基于BIM与GIS融合技术的铁路三维电子沙盘系统设计研究

在铁路建设高质量发展的时代,传统的二维设计模式难以满足庞大复杂的空间三维铁路建设设计要求,而代表数字化的BIM技术可以在技术上极大地弥补传统设计建设方式的不足。为更好地开展杭温铁路施工建造和运营维护,本文对杭温铁路三维电子沙盘系统的总体结构进行了设计并对其功能进行了预期。该系统可充分发挥BIM技术的优势,结合GIS技术创建杭温铁路信息模型,开展杭温铁路三维电子沙盘应用,了解杭温铁路设计信息获取问题、掌握施工情况,并为杭温铁路特点与特色展示提供智能化平台。

基于数字孪生的客站安全态势推演技术研究

为实现铁路客站实时掌握安全变化趋势,将数字孪生技术引入客站安全管理领域。通过设计客站安全态势推演框架,构建客站安全觉察、理解、预测的安全态势感知模型和安全结果的推演4层体系;设计基于数字孪生的客站安全态势推演框架;根据旅客乘车流程为主线,抽取日常与突发事件时,客站人员-设备-列车-作业联动行为变化,形成客站数字孪生协作动行为模型,镜像反映客站安全态势推演过程;并以客站水灾事件为典型案例,细化态势推演协作动行为具体内容。研究结果表明:从外观保真性、数据采集准确性、过程模拟忠诚度3个孪生指标,验证清河站数字孪生技术在客站安全态势推演中的有效性。研究结果可为客站安全管理提供强有力的技术支撑。

基于多源影音数据融合的铁路工程调度指挥平台关键技术研究及应用——以广州白云站工程为例

为解决铁路行业工程建设阶段现场资源调度难、生产情况实时把控难,以及紧急事件应变处置难等问题,提升施工各参与方对铁路工程施工现场情况的掌控分析和紧急情况的应急决策能力。以广州白云站铁路工程项目为实际背景,通过对项目管理各方实际调度需求的梳理分析和施工建设管理过程中涉及的多源影音数据归纳管理,研究私有云+公用端模式的多层架构体系(MVC)、5G技术、数据融合、BIM+GIS、全IP网络结构等关键技术以及安全传输协议,结合多源影音数据融合与分析算法,研发涵盖“基础数据管理、即时通讯、预警分析、指挥调度以及调度移动端APP”等功能模块的铁路工程多源影音融合指挥调度平台。平台将施工现场的物联设施、监控设备、通讯工具等多源时效数据交互应用,实现高效管理与资源调度、现场即时管控与多方面综合考量、快速分析与应急决策的铁路工程项目调度指挥信息化、数字化管理。平台在白云站建设过程中示范应用,为白云站工程调度效率提升30%,减少25%的安全事故,取得良好的经济效益和社会效益。

基于违禁品检测和人脸表情识别的铁路客运站安检风险评估技术研究

随着我国高速铁路的快速发展和客流量日益增长,铁路客运安全风险事件发生的概率逐年升高,仅靠安检值机人员辨识风险已无法满足需求。为了更好地评估车站安全风险,降低车站安全评估对人力的依赖,提出基于深度学习的旅客及物品安检风险评估机制。首先采用训练好的YOLOv5s模型对安检X光照片中的违禁品进行检测;其次使用训练好的ResNet50模型对车站安检机出口的人脸表情进行识别;最后建立了违禁品检测和人脸表情识别相结合的旅客及其所携物品风险评估机制。仿真结果表明,所采用的方法可以较准确地检测和识别出违禁品以及人脸表情,所提出的风险评估机制降低了安检过程对人力的依赖,可以帮助车站工作人员预防安检风险。

