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数字孪生驱动的桥梁智能建造方法

遥感学报 2024年第5期28卷 1340-1349页

作者：朱军朱庆祝兵王波梁策西南交通大学地球科学与工程学院成都611756 西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁大桥科学研究院有限公司武汉430034 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

智能化是桥梁建设的重要方向,数字孪生是实现桥梁智能建造的有效途径。数字孪生将现实环境中桥梁的结构、状态和行为等映射到虚拟环境,为透彻理解和精准控制桥梁建造过程提供新手段。本文首先分析了桥梁及其环境高精度数字孪生与桥梁智... 详细信息

智能化是桥梁建设的重要方向,数字孪生是实现桥梁智能建造的有效途径。数字孪生将现实环境中桥梁的结构、状态和行为等映射到虚拟环境,为透彻理解和精准控制桥梁建造过程提供新手段。本文首先分析了桥梁及其环境高精度数字孪生与桥梁智能建造背景及发展趋势,然后提出了桥梁建造全过程数字孪生构建方法,探讨了空天地一体化监测数据关联融合、数字孪生场景智能构建与增强可视化、过程动态仿真与智能预测等关键技术,最后以复杂艰险山区大型桥梁建造为例开展案例应用分析,本文方法可望为复杂环境大型桥梁工程智能建造提供有效的理论指导和关键技术支撑。

关键词：遥感虚拟地理环境桥梁智能建造数字孪生仿真预测智能建模

铁路集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 82-93页

作者：韩涛魏玉光王怀相夏阳罗莹北京交通大学交通运输学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所北京100081

铁路集装箱客运化系统对于改善我国铁路集装箱运输效率和提升铁路在高附加值货物运输市场的竞争力具有重要意义。在客运化系统中,集装箱班列的停站方案与运行图是班列运输组织计划的核心内容,前者确定各班列的停站模式,后者确定班列在... 详细信息

铁路集装箱客运化系统对于改善我国铁路集装箱运输效率和提升铁路在高附加值货物运输市场的竞争力具有重要意义。在客运化系统中,集装箱班列的停站方案与运行图是班列运输组织计划的核心内容,前者确定各班列的停站模式,后者确定班列在各车站的出发与到达时间,二者之间相互影响,共同决定服务质量。因此,为提升运输组织计划编制效率,有必要在基于铁路通道的运营环境下,研究考虑不同运行区段的集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化问题。在满足箱流需求与符合列车运力的前提下,考虑具体的集装箱至列车的分配,将列车停站方案约束嵌入到列车运行图编制过程中,一方面使得停站方案与箱流分配方案相协调,另一方面保证列车在站停留时间能满足集装箱装卸作业的要求。以总列车停站时间最小为目标,综合考虑货物运到期限、车站到发线资源的分配、列车追踪间隔时间以及列车停站时间等约束,构建混合整数线性规划模型,并借助优化求解器CPLEX对模型进行求解。以实际中欧班列通道为案例进行实证分析,验证提出方法的有效性。实验结果表明,客运化系统能够充分发挥网络运输的优势,在仅牺牲部分列车能力利用率的前提下,具有列车开行频率高、运输集装箱数量多以及运到期限短的优点。

关键词：铁路集装箱运输客运化模式列车停站方案列车运行图中欧班列

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数字孪生技术在智能车站领域应用展望

铁道运输与经济 2024年

作者：刘亿栾中李平封博卿李聪旭王虎中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所中国铁道科学研究院集团有限公司综合交通大数据应用技术国家工程实验室中国铁道科学研究院集团有限公司科技和信息化部(总工室)

为推动数字孪生技术与铁路领域深度融合，在阐述数字孪生铁路现状及需求分析的基础上，分析数字孪生客运车站总体架构，分别从车站物理要素多维度分解及要素编码设计、“表征模型+机理模型”多粒度虚拟模型构建、多源多模态时空信息组... 详细信息

