高速鐵路智能建造導(dǎo)論緒論第一章目錄高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境高速鐵路智能建造發(fā)展123高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1國(guó)外高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展高速鐵路定義：設(shè)計(jì)速度250km/h（含預(yù)留）及以上、運(yùn)行動(dòng)車組列車、初期運(yùn)營(yíng)速度不小于200km/h的客運(yùn)專線鐵路。1964年，日本建成東京至大阪間的東海道新干線，專門行駛旅客列車，最高行車速度達(dá)到每小時(shí)210km，突破了保持多年的鐵路運(yùn)行速度的世界紀(jì)錄，開(kāi)啟了世界高速鐵路發(fā)展的新時(shí)代。1981年，法國(guó)東南線開(kāi)通，隨后德國(guó)、西班牙、意大利、中國(guó)等國(guó)家也陸續(xù)開(kāi)通了高速鐵路。2007年4月3日，法國(guó)高速列車TGV在巴黎-斯特拉斯堡東線上創(chuàng)造了世界輪軌列車試驗(yàn)最快紀(jì)錄，運(yùn)行速度達(dá)到了574.8km/h。目前，世界高速鐵路商業(yè)旅行速度350km/h的最高紀(jì)錄，由我國(guó)保持。2023年10月初，全世界在運(yùn)營(yíng)的高速鐵路總里程達(dá)到了59498km，在建的高速鐵路總里程也高達(dá)19927km。至2023年底，我國(guó)運(yùn)營(yíng)的高速鐵路總里程達(dá)到4.5萬(wàn)公里，占世界高速鐵路運(yùn)營(yíng)總里程的約70%。2023年10月初的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全世界高速鐵路交通總客運(yùn)量為7789億人次/km，其中我國(guó)2021年全年總客運(yùn)量為6064億人次/km，占全世界總客運(yùn)量的77.9%。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.1國(guó)外鐵路數(shù)字化發(fā)展情況歐洲RailRoute2050戰(zhàn)略規(guī)劃歐洲鐵路研究咨詢委員會(huì)（ERRAC）同步制定了《RailRoute2050》戰(zhàn)略規(guī)劃，在智能移動(dòng)、能源與環(huán)境、安全、認(rèn)證、競(jìng)爭(zhēng)力和使能技術(shù)、戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施等7個(gè)方面，提出了一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力、高資源效率、面向智能化的2050年鐵路系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)圖。Shift2Rail科技創(chuàng)新戰(zhàn)略歐盟在2013年提出以市場(chǎng)為導(dǎo)向的Shif2Rail科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。Shift2Rail實(shí)施周期為2014-2020年，重點(diǎn)關(guān)注生命周期成本降低、路網(wǎng)容量增強(qiáng)、服務(wù)可靠性與準(zhǔn)時(shí)性提高，最終實(shí)現(xiàn)歐洲鐵路一體化、增強(qiáng)歐洲鐵路的吸引力及競(jìng)爭(zhēng)力、鞏固歐洲鐵路在全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位等目標(biāo)。德國(guó)2016年德鐵與德國(guó)聯(lián)邦交通部、德國(guó)鐵路工業(yè)聯(lián)合會(huì)聯(lián)合簽署合作協(xié)議“鐵路數(shù)字化戰(zhàn)略”（鐵路4.0），初步設(shè)想包括運(yùn)輸4.0、基礎(chǔ)設(shè)施4.0、物流4.0、信號(hào)技術(shù)4.0、工作環(huán)境4.0、生產(chǎn)制造4.0、工作崗位4.0、技術(shù)創(chuàng)新4.0等方面。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.1國(guó)外鐵路數(shù)字化發(fā)展情況歐洲法國(guó)2015年法國(guó)國(guó)家鐵路公司提出數(shù)字化法鐵（DIGITALSNCF）戰(zhàn)略，通過(guò)加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，構(gòu)建連通列車、路網(wǎng)和站房三大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)安全運(yùn)輸、生產(chǎn)效率、能源經(jīng)濟(jì)、工作質(zhì)量等的追求，另一方面滿足旅客對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)率和舒適度的需求。瑞士2017年，瑞士聯(lián)邦鐵路為了發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)潛力，提出瑞士SmartRail4.0戰(zhàn)略，具體戰(zhàn)略目標(biāo)主要包括5個(gè)方面：一是成本方面，每年節(jié)約450MioCHF（百萬(wàn)瑞士法郎），為客戶提供更優(yōu)的價(jià)格和更好的服務(wù)質(zhì)量：二是在能力方面，增加15%~30%的鐵路網(wǎng)容量，為客戶提供緊湊、靈活、互通的服務(wù)；三是在可用性方面，信號(hào)系統(tǒng)性能提升50%，為客戶提供準(zhǔn)時(shí)、不受干擾的行程；四是在安全方面，鐵路運(yùn)營(yíng)故障減少90%，為客戶提供更可靠的安全運(yùn)輸；五是在服務(wù)方面，鐵路企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)互通，為客戶提供更好的在線旅行體驗(yàn)。英國(guó)2018年，英國(guó)鐵路為了布局?jǐn)?shù)字鐵路未來(lái)規(guī)劃，制定了數(shù)字鐵路戰(zhàn)略（DigitalRailwayStrategy），在人才技術(shù)與業(yè)務(wù)能力、列車運(yùn)行控制、自動(dòng)駕駛、交通管理與可靠性、移動(dòng)通信數(shù)據(jù)互聯(lián)、智能基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域布局，提出了數(shù)字化鐵路三階段發(fā)展藍(lán)圖。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.1國(guó)外鐵路數(shù)字化發(fā)展情況日韓澳大利亞日本日本JR東鐵路公司為充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)創(chuàng)新作用，制定了《技術(shù)創(chuàng)新中長(zhǎng)期規(guī)劃》，旨在實(shí)現(xiàn)安全保障、強(qiáng)化服務(wù)和營(yíng)銷、優(yōu)化運(yùn)用維護(hù)、注重能源和環(huán)境等4個(gè)方面的目標(biāo)。韓國(guó)韓國(guó)鐵路重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施BIM技術(shù)應(yīng)用，并構(gòu)建了面向2030年的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施BIM發(fā)展路線圖，將BIM發(fā)展劃分為1.0~5.0五個(gè)階段。澳大利亞鐵路結(jié)合本國(guó)國(guó)情與全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)并充分考慮物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，從材料與制造、運(yùn)行控制與管理、節(jié)能減排等3個(gè)方面制定了近期、中期、遠(yuǎn)期的鐵路創(chuàng)新戰(zhàn)略規(guī)劃。a.近期規(guī)劃（至2020年）：利用新方法、新手段提高鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)水平；基本實(shí)現(xiàn)列車少人駕駛、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化全覆蓋；采用列車智能化駕駛降低能源消耗。b.中期規(guī)劃（至2030年）：重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，利用高性能重載材料，克服鐵路貨運(yùn)物理限制；利用大數(shù)據(jù)、人工智能實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)檢測(cè)與控制；實(shí)現(xiàn)列車先進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車交流牽引及電子電力系統(tǒng)改造。c.遠(yuǎn)期規(guī)劃（至2040年）：實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)與裝備材料輕量化；利用運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的鐵路運(yùn)行與控制；充分實(shí)現(xiàn)可再生能源在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用，降低碳排放量。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.1國(guó)外鐵路數(shù)字化發(fā)展情況北美加拿大加拿大國(guó)家鐵路公司制定了信息化發(fā)展戰(zhàn)略并穩(wěn)步落實(shí)，近期利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)踐。a.精確化運(yùn)輸：為支撐“準(zhǔn)時(shí)制”（JustInTime）運(yùn)輸，建設(shè)了貨運(yùn)服務(wù)可靠性系統(tǒng)（SRS），實(shí)現(xiàn)了訂單、貨票、列車運(yùn)行、場(chǎng)站作業(yè)、車輛配置機(jī)車周轉(zhuǎn)、客戶服務(wù)、貨物聯(lián)運(yùn)、收入管理等所有與鐵路貨物運(yùn)輸相關(guān)業(yè)務(wù)的一體化管理。b.數(shù)字化商務(wù)：建立了標(biāo)準(zhǔn)化客戶服務(wù)流程并通過(guò)電子商務(wù)、電子數(shù)據(jù)交換（EDI）以及客戶服務(wù)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變客戶服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化商務(wù)。c.數(shù)據(jù)城市（DataCity）：基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)前提下，構(gòu)建了DataCity系統(tǒng)以有效地支撐鐵路業(yè)務(wù)分析與決策，為實(shí)現(xiàn)分析決策智能化提供支持。美國(guó)美國(guó)鐵路以貨運(yùn)為主，在預(yù)測(cè)性維護(hù)、客戶服務(wù)等方面進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)的探索。