数智化勘察设计系统铁路行业工程研究中心

数智化勘察设计系统铁路行业工程研究中心(以下简称工程研究中心)依托中铁第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁四院),与武汉大学、中国地质大学(武汉)、中南大学等3家单位共建,于2022年12月30日通过国家铁路局铁路行业科技创新基地的认定。工程研究中心主任郑洪,为铁四院首席信息官、总规划师、国家重点研发计划项目负责人、享受国务院政府特殊津贴专家。研究中心实行理事会领导、技术委员会指导下的主任负责制,下设办公室、研究所、生态发展部。

智能勘察设计软件效率指标测试方法研究——以铁路工程为例

铁路工程勘察设计平台评价方法和评估指标至关重要。传统的软件测试方法多聚焦于功能点测试,流程复杂且效率低下,无法满足智能勘察设计平台全流程效率评估需求。本研究提出的铁路工程勘察设计软件全流程效率指标测试方法,从铁路勘察设计业务流程出发,明确了软件效率测试指标的统一度量标准,实现了软件全流程测试效率提升值的准确计算和测试软件对效率指标贡献程度的确定,构建了勘察设计软件标准化测试流程,并借助实际的测试方案示例,验证了研究成果的可行性。

铁路房建工程数据管控系统软件研发

针对铁路房建工程中存在人工汇总效率低、标准不统一、易出错等问题,开发一套铁路房建工程数据管控系统软件。该系统通过制定房建标准化分类命名及标准化的提资模板,实现数据的批量导入;同时通过输入相关参数,可以自动配置全线房屋并汇总房屋相关需求数据,各专业可以通过该系统开展具体的设计并将设计数据汇总至系统中,形成房建数据湖,并利用数据湖生成各专业的数据统计表格。该系统解决了日常工作中专业间提资数据不完整、不可信、获取慢等问题,并实现设计数据的即时共享,大幅提高设计效率及质量,促进铁路房建工程的数字化转型,有力支持以铁路全专业为主体的协同设计系统的研发。

铁路工程图层标准现状与编制研究

图层为计算机辅助制图文件中相关图形元素数据的一种分类组织结构,是图形元素的元数据。建立完整的铁路工程图层标准可帮助设计人员有效利用、管理和组织设计信息,为图层级协同设计推进提供基础数据来源,促进铁路工程设计数智化转型发展,提高设计效率。本文分析图层在工程设计行业中的重要作用、图层标准国内外发展现状及铁路工程图层发展现状,详细描述铁路工程图层标准编制的目的及意义,明确标准编制的整体思路及编制原则,并阐述图层标准在图层级协同设计、图纸拆分、图形元素管理等场景的应用。

铁路工程地质多源异构数据管理与服务技术研究与应用

铁路工程勘察过程中会产生大量的基础地质数据,如何实现多源异构地质数据重构汇聚、结构化存储管理以及数字化服务是工程勘察数字化转型与协同设计的关键。本文充分融合GIS、BIM、数据湖、微服务等新一代信息技术,研究并设计多源异构地质数据的结构化存储数据结构;同时,基于该套数据结构,研发集地质基础数据库、数据汇聚管理、数据服务于一体的地质数据管理与服务系统。系统具备基础地质信息GIS时空融合可视化与场景配置能力,采用基于gPRC的微服务架构实现点、线状区域的地质信息综合查询统计分析与下载服务、虚拟钻孔图切剖面的自动生成与即时服务、多种GIS与BIM格式的模型适配服务,实现二、三维地质数据及模型数字化集成、一体化存储、精细化管理和即时按需服务,为铁路工程地质数据融合奠定了数据基础。在宜涪(宜昌—涪陵)铁路项目中的应用结果表明,多源异构地质数据通过重构与集成,形成了高实用性、可扩展性及灵活自助数据服务,显著增强了铁路工程勘察设计业务的数字化水平,提升勘察设计的效率和质量,为其他地质信息系统的设计与开发提供参考。