为推动数字孪生技术与铁路领域深度融合，在阐述数字孪生铁路现状及需求分析的基础上，分析数字孪生客运车站总体架构，分别从车站物理要素多维度分解及要素编码设计、“表征模型+机理模型”多粒度虚拟模型构建、多源多模态时空信息组织管理、一体化孪生平台构建4个维度入手，详细介绍数字孪生车站系统构建过程，选取基础信息管理、车站安全管控、智能综合调度、设备状态监测以及全生命周期管理5个典型场景进行数字孪生系统应用展望，利用虚实交互、双向映射、实时连接等关键途径实现客运车站全息表达，实现车站风险隐患管控、有效提高车站旅服能力，为物理车站增加或扩展新的能力。

关键词：数字孪生技术数字孪生铁路铁路智能化智能车站全生命周期管理

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 32-42页

作者：刘江张楚蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京100044 北京交通大学北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 智慧高铁系统前沿科学中心北京100044

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球... 详细信息

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

关键词：智能交通伪距欺骗检测样本增强列车定位全球导航卫星系统生成式对抗网络

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铁路货运价格应用设计研究

铁道运输与经济 2024年

作者：黄永亮中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

随着铁路货运价格市场化改革的不断深入，铁路局集团公司越来越多的利用价格策略来提升在货运市场的竞争力，面对全路提出的大量价格策略项目申请，对铁路货运价格智能化管理提出更高要求。新版铁路95306构建的铁路货运PaaS平台，为铁... 详细信息

随着铁路货运价格市场化改革的不断深入，铁路局集团公司越来越多的利用价格策略来提升在货运市场的竞争力，面对全路提出的大量价格策略项目申请，对铁路货运价格智能化管理提出更高要求。新版铁路95306构建的铁路货运PaaS平台，为铁路货运价格应用的智能化提供了技术底座，在此基础上设计了铁路货运价格应用。在阐述系统总体架构设计的基础上，从市场价格管理、收付费管理、价格策略流程管理、价格策略分析、配置管理等方面进行功能设计。从构建全路一体的价格决策管理体系、基于规则的权限配置管理、基于生效日期的数据发布等方面探讨铁路货运价格应用的关键技术。铁路货运价格应用实现对价格策略的全生命周期管理，通过对价格策略的实施效果监控来对价格策略进行及时调整，使得价格策略的管理更加规范，有力提升了价格管理水平。

关键词：铁路95306 货运PaaS平台价格策略流程设计全生命周期权限管理数据发布

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智能高铁R-MaaS平台构造及关键技术

中国铁路 2024年第07期 145-155页

作者：单杏花翁湦元朱建军赵楠中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

随着现代综合交通运输体系的发展，发展旅客联程运输成为推动运输服务高质量发展的有效途径，铁路发挥自身优势开展以铁路为骨干的旅客联程服务，建设铁路旅客联程联运一体化服务平台（R-MaaS）。提出R-MaaS的定义、目标与内涵，对R-Maa... 详细信息

随着现代综合交通运输体系的发展，发展旅客联程运输成为推动运输服务高质量发展的有效途径，铁路发挥自身优势开展以铁路为骨干的旅客联程服务，建设铁路旅客联程联运一体化服务平台（R-MaaS）。提出R-MaaS的定义、目标与内涵，对R-MaaS平台总体架构和关键技术进行设计，提出“纵向分层+横向模块化”平台总体架构，并在数据融合、联运订单结构设计、票务流程设计、对账结算等方面开展详细设计，支撑实现跨行业跨系统票务服务融合，为用户提供一体化联运票务服务，为推动“一次购票、一次支付、一证（码）通行”提供有力支撑；通过R-MaaS工程应用实践案例，分析总结R-MaaS应用效果。铁路将以此为基础发挥引领示范作用，助力我国旅客联程运输发展。