2011年美國(guó)貨運(yùn)鐵路啟動(dòng)了“資產(chǎn)健康戰(zhàn)略計(jì)劃”（AssetHealthStrategicInitiative，AHS），對(duì)各個(gè)鐵路公司分別收集和存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并由此解決行業(yè)內(nèi)最關(guān)鍵的鐵路設(shè)備管理與維護(hù)問(wèn)題。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.2國(guó)外鐵路智能化發(fā)展情況日本日本鐵道技術(shù)綜研所于2000年開(kāi)始著手研究綜合使用信息和通信技術(shù)的鐵路智能交通系統(tǒng)，提出了一個(gè)面向21世紀(jì)的鐵路系統(tǒng)，稱為數(shù)字鐵路（CyberRail）。CyberRail的意圖是提供有效的信息系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)中全面信息的集中功能，使旅客、汽車、火車、公路和軌道可以同雙向的移動(dòng)通信聯(lián)系起來(lái)，在智能的、集成的和聯(lián)運(yùn)的交通系統(tǒng)中協(xié)同工作。CyberRail通過(guò)物理空間向虛擬互聯(lián)信息空間的互聯(lián)，將實(shí)現(xiàn)門到門的跨模式旅客旅行導(dǎo)航為最主要目的之一。其發(fā)展的理念是通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)沒(méi)有客票、沒(méi)有車站、沒(méi)有時(shí)刻表的鐵路業(yè)務(wù)全面轉(zhuǎn)變。CyberRail提供的應(yīng)用服務(wù)可分為以下四大類：①多式聯(lián)運(yùn)旅客輔助服務(wù)；②以需求為導(dǎo)向的列車運(yùn)行服務(wù)；③基于通用平臺(tái)提供鐵路相關(guān)信息發(fā)布和交換服務(wù)；④智能列車控制。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.2國(guó)外鐵路智能化發(fā)展情況美國(guó)美國(guó)的SmartRailroad更加強(qiáng)調(diào)信息在智能鐵路領(lǐng)域發(fā)展的重要性，提出利用更加先進(jìn)完善的信息技術(shù)構(gòu)建鐵路信息網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中各參與方（包括企業(yè)內(nèi)部與合作伙伴）之間的信息互聯(lián)與共享，通過(guò)推動(dòng)鐵路行業(yè)更深層次的智能化發(fā)展，在合理節(jié)約成本的基礎(chǔ)上提高鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率與服務(wù)質(zhì)量。2005年美國(guó)聯(lián)邦鐵路管理管理協(xié)會(huì)（FRA）借鑒美國(guó)軍方NCO戰(zhàn)略，提出的以網(wǎng)絡(luò)為中心的鐵路（Network-centricRailroad）。網(wǎng)絡(luò)為中心的鐵路是綜合集成的體系（SystemsofSystems），通過(guò)29類技術(shù)、程序和系統(tǒng)組成，無(wú)論已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成或正在開(kāi)發(fā)的，都是智能鐵路系統(tǒng)。對(duì)所采用的技術(shù)而言，無(wú)論公路ITS還是大宗運(yùn)輸ITS（包括鐵路），還是航運(yùn)和水運(yùn)ITS，還是管道運(yùn)輸、郵包快遞、執(zhí)法和應(yīng)急處置服務(wù)，采用的基本技術(shù)相同。不同之處在于不同的領(lǐng)域特征和管理要求，而選擇不同的技術(shù)集和實(shí)現(xiàn)方式。智能鐵路系統(tǒng)可以被實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的系統(tǒng)，這時(shí)其能力和效果會(huì)有限制，或作為集成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將產(chǎn)生組合的優(yōu)勢(shì)。FRA指出鐵路產(chǎn)業(yè)非常需要整合的方法，實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)為中心的鐵路。美國(guó)FRA以網(wǎng)絡(luò)為中心的鐵路在實(shí)施過(guò)程中遇到阻礙，真正的困難來(lái)源運(yùn)營(yíng)企業(yè)的各種顧慮，而不是單純的技術(shù)問(wèn)題。IBM公司2009年提出基于智慧的地球戰(zhàn)略的智慧鐵路（SmarterRail）發(fā)展理念。勾畫了智慧鐵路發(fā)展的需要，及應(yīng)具備的三個(gè)關(guān)鍵特性：更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.1.2國(guó)外鐵路智能化發(fā)展情況歐盟歐盟的InteGrail面向的則是歐盟范圍內(nèi)的信息共享與資源一體化，通過(guò)構(gòu)建信息集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其鐵路系統(tǒng)信息高效流通與資源配置優(yōu)化，在此發(fā)展基礎(chǔ)上，歐盟提出了Shift2Rail鐵路科技創(chuàng)新項(xiàng)目，意在通過(guò)刺激和加速市場(chǎng)對(duì)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，消除阻礙歐洲軌道交通發(fā)展的互操作型障礙，從而建成更加安全、高效的歐洲軌道交通一體化體系。2005-2010年歐盟在FP6投資2千萬(wàn)歐元支撐InteGRail（IntelligentIntegrationofRailwaySystems）項(xiàng)目研究。InteGRail項(xiàng)目指出所有的鐵路都有共同的目標(biāo)，在保證安全基礎(chǔ)上，以最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)實(shí)現(xiàn)最大化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)能力、最小化旅客和貨物滯留，最可靠的基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)車車輛。InteGRail的目標(biāo)是：（1）將監(jiān)控和診斷數(shù)據(jù)與其他信息系統(tǒng)整合；（2）按需集成信息；（3）能夠讓既有信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共享。此外，英國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)公司NetworkRail在2007年提出智能基礎(chǔ)設(shè)施（IntelligentInfrastructure）戰(zhàn)略，其目標(biāo)是通過(guò)在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)維過(guò)程中智能的運(yùn)用，減少全生命周期的花費(fèi)、提高可靠性、增強(qiáng)可用性，改變基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)發(fā)現(xiàn)故障修復(fù)的策略，轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)避免，最終達(dá)到通過(guò)設(shè)計(jì)避免。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.2我國(guó)高速鐵路的建造與發(fā)展經(jīng)過(guò)多年的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，中國(guó)構(gòu)建了完備的高速鐵路技術(shù)體系，覆蓋勘察設(shè)計(jì)、工程建造、高速列車、牽引供電、運(yùn)營(yíng)管理、安全保障等各個(gè)方面，總體技術(shù)水平邁入世界先進(jìn)行列，部分領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平，復(fù)興號(hào)高速列車邁出從追趕到領(lǐng)跑的關(guān)鍵一步。（1）安全可靠中國(guó)建設(shè)了穩(wěn)固耐久的路基、橋梁、隧道等高速鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施，制造了安全可靠的高速列車，建立了性能可靠的牽引供電、通信信號(hào)等高速鐵路控制系統(tǒng)。中國(guó)高速鐵路實(shí)行全線封閉管理，具有先進(jìn)的自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和完善的災(zāi)害預(yù)防措施、應(yīng)急救援措施。中國(guó)高速鐵路構(gòu)建了人防、物防、技防“三位一體”安全保障體系，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、北斗衛(wèi)星定位等現(xiàn)代科技手段，提升高鐵設(shè)備監(jiān)測(cè)檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和養(yǎng)護(hù)維修的智能化、科學(xué)化水平。（2）平穩(wěn)舒適中國(guó)自主創(chuàng)新的鋼軌、無(wú)縫線路、無(wú)砟軌道和高速道岔等技術(shù)，保證了高速鐵路線路的高平順性使動(dòng)車組運(yùn)行更加平穩(wěn)安全。中國(guó)高速動(dòng)車組采用了減振性能良好的高速轉(zhuǎn)向架，車廂內(nèi)振動(dòng)小。我國(guó)高速鐵路的建造高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.2我國(guó)高速鐵路的建造與發(fā)展（3）節(jié)能環(huán)保合理選線保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在線路設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用既有交通廊道，減少對(duì)城市的分割和土地占用，對(duì)沿線自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、水源保護(hù)區(qū)等，高鐵線路盡量繞避，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以橋代路節(jié)約土地資源。在有條件、可實(shí)施地段采用了占地少的架橋修建高速鐵路的方案，與6米填高的路基相比，每公里橋梁可節(jié)約土地約55畝。高速鐵路采用電力牽引，消除了油煙、粉塵和其他廢氣對(duì)環(huán)境的影響。高鐵車站大量采用節(jié)能技術(shù)，其墻體、屋頂選用節(jié)能新型材料，照明充分利用自然光并采用高效節(jié)能燈及智能控制新技術(shù)。（4）適用性強(qiáng)中國(guó)高速動(dòng)車組能夠適應(yīng)各種復(fù)雜氣候和環(huán)境，有時(shí)速160公里、200~250公里和300~350公里三種速度等級(jí)；設(shè)有一等、二等、商務(wù)等車廂和適宜長(zhǎng)途旅行的臥鋪動(dòng)車組；適應(yīng)不同運(yùn)輸需求的8輛、16輛和17輛三種固定編組，其中兩列8輛編組動(dòng)車組可重聯(lián)運(yùn)行。