BIM+GIS技术在铁路路基设计及成果交付中的应用研究

铁路路基BIM正向设计是提高设计质量、设计效率,实现铁路工程建设数字化、智能化的核心技术。囿于对不良地质、特殊岩土、环境敏感区域等地理、地质信息场景表达方面的缺失,设计人员无法单纯依靠BIM技术从宏观到微观的多层次、不同颗粒度下对整个路基工点设计方案的合理性进行整体把控。本文以铁路路基为研究对象,研发一种基于自适应导线和特征断面的路基三维建模方法,实现路基结构BIM正向设计;提出数字高程模型分块索引、局部裁剪及构网、预测迭代求交等系列DEM处理方法,实现铁路路基模型与地理场景的深度融合;最后基于路基三维模型完成二维横断面和工程数量等可交付成果的输出。实现BIM+GIS技术在铁路路基三维建模设计及成果交付中的应用,提高路基设计的效率和设计质量,取得良好的效果。

铁路站台雨棚数字化设计方法的探索及实现

传统结构设计过程中,大量信息需要人工分析、加工、传输,易造成设计效率和质量低下问题。近年来随着数字化技术的发展,以数据为核心的结构设计软件成为前沿研究课题。本文结合铁路站台雨棚结构设计工作,探索一套数据驱动的结构设计方法。该方法基于AutoCAD平台,利用ObjectARX自定义实体技术,建立含有数据信息的结构构件图形。通过研究图形与模型数据双向互通关键技术,探索并实现了图模一键更新功能。该方法亦可推广应用于其他类型房屋的结构设计工作。

轨道交通勘察设计专业数字化转型思路

本文从数字化转型的必要性、现状分析以及转型思路等方面进行探讨,以期为轨道交通勘察设计专业的数字化转型提供参考和思路。随着科技的不断发展和社会的不断进步,数字化已经成为各行各业发展的必然趋势。轨道交通勘察设计专业作为建设行业中的重要一环,也需要跟随时代的步伐,进行数字化转型。结合行业现状与专业特点,分析面临的实际挑战与问题,分析轨道交通行业数字化转型的思路和方法,并给出地铁隧道勘察、线路勘察、交通站点设计等相关推荐实施领域。

基于国产GIS+BIM图形引擎的大场景铁路选线系统研发

针对铁路工程大场景选线设计中的地理地质信息即时服务支撑不足与软件平台“卡脖子”等难题,亟需研发具备国产自主可控性的大场景铁路选线系统。首先,结合铁路工程大场景选线设计的工作特点,构建含地理地质环境和选线设计一体化协同业务架构,从系统运行需要具备高扩展、高可用、可弹性伸缩的要求出发,选择并应用Kubernetes+Istio+gRPC微服务系统架构,构建包含数据资源层、基础设施层、数据服务层、核心组件层、应用服务层等基础支撑的技术架构。其次,选用广联达国产BIM几何造型和渲染引擎,并针对铁路线性工程大场景特点突破网格造型轻量化技术和GIS数据融合技术。然后,基于系统架构设计国产图形引擎,研发包含公共能力、地理地质数据动态加载、选线设计工程造价、协同设计等模块的大场景铁路选线系统。最后,系统在长赣、宜涪等约1440 km的铁路选线设计中成功应用,提高线路方案优化决策的质量和效率。系统研发结果表明,大场景铁路选线系统基于自主国产图形引擎,并整合最新的BIM和GIS技术,为用户提供一站式的选线设计服务,系统实现地理地质场景的高效构建及协同选线设计的高效实施,通过在长赣、宜涪等铁路选线设计中应用这些研究成果,进一步验证了其实用性和有效性,这些应用不仅为铁路工程带来了显著的经济效益,还为社会和生态环境带来了积极的影响。