高速铁路技术改造与大修整治项目精细化管理与辅助决策关键技术研究

为建立高效精细的高速铁路技术改造与大修整治服务体系,针对运营期高速铁路技术改造与大修整治项目计划系统的应用现状,紧密结合高速铁路技术改造与大修整治项目精细化管理与辅助决策需求,提出系统优化总体框架及关键技术。以技术改造与大修整治关键信息提取为基础,构建技术改造与大修整治知识库,打通设备数据链条;优化设计立项管理与审批流程,实现审批流程可回转、全程消息通知及自定义配置;结合时空关联技术手段支持技术改造与大修整治设备全过程查看,构建辅助决策模型开展立项冲突检测及预算估算。分析立项管理优化应用实例、技改大修设备时空关联应用实例和立项冲突检测应用实例,为开展高速铁路技术改造与大修整治精细化管理与辅助决策提供技术支撑。

基于虚实结合的铁路入侵检测监测系统测试技术及平台研究

随着智能铁路、数字铁路的发展和技防手段在铁路入侵检测监测中的应用,对依托各种智能识别技术建设的入侵检测监测系统的测试成为亟待解决的问题。既有的依托物理实际测试环境的硬件在环测试已无法满足测试需求,需要研发虚实结合的测试技术和平台,以满足新一代信息技术赋能下的列车运行环境安全检测监测系统测试需求。为此,对基于虚实结合的铁路入侵检测监测系统的测试场景构建、测试方法、测试关键技术等进行研究,对测试平台的架构、功能进行设计,为铁路入侵检测监测相关系统的测试提供平台和技术支撑,为新技术、新产品、新装备的研发提供试验环境,助力智能检测监测技术、设备和系统的落地应用。

基于BIM+GIS的铁路三维信息实景化技术研究

BIM+GIS技术可用于铁路环境的模拟分析,目前在BIM模型信息的语义场景转化方面的扩展尚显不足,造成部分BIM模型转化后信息冗余或缺失的现象。针对此问题,提出一种坐标转换方法,将铁路BIM模型相对坐标转化为GIS地理坐标,并设计了一种考虑铁路场景复杂度的三维模型与GIS地形匹配方法,以实现铁路BIM模型在不同三维场景下的精确匹配,基于构建的对象重要性评价模型,实现了符号化三维铁路场景多尺度表达,该方法有效解决模型漂浮或模型淹没等问题,满足大比例尺下探析三维场景要素和目视精确定位的场景需求,同时兼顾铁路BIM模型轻量化按需加载的应用要求。研究成果解决了铁路BIM模型与三维GIS地理场景精确匹配与表达的技术难题,具有较高的理论意义和工程实践价值。

边缘计算在高速铁路周界入侵监测中的应用研究

为解决高速铁路线路周界的安(全)防(护)问题,提高对入侵目标的识别精度,保障高速铁路的运行环境不受外部因素干扰,文章结合现有铁路周界入侵监测技术的应用现状及发展趋势,提出边缘计算与视频监控相结合的方法。通过边缘计算提升轨旁视频监控的智能化程度,为线路周界入侵监测提供更加可靠、高效、智能的解决方案,满足智能铁路时代下的高速铁路业务发展需求。

雅万高铁动车组车载数据实时传输关键技术及应用研究

针对雅加达—万隆高速铁路(简称:雅万高铁)的车载数据尚未实现实时传输和应用,不利于开展动车组故障诊断及分析的情况,文章基于KCIC400AF型动车组车载无线传输装置的工作原理,设计了车载数据实时传输架构。通过采用车地无线传输安全机制、分布式大数据实时处理和分级多维监控等关键技术,实现动车组车载数据的实时传输,满足安全性与可靠性要求;根据动车组运用维修业务场景,分析车载数据在实时监控与故障处置、参数关联与运营维护决策等方面的应用,提高雅万高铁运营安全保障能力。

基于数字信封的铁路电子公文交换系统的研究与实现

随着铁路信息化的不断发展,铁路企业都建立了各自的电子公文系统,用于内部公文的批示和流转,但铁路企业间及上下级企业间仍然缺乏安全有效的公文交换方式和手段。文章基于数字信封加密传输技术,设计了铁路电子公文交换系统,阐述了其系统的架构、功能和关键技术。试用表明,该系统的应用可有效提高铁路企业间的公文交换效率,降低信息泄露风险,具有一定的推广价值。