中國(guó)高速鐵路采用高密度、公交化的開(kāi)行方式，始發(fā)、運(yùn)行、到達(dá)正點(diǎn)率分別平均達(dá)到99%、98%、97%以上。高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.2我國(guó)高速鐵路的建造與發(fā)展我國(guó)積極的推動(dòng)了鐵路從信息化向智能化的跨越式發(fā)展，并在2000年組建國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心（RITSC），以推動(dòng)和發(fā)展我國(guó)鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)（RITS），主要圍繞“高運(yùn)營(yíng)效率、高運(yùn)輸安全、高品質(zhì)安全”這三大目標(biāo)進(jìn)行智能鐵路智能化技術(shù)與管理系統(tǒng)規(guī)劃與研究，滿足鐵路行業(yè)發(fā)展需求的同時(shí)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展。（1）軌道建造和運(yùn)維全過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化一是數(shù)字化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程和成果的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、協(xié)同和可視化以及智能分析的基礎(chǔ)，同時(shí)為制造、施工和運(yùn)維的數(shù)字化和信息化提供保證。二是數(shù)字化制造和施工。預(yù)制構(gòu)件工廠制造和軌道施工現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)由半機(jī)械化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變的核心是測(cè)量?jī)x器和施工裝備的數(shù)字化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造和施工全過(guò)程的數(shù)字化。三是數(shù)字化運(yùn)維。軌道運(yùn)維需全面實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程的數(shù)字化和數(shù)字化成果管理，含人工巡檢、視頻照片等多源異構(gòu)信息的管理。我國(guó)高速鐵路的進(jìn)一步智能化發(fā)展高速鐵路建造技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)1.2我國(guó)高速鐵路的建造與發(fā)展（2）軌道建造和運(yùn)維全過(guò)程管控實(shí)現(xiàn)信息化信息化主要依托平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合軌道工程建造和運(yùn)維特點(diǎn)，建立四級(jí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)維等各階段的信息化。一是，國(guó)鐵集團(tuán)管理信息平臺(tái)作為一級(jí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)重要和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的信息管控。二是，建設(shè)單位建管信息平臺(tái)作為二級(jí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)軌道工程設(shè)計(jì)、制造、施工建造全過(guò)程質(zhì)量和進(jìn)度信息管控，與一級(jí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息交互。三是，施工單位施工信息平臺(tái)作為三級(jí)平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度、投資、安全等全面精細(xì)的信息管控。四是，鐵路局運(yùn)維信息平臺(tái)作為鐵路局軌道全生命周期運(yùn)營(yíng)維護(hù)平臺(tái)，主要面向鐵路局集團(tuán)公司，實(shí)現(xiàn)軌道運(yùn)維信息化管理，可在建造信息化平臺(tái)的基礎(chǔ)上延伸，形成鐵路全生命周期的運(yùn)維管理平臺(tái)。（3）軌道工程建造運(yùn)維實(shí)現(xiàn)智能化在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上，研究軌道工程智能化實(shí)現(xiàn)手段。一是智能化設(shè)計(jì)。建立既有工程信息、設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)信息、各專業(yè)設(shè)計(jì)和變更方案、工程施工偏差等數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)軌道工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能計(jì)算分析、碰撞檢查和復(fù)核。二是智能化建造和運(yùn)維。分別建立建管和運(yùn)維智能平臺(tái)，研發(fā)系列智能機(jī)械化裝備，實(shí)現(xiàn)軌道預(yù)制構(gòu)件工廠化制造、施工鋪設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全生命周期內(nèi)的信息實(shí)時(shí)傳輸交互、大數(shù)據(jù)分析、診斷評(píng)估、預(yù)警預(yù)報(bào)等。高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.1高速鐵路智能建造需求當(dāng)前，5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、信息物理系統(tǒng)等智能技術(shù)快速發(fā)展，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)積極運(yùn)用信息新技術(shù)開(kāi)展鐵路數(shù)字化智能化戰(zhàn)略部署。為實(shí)現(xiàn)新時(shí)代中國(guó)高鐵技術(shù)的持續(xù)國(guó)際領(lǐng)跑，推動(dòng)高鐵全生命周期全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，提升中國(guó)高鐵的服務(wù)、安全和效率，融合應(yīng)用信息新技術(shù)推進(jìn)中國(guó)高鐵智能化發(fā)展極為必要。1.外部需求分析（1）政策規(guī)劃保障智能建造持久蓄力（2）城鎮(zhèn)布局及人口結(jié)構(gòu)變化為鐵路智能建造提供發(fā)展空間（3）智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為鐵路智能建造提供支撐手段（4）生態(tài)綠色發(fā)展帶來(lái)鐵路建造的需求變化2.內(nèi)部需求分析（1）施工規(guī)模的需求（2）工程安全的需求（3）工程管理的需求（4）智能裝備的需求高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.1高速鐵路智能建造需求十九大報(bào)告中提出“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，為我國(guó)交通建設(shè)明確了總的奮斗目標(biāo)，給鐵路行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)指明發(fā)展方向。因此，在政策與需求的推動(dòng)和引領(lǐng)下，乘全球信息化浪潮機(jī)遇，將新一代人工智能制造系統(tǒng)逐步引入到鐵路工程建設(shè)領(lǐng)域，發(fā)展鐵路工程智能建造技術(shù)，打通信息技術(shù)和傳統(tǒng)建設(shè)接口，實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新，從而推進(jìn)鐵路建造和運(yùn)營(yíng)過(guò)程的精益、智慧、高效、綠色協(xié)同發(fā)展，成為未來(lái)鐵路工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展方向。智能建造應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、BIM等先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)集成，為高速鐵路建設(shè)工程的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)營(yíng)全生命周期管理提供支持，推動(dòng)高速鐵路建造從數(shù)字化向一體化、智能化方向轉(zhuǎn)變。數(shù)字化是指對(duì)領(lǐng)域?qū)I(yè)各要素進(jìn)行數(shù)字化處理，為納入信息化、智能化管理奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；一體化是指統(tǒng)籌勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各個(gè)階段，依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將基于數(shù)字關(guān)聯(lián)的建造全階段全流程進(jìn)行信息化管控；智能化是指借助其“類人”思考能力，替代或減少人在鐵路工程建造和管理過(guò)程的參與。智能建造將改進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)，提高智能協(xié)同效率，最終通過(guò)交互反饋推動(dòng)整個(gè)價(jià)值鏈條的提升。發(fā)展趨勢(shì)分析高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出形成以新一代人工智能重大科技項(xiàng)目為核心、現(xiàn)有研發(fā)布局為支撐的“1+N”人工智能項(xiàng)目群?！?”是指新一代人工智能重大科技項(xiàng)目，聚焦基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵共性技術(shù)的前瞻布局，包括研究大數(shù)據(jù)智能、跨媒體感知計(jì)算、混合增強(qiáng)智能、群體智能、自主協(xié)同控制與決策等理論，研究知識(shí)計(jì)算引擎與知識(shí)服務(wù)技術(shù)、跨媒體分析推理技術(shù)、群體智能關(guān)鍵技術(shù)、混合增強(qiáng)智能新架構(gòu)與新技術(shù)、自主無(wú)人控制技術(shù)等，開(kāi)源共享人工智能基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)。持續(xù)開(kāi)展人工智能發(fā)展的預(yù)測(cè)和研判，加強(qiáng)人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綜合影響及對(duì)策研究?！癗”是指國(guó)家相關(guān)規(guī)劃計(jì)劃中部署的人工智能研發(fā)項(xiàng)目，重點(diǎn)是加強(qiáng)與新一代人工智能重大科技項(xiàng)目的銜接，協(xié)同推進(jìn)人工智能的理論研究、技術(shù)突破和產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用。