桥梁刚度变化对高速铁路独塔斜拉桥车⁃桥耦合振动的影响分析

以高速铁路独塔斜拉桥为研究对象,建立车-轨-桥耦合系统的空间多体动力学分析模型,开展高速铁路斜拉桥的车-轨-桥耦合振动的仿真分析。通过改变材料弹性模量的方式调整桥塔和主梁刚度,研究桥梁刚度变化对桥梁车-桥-耦合振动的影响规律。研究结果表明,随着桥塔刚度的增大,主梁跨中竖向和塔顶纵向位移响应逐渐减小,其峰值减幅分别为7.57%和10%;随着主梁刚度的减小,主梁跨中竖向位移和塔顶纵向位移峰值呈逐渐递增趋势,主梁刚度变化对车体竖向加速度和Sperling竖向舒适度指标影响相对较大;相比于桥塔刚度的变化,主梁刚度变化对车-桥振动响应的影响更大;整体上,列车运行的安全性和平稳性指标满足规范要求。

城市轨道交通地下区间照明参数化设计方案探讨

讨论城市轨道交通地下区间照明的参数化设计方案,提出通过将地下区间照明的输入资料、设计方案进行参数化。提出城轨地下区间照明的输入资料参数化的思路,讨论区间设备间距的计算方法,分析设计方案的具体参数化计算方法、计算步骤以及能够输出的结果,并研究在输入条件发生不同变化时的快速修改方法。参数化的区间照明设计能够结合输入资料、设计原则快速输出设计成果,实现设计结果的快速校验、统计和修改工作。

基于国产图形平台的桥梁参数化建模研究

为了使BIM技术自主可控,且更好的服务于桥梁工程,本文以国产平台中桥梁结构参数化建模为研究对象,探索桥梁结构参数化驱动要点和建模方法,提出桥梁批量建模的实现方式和流程。同时基于广联达GDMP建模平台,使用C++语言二次开发技术实现了从形成面域到三维实体的拉伸、放样、融合等建模接口方法,构建利用平台代码驱动的参数化系统模型,并借助QT框架研发桥梁参数化设计系统,连通构件的创建、入库、拼装等全套流程,实现桥梁结构三维参数化建模,验证该技术的可行性和适用性。

勘察报告表格和文本信息提取算法研究

当前,勘察报告作为重要的工程设计依据,其中有大量表格和文本信息未被有效识别利用,为进一步打通专业软件研发的数据壁垒,有效识别和提取勘察报告信息迫在眉睫。针对该现状,本文设计Word表格及文本信息提取算法,并提出信息提取、显示和利用的一整套解决方案。基于文件读写库遍历Word表格,计算每个单元格的行列合并数,进而实现Word表格精准识别至Excel;基于文档自动化技术,记录Word表格范围,反向搜索获取表格标题。基于栈数据结构和匹配算法,遍历Word段落进行大纲匹配和范围计算,实现Word文本大纲信息识别;通过程序后台模拟复制粘贴操作将数据呈现在软件界面上。引入多线程机制,防止勘察报告信息提取操作阻塞主线程,引入并行分析机制,加速文本分析效率,进而提升软件的综合用户体验。以某一实际工程勘察报告为案例进行分析,验证该算法的适用性和准确性。

隧道洞口知识图谱构建方法及应用研究

铁路隧道洞口设计需要综合考虑多种因素的影响,传统的设计图纸资料存储难以满足隧道工程信息化发展的需求。本文提出隧道洞口设计案例和设计规范知识图谱构建方法,可对隧道洞口设计知识进行可视化管理和智能化查询。首先,结合隧道洞口设计经验,系统分析隧道洞口设计影响因素;分别定义隧道洞口影响因素和设计规范上下位关系,按照知识图谱三元组规则,建立隧道洞口设计案例和设计规范知识图谱模式层;在此基础上,收集大量洞口设计案例和设计规范,按照知识图谱模式层,构建隧道洞口设计案例和设计规范知识图谱。在知识图谱的基础上,搭建隧道洞口智能问答系统,可以进行隧道洞口设计知识的搜索查询和智能问答。最后,通过设计案例证明方法的可行性和通用性。