新型客运枢纽智能建造技术研究与实践

在新型客运枢纽建设中,通过贯彻管理标准化、建设一体化、数据协同化的管理模式,利用信息化技术搭建数字化管控平台,实现多层级、多维度、全过程的数据互联。同时,在BIM深化仿真应用、BIM+三维扫描技术、智能化装备施工、智能化原材加工等领域进行深入探索,建立以BIM为基础、智能建造为手段的客运枢纽管理体系,为全面实现高效、智能、绿色、低碳等管理目标奠定了坚实的基础。该研究与应用实践可为类似新型客运枢纽的智能化建设提供参考。

基于集中部署的铁路货运电子商务系统(95306)应用设计及关键技术研究

在分析原铁路货运电子商务系统技术构架和服务功能等不足的基础上,提出采用集中式部署架构,依托云原生、微服务技术体系进行新版铁路货运电子商务系统(95306)构建的思路,研发建设铁路货运领域的大型综合服务应用。设计提出了货运95306系统的部署架构、双活方案、总体结构、技术结构、网络结构,对系统使用的集中部署、云计算、微服务、大数据、电子签名等关键技术进行分析,对系统所实现的业务创新和服务功能进行说明,对系统取得的建设应用效果进行总结。货运95306系统于2021年底完成全路推广实施,实现了客户全流程业务不见面办理,在提升客户服务质量、降低社会物流成本、提升95306品牌价值等方面具有重要意义。

国铁通用物资采购平台高并发访问关键技术研究

国铁通用物资采购平台(简称:国铁商城)面向中国国家铁路集团有限公司及所属单位基层机构,用户量大且易集中在特定时间段访问,并发采购量大,随着业务不断扩展,高并发访问压力越来越大。文章分析国铁商城的高并发需求,详细阐述微服务架构、多级缓存、Kubernetes、对象存储等关键技术,介绍解决高并发访问的技术思路,为提升国铁商城性能,改善用户体验提供技术支持。

基于云计算的中国铁路国际联运数据交换方案研究

为解决中国铁路在国际联运中存在的数据更新不及时、数据共享性较差等问题,首先通过对中国铁路国际联运现状进行分析描述,并选取中欧班列为例,对班列通关现状进行定量分析,指出铁路国际联运中存在的问题。根据云计算的特点,对数据交换平台进行部署,设计一种基于云计算的数据交换平台架构,在现有报文数据交换流程的基础上,对云环境下的数据交换流程进行设计和梳理,进而得出可行的数据交换方案,最后规范了数据交换平台的编码标准和报文标准。以案例验证了该平台可实现不同业务系统间数据有效互通,提高了铁路联运数据的共享性和同步性。

基于迁移学习的轨道交通特殊OD客流预测研究

客流预测一直是轨道交通运营公司关注的重点,由于受到运输能力的限制等因素影响,部分OD的实际客流数据与真实需求有偏差,出现异常或者样本缺失,从而造成总体样本量偏小,直接采用这些样本进行预测会明显影响预测精度,但通过还原样本值增加样本量难度太大。根据上述特点选择基于实例的迁移学习,先确定源域的对象和范围,从源域中选择合适的样本补充到总体样本中,共同组成最终的训练样本数据集,完成迁移学习。同时选择改进的Boost算法,通过误差调整样本权重,不断迭代,得到最终的预测模型。结果表明:基于实例的迁移学习结合改进Boost算法的预测精度要好于传统集成学习、ARIMA模型、多元回归模型,为轨道交通运营公司对特定OD的客流预测提供新的有益尝试。

高速铁路列车运行图一体化自动编制方法研究

高速铁路列车运行图编制不仅要在图面上生成列车运行线,还要考虑客运需求、车底交路运用、车站股道运用等问题,影响因素众多,且各影响因素相关性较强,因而我国高速铁路列车运行图一直以来都采用人工铺画方式,缺少计算机一体化自动编制方法。为进一步提高高速铁路运行图编制效率,在借鉴人工编图经验的基础上,提出基于车底交路方案、列车结构方案及调整策略的高速铁路列车运行图一体化自动编制流程,同时生成列车时刻表、车底交路方案、车站股道运用方案。针对不易处理的列车运行图结构优化问题,设计微观站场进路占用策略与运行图优化编制模型,并以京沪高速铁路为例进行验证,用时48 h重新铺画运行图,各项指标与真实运行图相近,大幅减少了现有运行图编制模式对人力物力的消耗,为高速铁路列车运行图编制提供一种自动化的理论与技术支撑。