高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中對(duì)智能鐵路的發(fā)展提出了明確要求，包括：廣泛應(yīng)用智能高速鐵路、智能道路、智能航運(yùn)、自動(dòng)化碼頭、數(shù)字管網(wǎng)、智能倉(cāng)儲(chǔ)和分揀系統(tǒng)等新型裝備設(shè)施，開(kāi)發(fā)新一代智能交通管理系統(tǒng)；推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合；推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施；構(gòu)建綜合交通大數(shù)據(jù)中心體系，深化交通公共服務(wù)和電子政務(wù)發(fā)展；推進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用。高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境為深入貫徹黨的十九大作出的建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的重大決策部署，落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，在交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)中當(dāng)好先行，推動(dòng)新時(shí)代鐵路事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司制定了《新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行規(guī)劃綱要》，指出從2021年到本世紀(jì)中葉，分兩個(gè)階段目標(biāo)推進(jìn)。第一階段：到2035年，率先建成服務(wù)安全優(yōu)質(zhì)、保障堅(jiān)強(qiáng)有力、實(shí)力國(guó)際領(lǐng)先的現(xiàn)代化鐵路強(qiáng)國(guó)。基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模質(zhì)量、技術(shù)裝備和科技創(chuàng)新能力、服務(wù)品質(zhì)和產(chǎn)品供給水平世界領(lǐng)先，運(yùn)輸安全水平、經(jīng)營(yíng)管理水平、現(xiàn)代治理能力位居世界前列，綠色環(huán)保優(yōu)勢(shì)和綜合交通骨干地位、服務(wù)保障和支撐引領(lǐng)作用、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力全面增強(qiáng)。A.現(xiàn)代化鐵路網(wǎng)率先建成。B.創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)自主先進(jìn)。C.運(yùn)輸服務(wù)供給品質(zhì)一流。D.鐵路運(yùn)輸安全持續(xù)穩(wěn)定。E.運(yùn)營(yíng)效率效益更加優(yōu)良。F.鐵路治理體系健全高效。G.綠色骨干優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。H.支撐引領(lǐng)作用全面增強(qiáng)。I.國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力影響力躍升。第二階段：到2050年，全面建成更高水平的現(xiàn)代化鐵路強(qiáng)國(guó)，全面服務(wù)和保障社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)建設(shè)。鐵路服務(wù)供給和經(jīng)營(yíng)發(fā)展、支撐保障和先行引領(lǐng)、安全水平和現(xiàn)代治理能力邁上更高水平，智慧化和綠色化水平、科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)鏈水平、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力保持領(lǐng)先，制度優(yōu)勢(shì)更加突出。形成輻射功能強(qiáng)大的現(xiàn)代鐵路產(chǎn)業(yè)體系，建成具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流鐵路企業(yè)。中國(guó)鐵路成為社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)和中華民族偉大復(fù)興的重要標(biāo)志和組成部分，成為世界鐵路發(fā)展的重要推動(dòng)者和全球鐵路規(guī)則制定的重要參與者。高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃規(guī)劃指出，到2025年，“交通設(shè)施數(shù)字感知，信息網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋，運(yùn)輸服務(wù)便捷智能，行業(yè)治理在線協(xié)同，技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新活躍，網(wǎng)絡(luò)安全保障有力”的數(shù)字交通體系深入推進(jìn)，“一腦、五網(wǎng)、兩體系”的發(fā)展格局基本建成，交通新基建取得重要進(jìn)展，行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平顯著提升，有力支撐交通運(yùn)輸行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)。具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：A.交通設(shè)施數(shù)字感知。B.信息網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋。C.運(yùn)輸服務(wù)便捷智能。D.行業(yè)治理在線協(xié)同?！兑?guī)劃》針對(duì)鐵路方面，主要提出：①推動(dòng)高速鐵路智能化升級(jí)改造，推進(jìn)下一代列控系統(tǒng)、智能行車調(diào)度指揮系統(tǒng)應(yīng)用；②在鐵路、公路、水運(yùn)、民航、郵政等領(lǐng)域推廣應(yīng)用北斗三號(hào)終端。深化交通運(yùn)輸領(lǐng)域北斗系統(tǒng)高精度導(dǎo)航與位置服務(wù)應(yīng)用；③推動(dòng)鐵路、公路、水路、民航、郵政快遞等單證信息共享互認(rèn)，推進(jìn)電子商務(wù)和城市貨運(yùn)配送供應(yīng)鏈信息交互共享，推動(dòng)形成“一單到底”的高效多式聯(lián)運(yùn)體系。高速鐵路智能建造需求及政策環(huán)境第二節(jié)2.2智能高速鐵路發(fā)展政策環(huán)境數(shù)字鐵路規(guī)劃2023年，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司印發(fā)了《數(shù)字鐵路規(guī)劃》。明確提出，以支撐鐵路“六個(gè)現(xiàn)代化體系”構(gòu)建為目標(biāo)，加強(qiáng)數(shù)字鐵路建設(shè)整體布局，即夯實(shí)鐵路數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源體系“兩大基礎(chǔ)”，推進(jìn)數(shù)字技術(shù)與工程建設(shè)、運(yùn)輸生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)、資源管理、綜合協(xié)同、戰(zhàn)略決策六大業(yè)務(wù)領(lǐng)域深度融合，強(qiáng)化自立自強(qiáng)的鐵路數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新體系、安全可信的鐵路數(shù)字安全屏障“兩大能力”，優(yōu)化數(shù)字鐵路治理體系、數(shù)字領(lǐng)域國(guó)際合作“兩個(gè)環(huán)境”，形成數(shù)字鐵路“2622”的整體框架。按照《規(guī)劃》，到2027年，鐵路數(shù)字化水平大幅提升，重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化，基本形成縱向貫通各層級(jí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，橫向聯(lián)通各專業(yè)系統(tǒng)的推進(jìn)格局，數(shù)字鐵路建設(shè)取得重要進(jìn)展。到2035年，數(shù)字鐵路建設(shè)取得重大成就，鐵路數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面完成，鐵路各業(yè)務(wù)領(lǐng)域智能化程度全面提高，鐵路信息安全保障能力全面增強(qiáng)，鐵路信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，鐵路數(shù)據(jù)要素價(jià)值全面釋放，鐵路數(shù)字技術(shù)、應(yīng)用創(chuàng)新和人才隊(duì)伍領(lǐng)先全球同行業(yè)，有力支撐鐵路率先實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。高速鐵路智能建造發(fā)展第三節(jié)3.1國(guó)外智能高速鐵路發(fā)展為搶占鐵路新一輪科技發(fā)展的制高點(diǎn)，多國(guó)鐵路積極應(yīng)用信息新技術(shù)推動(dòng)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型。2015年以來(lái)，歐盟、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、瑞士、日本等陸續(xù)發(fā)布了鐵路數(shù)字化智能化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，典型的包括：歐洲鐵路計(jì)劃、德國(guó)鐵路數(shù)字化規(guī)劃、法國(guó)鐵路數(shù)字化項(xiàng)目、英國(guó)數(shù)字鐵路戰(zhàn)略、瑞士智能鐵路戰(zhàn)略、日本鐵路科技發(fā)展規(guī)劃等。國(guó)外高速鐵路智能化發(fā)展態(tài)勢(shì)世界主要國(guó)家和地區(qū)智能技術(shù)發(fā)展高速鐵路智能建造發(fā)展第三節(jié)3.2我國(guó)智能高速鐵路發(fā)展中國(guó)鐵路已建成世界上規(guī)模最大的高鐵網(wǎng)，擁有海量的建設(shè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和豐富的實(shí)踐應(yīng)用場(chǎng)景，融合應(yīng)用新技術(shù)系統(tǒng)開(kāi)展了鐵路數(shù)字化、智能化建設(shè)。依托京張（北京—張家口）高鐵、京雄（北京—雄安）城際鐵路等重大工程，通過(guò)深入開(kāi)展智能高鐵的理論和應(yīng)用研究，在頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)、工程示范應(yīng)用等方面取得重大突破。