关键词：旅客运输智能高铁联程联运 R-MaaS 一体化联运票务服务

高速铁路路基填料智能振动压实系统研制与试验研究

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铁道学报 2024年第6期46卷 138-147页

作者：谢康陈晓斌肖宪普李泰灃张千里尧俊凯中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

针对现有振动压实设备的局限性,研制一种振动参数调节广、能够实时监测填料干密度的室内智能振动压实设备,并进一步量化评估填料压实状态动刚度和强度的新指标。基于振动理论,揭示室内振动压实设备稳定工作机制,提出振动参数动态优化方... 详细信息

针对现有振动压实设备的局限性,研制一种振动参数调节广、能够实时监测填料干密度的室内智能振动压实设备,并进一步量化评估填料压实状态动刚度和强度的新指标。基于振动理论,揭示室内振动压实设备稳定工作机制,提出振动参数动态优化方法,基于表面沉降理论提出干密度实时计算方法,结合压密曲线建立压实性能评估方法,分别从滞后角修正刚度理论和相似修正强度理论,提出刚度和强度等力学指标对压实状态进行综合评估方法;研发室内振动压实系统以及数据采集分析软件,分析系统部件的工作性能和指标的测试计算方法;最后,开展室内振动压实试验。研究结果发现,增大容器直径和设备自重可显著提高填料干密度;当系统处于共振频率下,填料动刚度减小,承载能力增大;基于振动参数动态优化方法,能够有效减少30%振动能量输出,进一步提高压实效率,减少压实器械磨损及颗粒破碎。研究成果有助于加深对振动压实成型机理的分析,为振动压实试验方法在高速铁路路基建设中推广应用提供理论基础。

关键词：高速铁路路基振动压实振动理论参数优化表面沉降法压实状态

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

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铁道运输与经济 2024年第7期46卷 106-114,131页

作者：史维峰张万鹏陈中雷包云中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司北京经纬信息技术有限公司北京100081

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... 详细信息

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。

关键词：铁路入侵检测监测虚实结合场景驱动测试平台

铁路工程多源异构绿色性能数据采集与管理关键技术研究

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铁道标准设计 2024年

作者：吕向茹李慧刘北胜王超尹逊霄朱甄萌中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所石家庄铁道大学

针对铁路工程绿色性能数据孤立分散、多源异构、难以高效采集和利用等问题开展研究，基于铁路绿色性能元数据和数据交换模式构建可灵活扩展的铁路绿色性能数据库，并提出基于字段相似度匹配的BIM模型数据提取技术方案和基于光学字符识... 详细信息

针对铁路工程绿色性能数据孤立分散、多源异构、难以高效采集和利用等问题开展研究，基于铁路绿色性能元数据和数据交换模式构建可灵活扩展的铁路绿色性能数据库，并提出基于字段相似度匹配的BIM模型数据提取技术方案和基于光学字符识别的非结构化文档内容提取技术方案。在此基础上搭建铁路工程绿色性能数据采集系统，实现了铁路工程绿色性能数据的高效采集。同时开展绿色性能数据应用研究，在绿色要素管理、碳排放核算以及绿色设计评价3个应用场景中开展实践。在绿色要素管理应用中，基于绿色性能数据梳理出工程要素155条、性能要素162条、资源环境要素180条，涵盖27个专业，形成了铁路绿色要素耦合关系网络；在碳排放核算应用中，从BIM模型中提取出的工程量数据并与铁路工程定额匹配，获得材料、人工和机械设备的用量，实现基于BIM模型的碳排放量计算；在绿色设计评价应用中，根据铁路工程绿色设计评价指标体系，对设计文件数据进行识别和提取，再利用层次分析法进行计算，最终得到铁路工程项目绿色设计评价结果。实践结果表明，绿色性能数据采集系统可实现绿色性能数据的高效、灵活采集，能够为铁路绿色低碳相关应用提供有效数据支撑。

关键词：铁路工程绿色性能数据采集数据管理元数据 Schema BIM