铁路智能客站数字孪生模型研究

铁路智能客站数字孪生模型是智能客站的重要组成部分,对于客运组织方案、设备配置及布局优化、安全应急等仿真具有重要意义。研究提出智能客站数字孪生五维模型,给出客站物理实体、客站数字孪生体、客站虚实连接、客站孪生数据、客站孪生体服务的内涵;设计客站孪生体服务的具体内容,包括可视化调度指挥、可视化监控运维等车站可视化服务,以及客运组织方案仿真、设备配置及布局优化模拟、安全应急仿真、环境舒适度调控仿真等模拟仿真服务;研究客站数字孪生体虚拟静模型与动行为模型建模关键技术。构建清河站数字孪生体并开展试验,验证可视化调度指挥、设备虚拟巡检、车站安全应急仿真等功能,实现清河站通过数字孪生体全面掌控车站状况。

考虑不同折返方式的城际铁路车站通过能力利用研究

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”2类,将一组连续的“走行—停留—走行”过程抽象为一个“作业序列”,采用“作业序列”这一概念对列车站前折返或站后折返作业过程进行描述。基于车站通过能力计算的图解法原理,构建城际铁路车站通过能力利用分析模型,对车站作业计划进行压缩,模型求得的最优解表示当前数量列车作业占用车站设备时间最小的方案,将求得的最小占用时间与实际运营时间作比较计算车站通过能力利用率。考虑不同折返列车组合和不同车站间隔时间,设计实验识别车站能力瓶颈所在位置。案例分析结果表明,按照现行车站间隔时间标准,当折返列车只采用站前折返方式时,站前折返列车上升至占全部接发列车数量的48.5%时,车站能力瓶颈将由道岔组转移至到发线;当折返列车同时采用站前折返和站后折返方式时,保持折返列车数量不变,站后折返列车上升至占折返列车总数的50%时,车站能力瓶颈将由到发线转移至站后折返线。上述研究结果可为具备折返条件的车站在站场布局、折返设备布置及折返方式选择等方面提供参考依据。

京津冀地区城际铁路与城市轨道交通票务互联互通方案研究

随着京津冀区域一体化发展的推进,建设互联互通的综合交通网络成为促进京津冀协调发展的重要举措,对于城际铁路与城市轨道交通互联互通的要求更加迫切。然而,城际铁路与城市轨道交通目前仍处于相互独立运营的状态,运营组织形式、售检票系统制式、票务管理机制均不同,尤其在票务方面,由于票制种类繁多,导致乘客在跨区域出行时需持多种票卡,造成极大不便。为解决上述问题,文章在阐述京津冀地区轨道交通票务管理概况的基础上,分析城际铁路与城市轨道交通票务互联互通的难点及实现形式,并以北京城际铁路联络线与新城联络线(市郊铁路S6线)票务互通为例,提出京津冀地区城际铁路与城市轨道交通票务互联互通的方案与建议,以期为类似项目提供参考和借鉴。

基于逐级映射的铁路工程自动验工计价方法研究

针对铁路工程验工计价业务模式存在的依赖业务人员能力、效率低下、数据难共享、机制不透明等问题,提出一种基于逐级映射的铁路工程自动验工计价方法,即通过WBS、EBS、Qlist数据进行层级编码并添加节点层级,形成验工计价数据模板;同时建立各数据模板间的基础映射关系,支持用检验批结果驱动基础映射关系自动归集验工计价数量;经过线上业务协同流程,可以实现一键式验工计价。在实际铁路建设项目中应用后,方法的可行性、可靠性、简易性得到验证,提升业务效率,计价过程支持追溯,提升了计价工作透光度。