提出智能高鐵的科學(xué)定義和“全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)、科學(xué)決策”的技術(shù)內(nèi)涵，創(chuàng)新了“模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同”的復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法，構(gòu)建了技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)三位一體的智能高鐵體系架構(gòu)，發(fā)布了中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：國(guó)鐵集團(tuán)）《智能高速鐵路體系架構(gòu)1.0》標(biāo)準(zhǔn)，并被國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC，InternationalUnionofRailways）采納，為世界智能高鐵發(fā)展提供了中國(guó)方案。主持編制《線形工程中心線1.1》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、IFC（IndustryFoundationClasses）RAIL國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建成中國(guó)鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系?；谏鲜龀晒?，我國(guó)成為世界智能鐵路發(fā)展的重要引領(lǐng)者，圍繞智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)開(kāi)展成套技術(shù)創(chuàng)新。頂層設(shè)計(jì)方面高速鐵路智能建造發(fā)展第三節(jié)3.2我國(guó)智能高速鐵路發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新方面智能建造領(lǐng)域在智能建造領(lǐng)域，構(gòu)建全專業(yè)、全線統(tǒng)一環(huán)境的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)無(wú)損傳遞；建成了智能雙塊式軌枕廠、智能板廠、智能梁場(chǎng)等，實(shí)現(xiàn)制造全工序自動(dòng)化、全過(guò)程數(shù)據(jù)集成化；在路基智能填筑、橋梁裝配式施工、盾構(gòu)隧道全預(yù)制拼裝、鉆爆法隧道襯砌智能施工、無(wú)砟軌道智能鋪設(shè)、接觸網(wǎng)及四電智能施工、客站智能施工等方面取得突破，創(chuàng)新了成套智能化工裝及工藝工法；研發(fā)了基于BIM+地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformationSystem）的高鐵工程管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了面向設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全生命周期管理體系和模式的創(chuàng)新。智能裝備領(lǐng)域在智能裝備領(lǐng)域，研制了具備智能行車、智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)（簡(jiǎn)稱：運(yùn)維）、智能服務(wù)等功能的智能動(dòng)車組系統(tǒng)；首次實(shí)現(xiàn)350km/h高速動(dòng)車組自動(dòng)駕駛；研發(fā)了智能一次設(shè)備、廣域測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)和輔助監(jiān)控系統(tǒng)等組成的無(wú)人值守智能牽引變電所；構(gòu)建了高鐵地震預(yù)警系統(tǒng)，開(kāi)展了災(zāi)害監(jiān)測(cè)、綜合視頻等大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。智能運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域在智能運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全面電子客票及刷臉進(jìn)站、建成了智能客站系統(tǒng)，研發(fā)智能調(diào)度集中系統(tǒng)和面向運(yùn)輸全過(guò)程的智能綜合調(diào)度系統(tǒng)，構(gòu)建了基于BIM的綜合維修生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備全生命周期的BIM表達(dá)；建立了動(dòng)車組故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)（PHM，PrognosticsandHealthManagement），推動(dòng)視情維修的實(shí)現(xiàn)。高速鐵路智能建造發(fā)展第三節(jié)3.2我國(guó)智能高速鐵路發(fā)展基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)方面2017年，發(fā)布了《鐵路信息化總體規(guī)劃》、《鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)施方案》；2018年，建成行業(yè)首個(gè)基于云計(jì)算的主數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)建系統(tǒng)的云化部署和應(yīng)用；構(gòu)建了鐵路數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、集成服務(wù)平臺(tái)、北斗服務(wù)平臺(tái)、地理信息平臺(tái)等一體化信息集成平臺(tái)，開(kāi)創(chuàng)了“平臺(tái)+應(yīng)用”的鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，推進(jìn)了大數(shù)據(jù)、北斗等新技術(shù)在鐵路的綜合應(yīng)用。工程示范應(yīng)用方面依托京張高鐵、京雄城際等重大工程開(kāi)展智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)的體系化應(yīng)用。已建成的世界上第一條設(shè)計(jì)時(shí)速為350km的智能高鐵——京張高鐵，開(kāi)啟了世界智能鐵路建設(shè)的新篇章，京張高鐵BIM應(yīng)用獲得建筑智慧國(guó)際組織（BSI）2021年施工類大獎(jiǎng)。京張高鐵取得的創(chuàng)新成果也全面應(yīng)用到了后續(xù)的部分高速鐵路建設(shè)，以及其他相關(guān)領(lǐng)域。高速鐵路智能建造發(fā)展第三節(jié)3.3高速鐵路智能建造展望圍繞當(dāng)前鐵路建設(shè)需求，以實(shí)現(xiàn)工程管理的宏觀把控和精益協(xié)調(diào)為目標(biāo)，努力在智能建造的理論、方法、工具、系統(tǒng)、實(shí)踐等方面取得新的顛覆性突破，提高全要素生產(chǎn)率，是我國(guó)鐵路智能建造的必然之路。（1）智能高鐵加速突破階段：2021—2025年。突破基于BIM的全生命周期體系、自學(xué)習(xí)及自適應(yīng)的譜系化智能動(dòng)車組、全面感知的列車自動(dòng)駕駛、融合多種交通方式的全程暢行、復(fù)雜路網(wǎng)綜合協(xié)同指揮的智能調(diào)度、旅客智能出行服務(wù)體系、大腦平臺(tái)智能決策等重大智能高鐵理論與技術(shù)，全面形成智能高鐵設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營(yíng)全產(chǎn)業(yè)鏈成套技術(shù)。預(yù)計(jì)到2025年末，中國(guó)智能高鐵2.0將在智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)方面取得領(lǐng)跑型技術(shù)突破。隨著模數(shù)一體化平臺(tái)的建設(shè)，智能高鐵將全面實(shí)現(xiàn)全專業(yè)軸面協(xié)同，并初步實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)綜合。此外，中國(guó)鐵路將積極推進(jìn)智能高鐵成套標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，不斷為其他國(guó)家提供中國(guó)智能高鐵方案。（2）智能高鐵全面提升階段：2026—2035年。廣泛應(yīng)用智能建造技術(shù)，研制自修復(fù)型智能動(dòng)車組，探索全自動(dòng)無(wú)人駕駛，突破極端復(fù)雜情況下高鐵智能容錯(cuò)理論與技術(shù)，構(gòu)建基于量子、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的智能安全體系?；诼每?、高鐵車站、列車等的全連接，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算、邊緣計(jì)算融合，建成基于CPS的智能高鐵大腦平臺(tái)，并在立體感知、自主決策、主動(dòng)學(xué)習(xí)中全面發(fā)揮作用?；谏鲜黾夹g(shù)實(shí)現(xiàn)智能高鐵全面自主控制。本章作業(yè)與思考題下章主要預(yù)習(xí)提示！

本章主要講述內(nèi)容回顧！高速鐵路智能建造導(dǎo)論智能高速鐵路體系架構(gòu)第二章目錄高速鐵路智能總體架構(gòu)智能高速鐵路技術(shù)體系智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系思考題與課后作業(yè)12345第一節(jié)高速鐵路智能總體架構(gòu)高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)智能高鐵的定義與內(nèi)涵智能高速鐵路（IntelligentHigh-speedRailway，IHSR）是廣泛應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、北斗導(dǎo)航、BIM、5G等新一代信息技術(shù)，綜合高效利用資源，實(shí)現(xiàn)高速鐵路移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境間的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)全生命期一體化管理的新一代高速鐵路系統(tǒng)。