运用了BIM与GIS技术，采用航测影像、卫星影像、激光雷达点云等多种数据源对铁路沿线及周边的三维大场景进行构建，通过系统研发的各个功能模块能在构建的三维大场景中开展线路虚拟踏勘、专业调查、二三维联动设计、GIS三维模型快速布设、成果展示汇报等工作。系统的应用可以满足铁路设计人员三维选线设计的基本需求，能够进一步提高铁路选线设计效率。     

车载自组织网络下基于区块链与量子密钥的组密钥分发方案

为提高车载自组织网络（VANET）的通信效率和安全性，提出了一种基于区块链与量子密钥的匿名身份认证与组密钥分发方案。利用车端随机数与云端随机数共同生成车辆匿名凭证，实现路端对车辆身份认证过程中的隐私保护；使用区块链进行组密钥的安全下发，降低量子密服平台的计算开销，实现车辆身份的撤销与追溯；提出了两段式组密钥生成方式，保证不同场景下组密钥分发的安全性与高效率，同时实现了前向安全与后向安全。信令开销与计算开销分析结果表明，该方案信令开销减少近50%，组密钥分发过程中车端计算开销减少44%，路端计算开销约为对比方案的20%。形式化安全分析结果证明了该方案的安全性和可行性。     

基于压实实时监测的高填方基础薄弱区快速识别研究

高填方路基基础薄弱区域的存在不利于其工后沉降控制。通常采用的事后试验检测不仅无法在事中及时发现薄弱区域反馈施工，且难以实现作业区全域检测。基于智能碾压技术的压路机车载压实监测指标能够表征一定影响深度范围内的基础承载能力，为填筑过程中实时、连续检测高填方基础薄弱区提供了可能。基于此，考虑快速傅里叶变换(FFT)对碾压振动加速度信号进行频谱分析时存在的栅栏效应与频谱泄露现象，提出了基于四项三阶Nuttall窗的改进FFT计算压实监测值的方法；通过现场试验建立了压实监测值与高填方基础回弹模量的关系模型；给出了利用碾压过程中实时采集的压实监测指标进行全工作面快速基础薄弱区域识别的标准与方法。在土石混填高填方路基上的实例应用结果表明：改进FFT方法可抑制频谱泄露与栅栏效应，其计算的压实监测值与基础回弹模量具有强相关性，拟合系数R²为0.881 1;提出的薄弱区域快速识别方法能够以较小的误差有效识别薄弱区域。所提方法为高填方基础薄弱区的连续、无损、快速识别提供了有效途径，有助于控制高填方工后沉降，确保公路运行安全。     

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。