高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)智能高速鐵路需求分析服務(wù)用戶需求分析業(yè)務(wù)用戶需求分析旅客合作伙伴其他交通行業(yè)工程建造設(shè)施設(shè)備運(yùn)輸組織安全監(jiān)管高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)以旅客需求分析為例用戶主體對(duì)智能高速鐵路的需求R1.1出行前，根據(jù)出行需求得到精準(zhǔn)、智能、門到門全行程規(guī)劃和三維出行體驗(yàn)、定制化延伸服務(wù)等R1.2可基于行程規(guī)劃采取互聯(lián)網(wǎng)、窗口、代銷點(diǎn)、移動(dòng)終端等多種方式，全時(shí)段、多語(yǔ)言地進(jìn)行購(gòu)票、退票、改簽等操作R1.3購(gòu)票后，需要能夠及時(shí)接收到與行程相關(guān)的信息服務(wù)，如天氣、列車出發(fā)時(shí)刻、檢票口、候車站臺(tái)、目的地住宿、沿途餐飲等R1.4出發(fā)前，可基于確定行程得到門到站的多種交通方式推薦、預(yù)訂等服務(wù)R1.5進(jìn)站時(shí)，可通過(guò)生物特征識(shí)別、視頻圖像識(shí)別、二維碼掃描等技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速無(wú)感進(jìn)站R1.6候車時(shí)，可得到站內(nèi)外導(dǎo)航、自助式客服、行李托運(yùn)等服務(wù)，并能享受高速上網(wǎng)、商務(wù)辦公、視頻會(huì)商等服務(wù)，以及站臺(tái)信息、座位信息、列車運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息推送等服務(wù)R1.7乘車中，可享受高速上網(wǎng)、刷臉驗(yàn)票、高清視頻會(huì)商、消費(fèi)娛樂(lè)、移動(dòng)辦公等服務(wù)，以及景點(diǎn)、酒店、餐飲等延伸服務(wù)的實(shí)景式體驗(yàn)和高速鐵路沿線風(fēng)光沉浸式瀏覽R1.8突發(fā)事件情況下可獲得行程調(diào)整、列車動(dòng)態(tài)、突發(fā)事件進(jìn)展等信息R1.9換乘時(shí)，可實(shí)時(shí)獲得樞紐內(nèi)其他交通方式動(dòng)態(tài)信息，根據(jù)全流程準(zhǔn)確明晰引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)快速換乘R1.10出站后，可獲得無(wú)感式刷臉出站，站外一體化地圖導(dǎo)航等服務(wù)，以及車站到目的地的最后一公里出行規(guī)劃建議，實(shí)現(xiàn)與出租、公交、地鐵等的綜合交通出行服務(wù)高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)智能高速鐵路總體架構(gòu)和構(gòu)建原則1.智能高速鐵路是在我國(guó)鐵路既有信息化建設(shè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，研究智能高速鐵路體系架構(gòu)對(duì)于引導(dǎo)我國(guó)智能高速鐵路規(guī)劃和建設(shè)，提高既有各類資源的利用率，避免重復(fù)研究和開(kāi)發(fā)具有重要意義。2.智能高速鐵路體系架構(gòu)定義了中國(guó)智能高速鐵路的建設(shè)范圍和發(fā)展藍(lán)圖，確立了技術(shù)體系、數(shù)據(jù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，為智能高速鐵路發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖的制定等提供指導(dǎo)。3.智能高速鐵路體系架構(gòu)明確了標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成和核心標(biāo)準(zhǔn)要素集，為智能高速鐵路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定提供了重要依據(jù)和指導(dǎo)，有利于確保標(biāo)準(zhǔn)的完備性、唯一性和一致性。4.智能高速鐵路體系架構(gòu)為智能高速鐵路的設(shè)計(jì)、研發(fā)、試驗(yàn)和實(shí)施等提供了一個(gè)指導(dǎo)性文件，便于統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)協(xié)同，保證智能高速鐵路的兼容性、可控性、可互操作性，提高智能高速鐵路建設(shè)在時(shí)間、空間上的一致性和靈活性。高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)智能高速鐵路是一個(gè)涵蓋多專業(yè)、多領(lǐng)域、多項(xiàng)新技術(shù)的復(fù)雜信息物理系統(tǒng)，其智能化的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。依據(jù)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用流程，智能高速鐵路自底向上可劃分為智能感知層、智能傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、智能決策層、智能應(yīng)用層。高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)智能感知層的作用是識(shí)別物體并采集信息，即通過(guò)傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等多種手段，自動(dòng)獲取高速鐵路行車狀態(tài)、設(shè)備健康狀況、自然環(huán)境條件等信息，全方位洞察整個(gè)智能高速鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為上層的精細(xì)化管理提供支撐。信息采集設(shè)備主要包括傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS/BDS、綜合視頻、紅外監(jiān)測(cè)等。智能感知層智能傳輸層數(shù)據(jù)資源層智能決策層智能應(yīng)用層智能傳輸層是聯(lián)結(jié)智能高速鐵路各組成要素的紐帶。智能傳輸層的作用是將感知層采集到的信息，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行匯集、整合，以供進(jìn)一步的智能分析及利用。智能傳輸層采用的主要技術(shù)包括鐵路信息網(wǎng)絡(luò)的IPV6技術(shù)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、5G/6G網(wǎng)絡(luò)等。數(shù)據(jù)資源層是智能高速鐵路智慧產(chǎn)生的源泉，一切智慧及決策皆來(lái)源于數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)資源層從下到上分為兩個(gè)部分：最底層為數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，主要提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)共享、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析等能力；最上層為數(shù)據(jù)資源，全面整合鐵路戰(zhàn)略決策、運(yùn)輸生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)、資源管理、建設(shè)管理、綜合協(xié)同、社會(huì)數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的信息資源。智能決策層是智能高速鐵路的大腦，將數(shù)據(jù)資源層的各類數(shù)據(jù)，通過(guò)智能技術(shù)進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)，并快速準(zhǔn)確地提供報(bào)表、儀表盤、3D等可視化方式進(jìn)行全局展示，輔助智能高速鐵路業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)決策。智能決策層采用的主要技術(shù)包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、交互學(xué)習(xí)技術(shù)、可視化技術(shù)等。智能應(yīng)用層充分體現(xiàn)了智能高速鐵路的能動(dòng)性，對(duì)智能高速鐵路系統(tǒng)進(jìn)行仿真、完善、優(yōu)化。智能應(yīng)用層是智能化與高速鐵路業(yè)務(wù)分工的深度融合，形成各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的智能化子系統(tǒng)。根據(jù)智能高速鐵路豐富的內(nèi)涵，智能應(yīng)用層主要由智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)三部分組成。高速鐵路智能總體架構(gòu)第一節(jié)第二節(jié)智能高速鐵路技術(shù)體系智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能高速鐵路技術(shù)體系框架設(shè)計(jì)采用分類分層設(shè)計(jì)原則，自頂而下劃分為板塊、領(lǐng)域方向、創(chuàng)新、支持平臺(tái)五個(gè)層面，可概括為3大板塊、10大領(lǐng)域、18個(gè)方向、N項(xiàng)創(chuàng)新、1個(gè)平臺(tái)

智能高鐵技術(shù)體系框架智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)3大板塊10大板塊18個(gè)方向N項(xiàng)創(chuàng)新1個(gè)平臺(tái)勘察設(shè)計(jì)、工程施工、建設(shè)管理、移動(dòng)裝備、通信信號(hào)、牽引供電、檢測(cè)監(jiān)測(cè)、客運(yùn)服務(wù)、運(yùn)輸組織、養(yǎng)護(hù)維修空天地一體化工程勘察、基于BIM工程設(shè)計(jì)、橋隧路軌工程智能化施工、客運(yùn)站工程智能化施工、四電工程智能化施工、基于BIM+GIS工程建設(shè)管理、智能動(dòng)車組、智能綜合檢測(cè)車、信號(hào)、通信、智能牽引供電、智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)、智能客運(yùn)、智能票務(wù)、智能綜合調(diào)度、智能行車調(diào)度、工電供一體化運(yùn)維PHM、動(dòng)車組智能運(yùn)維基于GIS的智能勘探、BIM建模智能梁場(chǎng)、客站智能施工、電氣化工程智能施工、基于BIM的虛擬建造、動(dòng)車組智能監(jiān)控、智能檢測(cè)數(shù)據(jù)分析、智能牽引變電所、基礎(chǔ)設(shè)施智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)、站車智能服務(wù)、客票電子化、列車運(yùn)行計(jì)劃自動(dòng)調(diào)整、運(yùn)維智能決策等智能化創(chuàng)新指為智能高速鐵路技術(shù)創(chuàng)新提供支撐和服務(wù)的智能高速鐵路基礎(chǔ)平臺(tái)智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能建造板塊智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能裝備板塊智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能運(yùn)營(yíng)板塊智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)智能高鐵基礎(chǔ)平臺(tái)1.大數(shù)據(jù)服務(wù)2.模型算法服務(wù)3.人工智能服務(wù)4.BIM+GIS服務(wù)5.北斗信息服務(wù)智能高速鐵路技術(shù)體系第二節(jié)大數(shù)據(jù)服務(wù)提供全數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)接入服務(wù)。包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及來(lái)自傳感器、設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用程序還是其他數(shù)據(jù)源，都可以被快速而可靠地捕獲并整合到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)中1.大數(shù)據(jù)服務(wù)2.模型算法服務(wù)3.人工智能服務(wù)4.

BIM+GIS服務(wù)5.北斗信息服務(wù)模型算法服務(wù)提供了一系列主流的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘模型算法。這些算法經(jīng)過(guò)廣泛應(yīng)用和驗(yàn)證，具有高度的可靠性和效果。無(wú)論是回歸分析、分類法、聚類方法還是關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，都可以在該服務(wù)中找到相應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)人工智能服務(wù)提供了完善的數(shù)據(jù)管理功能。它能夠處理各種類型的數(shù)據(jù)，包括圖像、語(yǔ)音、文本等。它提供了多項(xiàng)關(guān)鍵服務(wù)，包括數(shù)據(jù)管理、樣本標(biāo)注、樣本管理、模型訓(xùn)練和模型部署以支持各種專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景它為各種業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了豐富的功能和服務(wù)，包括時(shí)空信息可視化、要素查詢、網(wǎng)絡(luò)分析、統(tǒng)計(jì)分析、幾何服務(wù)以及二三維空間分析和可視化等。BIM+GIS服務(wù)提供了強(qiáng)大的時(shí)空信息可視化功能基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，提供了北斗高精度定位、授時(shí)、短報(bào)文通信等基礎(chǔ)服務(wù)能力，以滿足用戶的多樣化需求。主要功能包括在網(wǎng)設(shè)備管理、高精度位置服務(wù)、短報(bào)文通信服務(wù)、授時(shí)服務(wù)和運(yùn)營(yíng)管理等第三節(jié)智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系架構(gòu)自底向上分為數(shù)據(jù)匯集層、存儲(chǔ)分析層和應(yīng)用展示層智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)1.數(shù)據(jù)匯集層

用于匯集來(lái)自智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)三大板塊和既有的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以及其他交通方式、氣象、地震等外部相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全類型的智能高速鐵路數(shù)據(jù)匯集。2.存儲(chǔ)分析層基于智能高鐵基礎(chǔ)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化處理，按建造、裝備、運(yùn)營(yíng)等不同主題建立全生命周期數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，形成一套多專業(yè)融合、跨業(yè)務(wù)、跨部門共享的規(guī)范數(shù)據(jù)資源，并提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)治理等服務(wù)。3.應(yīng)用展示層

采用“平臺(tái)＋應(yīng)用”的鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，圍繞工程建設(shè)、移動(dòng)裝備、基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)安全、客運(yùn)管理與服務(wù)、綜合交通體系大數(shù)據(jù)共享等領(lǐng)域，開(kāi)展大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用。智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系架構(gòu)分層：智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)數(shù)據(jù)分類與組織按業(yè)務(wù)分類智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)按數(shù)據(jù)類型分類智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)按數(shù)據(jù)產(chǎn)生頻率分類應(yīng)需型數(shù)據(jù)持續(xù)型數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)序數(shù)據(jù)按處理實(shí)時(shí)性分類實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)批量處理數(shù)據(jù)智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)功能智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第三節(jié)平臺(tái)數(shù)據(jù)安全保障技術(shù)數(shù)據(jù)采集安全技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘安全技術(shù)身份認(rèn)證訪問(wèn)控制隱私保護(hù)備份與恢復(fù)替代混洗數(shù)值變換加密遮擋空值插入/刪除第四節(jié)智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系第四節(jié)智能高鐵鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系框架由通用基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)、智能高速鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)及支撐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，主要包括3個(gè)一級(jí)類目、9個(gè)二級(jí)類目、26個(gè)三級(jí)類目和若干可擴(kuò)展類目智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系第四節(jié)1.通用基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)通用基礎(chǔ)和管理標(biāo)準(zhǔn)包含通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、管理與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)2個(gè)二級(jí)類目。其中，通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)由定義及術(shù)語(yǔ)、編制通則2個(gè)三級(jí)類目組成；管理與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)由技術(shù)研發(fā)與管理標(biāo)準(zhǔn)、智能化水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2個(gè)三級(jí)類目組成。2.智能建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)智能建造標(biāo)準(zhǔn)由勘察設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、工程施工標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)管理標(biāo)準(zhǔn)等3個(gè)三級(jí)類目組成。其中，勘察設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包含鐵路工程信息模型設(shè)計(jì)階段實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)等可擴(kuò)展類目；工程施工標(biāo)準(zhǔn)包含鐵路無(wú)砟軌道板枕智能建造技術(shù)規(guī)程、高速鐵路路基智能填筑技術(shù)規(guī)程、鐵路盾構(gòu)隧道智能建造技術(shù)規(guī)程等可擴(kuò)展類目；建設(shè)管理標(biāo)準(zhǔn)包含基于BIM的虛擬建造標(biāo)準(zhǔn)、全過(guò)程數(shù)字化管理標(biāo)準(zhǔn)等可擴(kuò)展類目。3.平臺(tái)及支撐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)及支撐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包含基礎(chǔ)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)、支撐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)二級(jí)類目?；A(chǔ)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)由數(shù)據(jù)資源標(biāo)準(zhǔn)、地理信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)、人工智能標(biāo)準(zhǔn)、AI平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)等5個(gè)三級(jí)類目組成。智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系第四節(jié)在智能高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系框架的指導(dǎo)下，結(jié)合京張高鐵、京雄城際鐵路技術(shù)創(chuàng)新、制定了實(shí)施性強(qiáng)、覆蓋面廣、技術(shù)成果突出的智能高鐵核心標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表，為智能高鐵核心標(biāo)準(zhǔn)制修訂任務(wù)提供參考，對(duì)新建智能高速鐵路或既有高鐵智能化優(yōu)化提升具有重要指導(dǎo)意義。類目國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（TB）國(guó)鐵集團(tuán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（Q/CR）國(guó)鐵集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)性技術(shù)文件（TJ）全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T/CRBIM）合計(jì)體系架構(gòu)000101智能建造001001020智能裝備033230065智能運(yùn)營(yíng)00911020基礎(chǔ)平臺(tái)3172518合計(jì)345844151244.智能高速鐵路核心標(biāo)準(zhǔn)本章作業(yè)與思考題下章主要預(yù)習(xí)提示！

本章主要講述內(nèi)容回顧！高速鐵路智能建造導(dǎo)論高速鐵路智能建造理論與關(guān)鍵技術(shù)第三章目錄高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論智能建造的關(guān)鍵技術(shù)本章作業(yè)與思考題12345本章小節(jié)與下章預(yù)習(xí)第一節(jié)高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)高速鐵路智能建造以BIM+GIS技術(shù)為核心，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，與先進(jìn)的工程建造技術(shù)相融合，通過(guò)全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動(dòng)學(xué)習(xí)、科學(xué)決策等手段，構(gòu)建勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、監(jiān)督全壽命可追溯的閉環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程中進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資的精細(xì)化和智能化管理，推動(dòng)高速鐵路從信息化、數(shù)字化走向智能化。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)智能建造板塊分為三個(gè)領(lǐng)域，六個(gè)方向，十九項(xiàng)創(chuàng)新高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)1.空天地一體化工程勘察針對(duì)高速鐵路工程勘察場(chǎng)景，綜合應(yīng)用GIS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全站儀、水平儀、航空攝影測(cè)量、激光雷達(dá)測(cè)量等先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)空天地一體化的地質(zhì)調(diào)查、鉆探、觸探、物探；基于GIS提供沿線數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)及地形的三維顯示，支持勘察設(shè)計(jì)階段進(jìn)行土石方、用地量的估算，并將與高速鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)相關(guān)的勘測(cè)設(shè)計(jì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)管理以及面向設(shè)計(jì)階段進(jìn)行數(shù)字化交付。2.基于BIM工程設(shè)計(jì)通過(guò)視頻、VR/AR、BIM等技術(shù)進(jìn)行協(xié)同方案設(shè)計(jì)，構(gòu)建三維BIM設(shè)計(jì)的統(tǒng)一工作環(huán)境，形成基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)體系，有效支撐測(cè)繪、線路、橋梁、隧道、路基、接觸網(wǎng)、信號(hào)等多個(gè)專業(yè)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)勘察設(shè)計(jì)多源數(shù)據(jù)融合。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)3.橋隧路軌工程智能化施工4.客運(yùn)站工程智能化施工針對(duì)橋梁、隧道、路基、軌道等站前工程，集成運(yùn)用BIM、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、圖像識(shí)別、機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼桁梁多點(diǎn)同步頂推、狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)、梁板結(jié)構(gòu)工廠化制作和預(yù)制式拼裝等橋梁智能化施工，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多域施工技術(shù)、隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、隧道可視化管理等隧道智能化施工，實(shí)現(xiàn)可視化路基填筑、智能施工機(jī)器人等線路智能化施工，實(shí)現(xiàn)軌枕智能檢測(cè)、軌枕工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生成管理系統(tǒng)等軌道智能化施工?；贐IM實(shí)現(xiàn)客運(yùn)站裝飾裝修、鋼結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)管線、客服機(jī)房等深化設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)，利用BIM+IoT技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工原材料追溯，實(shí)現(xiàn)深基坑監(jiān)測(cè)、高支模監(jiān)測(cè)、塔吊防碰撞、鋼結(jié)構(gòu)焊縫等施工信息化管理；構(gòu)建基于BIM的施工組織優(yōu)化仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)施工精細(xì)化管理。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)5.四電工程智能化施工6.基于BIM+GIS工程建設(shè)管理以BIM+GIS技術(shù)為核心，RFID電子標(biāo)簽、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)通信、信號(hào)、電力、電氣化等四電設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集與集成，為四電設(shè)備全生命管理提供信息化手段。圍繞高速鐵路工程建設(shè)中人、機(jī)、料、法、環(huán)等要素，基于BIM+GIS的多源數(shù)據(jù)融合和模型輕量化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生高速鐵路，支持全線、全專業(yè)、全過(guò)程工程建設(shè)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全和環(huán)保的項(xiàng)目精細(xì)化管控。第二節(jié)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化概念模型模數(shù)一體化即基于BIM、GIS、IoT、主數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)與鐵路基礎(chǔ)設(shè)施全生命管理相結(jié)合，面向軸面協(xié)同目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)同一業(yè)務(wù)對(duì)象的表征模型、機(jī)理模型和動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)的編織和聚合。模數(shù)一體化的核心是實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)一體化、存儲(chǔ)一體化、應(yīng)用一體化和傳遞一體化，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)同一實(shí)體的表征模型、機(jī)理模型和海量數(shù)據(jù)的有機(jī)融合。表征模型機(jī)理模型動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)表征模型鐵路站場(chǎng)模型軌道模型鐵路路基模型鐵路隧道模型鐵路橋梁模型空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件鐵路樞紐、鐵路車站、鐵路站臺(tái)鐵路信號(hào)設(shè)備構(gòu)件、調(diào)速設(shè)備構(gòu)件、標(biāo)志標(biāo)牌構(gòu)件、安全設(shè)備構(gòu)件、機(jī)械設(shè)備構(gòu)件、站臺(tái)墻構(gòu)件、平過(guò)道構(gòu)件等軌道、軌道段鋼軌、扣件、軌枕、軌道板、道床板、隔離層、彈性墊層、調(diào)整層、底座、道岔、道砟層、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器等路基本體、邊坡防護(hù)、支擋結(jié)構(gòu)、地基處理、過(guò)渡段路基支擋結(jié)構(gòu)單元、路基填筑體、邊坡防護(hù)構(gòu)件單元、地基加固樁構(gòu)件單元、原地基加固、過(guò)渡段構(gòu)件單元等隧道、隧道結(jié)構(gòu)組成超前支護(hù)、初期支護(hù)、系統(tǒng)錨桿、系統(tǒng)鋼架、初支噴混、襯砌結(jié)構(gòu)、洞門結(jié)構(gòu)、仰拱填充、防水層、結(jié)構(gòu)保護(hù)層、臨時(shí)支護(hù)、護(hù)拱等橋梁、橋梁結(jié)構(gòu)組成橋梁構(gòu)件、梁節(jié)段、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)、墊石、墩柱節(jié)段、框架結(jié)構(gòu)、涵洞節(jié)段、拱肋、索塔段、橋梁板件、鋸齒塊、斜拉索、主纜、支座、伸縮裝置、防護(hù)墻、翼墻、帽石、蓋梁、預(yù)埋件基礎(chǔ)、避車臺(tái)等智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)機(jī)理模型確定性模型不確定性模型例如基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、沿線噪聲傳播模型、鋼軌疲勞損傷模型、信息設(shè)備電學(xué)模型等例如輪軌動(dòng)力學(xué)模型、弓網(wǎng)耦合分析模型、空氣動(dòng)力學(xué)模型、開(kāi)放環(huán)境下荷載分析模型等動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段施工階段運(yùn)維階段空天地一體化工程勘察數(shù)據(jù)、基于BIM工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等橋梁、隧道、路基、軌道、客站、四電等工程的智能化施工數(shù)據(jù)智能綜合檢測(cè)車、基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警、入侵智能監(jiān)測(cè)、環(huán)境智能監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，以及智能客運(yùn)、智能票務(wù)、智能綜合調(diào)度、智能行車調(diào)度、工電供一體化運(yùn)維、動(dòng)車組智能運(yùn)維等數(shù)據(jù)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模數(shù)一體化標(biāo)準(zhǔn)一體化存儲(chǔ)一體化傳遞一體化應(yīng)用一體化是實(shí)現(xiàn)模數(shù)一體化的基礎(chǔ)和前提。以模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系、空間關(guān)系和組合關(guān)系為前提，構(gòu)建與模型流相應(yīng)信息結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向等，融合IFC、IFD、IDM、主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)模數(shù)一體的本體、語(yǔ)義和傳遞的標(biāo)準(zhǔn)化。在模型和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一體化基礎(chǔ)上，開(kāi)展模型和數(shù)據(jù)的質(zhì)量治理，并采用模型和數(shù)據(jù)編制技術(shù)、實(shí)體主數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)高鐵數(shù)字孿生模型、機(jī)理模型與海量動(dòng)靜態(tài)大數(shù)據(jù)融合。傳遞一體化是面向高鐵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全生命周期，在不同階段不同時(shí)期，以模型和數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，形成閉環(huán)的數(shù)字化傳遞模型，實(shí)現(xiàn)基于模型和數(shù)據(jù)的跨階段正向無(wú)損傳遞、高效協(xié)同，以及反向的迭代反饋優(yōu)化。設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)面向橋梁、隧道、路基、軌道、地質(zhì)、工經(jīng)等要素的模數(shù)一體化的協(xié)同應(yīng)用，建造階段實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度、安全、投資、環(huán)保、材料等要素的模數(shù)一體的協(xié)同應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)階段實(shí)現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、車輛、客流、運(yùn)輸?shù)纫氐哪?shù)一體的協(xié)同應(yīng)用。智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)以傳遞一體化流程為例智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模數(shù)一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)匯聚層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層模數(shù)處理層分析應(yīng)用層匯聚設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等不同階段業(yè)務(wù)系統(tǒng)及物聯(lián)感知設(shè)備的模型和數(shù)據(jù)等，融合外部環(huán)境數(shù)據(jù)，在模數(shù)一體化標(biāo)準(zhǔn)體系和安全保障體系的支持下，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理、施工管理、工程管理、視頻監(jiān)控、客運(yùn)、維修、外部環(huán)境等相關(guān)業(yè)務(wù)的模型和數(shù)據(jù)的安全傳輸和匯聚融合。目前數(shù)據(jù)匯聚的主要方式包括文件交換、數(shù)據(jù)抽取、接口服務(wù)、消息推送等具備模型管理、模型關(guān)系管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分類分級(jí)等功能，通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的表征模型庫(kù)、機(jī)理模型庫(kù)、大數(shù)據(jù)湖等，對(duì)匯聚的多專業(yè)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理?；谀Ｐ凸芾?、數(shù)據(jù)管理等技術(shù)開(kāi)展海量數(shù)據(jù)、表征模型及機(jī)理模型的質(zhì)量治理和存儲(chǔ)管理?；谀?shù)一體化標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)現(xiàn)模型及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，基于元數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)模型和數(shù)據(jù)的關(guān)鍵信息進(jìn)行提取和語(yǔ)義分析，形成模數(shù)映射及關(guān)聯(lián)方法，構(gòu)建面向各類業(yè)務(wù)實(shí)體的不同粒度的模數(shù)一體化聚合體。為支撐模數(shù)一體化分析中機(jī)理模型的構(gòu)建，還包括結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析挖掘、知識(shí)圖譜分析挖掘、演化仿真分析等功能。采用Restful、FTP、WebService等多種系統(tǒng)對(duì)接及信息共享方式，開(kāi)放模數(shù)一體的存儲(chǔ)、分析、檢索、推理、演化、仿真等服務(wù)，將模數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容或分析結(jié)果提供給業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為開(kāi)展高鐵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全生命周期的模數(shù)一體化傳遞及迭代反饋優(yōu)化提供支撐，并基于模數(shù)一體化的分析能力，支撐實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、虛擬制造、車地協(xié)同、綜合交通協(xié)同等全生命期要素協(xié)同和跨行業(yè)協(xié)同應(yīng)用。智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化關(guān)鍵技術(shù)模數(shù)一體的信息抽取與封裝技術(shù)模數(shù)一體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與協(xié)同互控技術(shù)模數(shù)一體的數(shù)據(jù)管理與編織技術(shù)在明確鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中業(yè)務(wù)流程及執(zhí)行這些流程所需的模型和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，針對(duì)軸面中特定業(yè)務(wù)活動(dòng)或應(yīng)用場(chǎng)景的業(yè)務(wù)流程和交換需求，基于BPMN制定一套完整的信息抽取流程，包括管理信息、概要信息、活動(dòng)說(shuō)明、數(shù)據(jù)說(shuō)明、交換需求說(shuō)明等信息，進(jìn)而將工程實(shí)體、屬性和模型等進(jìn)行融合抽取。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化包括設(shè)計(jì)階段面向施工階段、施工階段面向運(yùn)營(yíng)階段的轉(zhuǎn)化。模數(shù)一體的數(shù)據(jù)全生命周期應(yīng)用中，為確保模數(shù)的強(qiáng)一致性需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新和協(xié)同互控。動(dòng)態(tài)更新是指通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為要素驅(qū)動(dòng)模型信息的動(dòng)態(tài)更新，從而便捷準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況。協(xié)同互控是指圍繞實(shí)體的三維幾何信息、三維空間坐標(biāo)信息、拓?fù)潢P(guān)系信息及在工程各階段中所附加的工程動(dòng)靜信息，保持模型和數(shù)據(jù)的一體性、協(xié)同性，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型變化、模型反饋數(shù)據(jù)偏差的雙向互控模式。數(shù)據(jù)編織映射變換機(jī)制是通過(guò)里程映射轉(zhuǎn)換方法建立各階段里程對(duì)應(yīng)關(guān)系表，快速形成里程位置與構(gòu)筑物、設(shè)備等實(shí)體對(duì)象對(duì)應(yīng)的關(guān)系。分布在各里程位置上的實(shí)體對(duì)象可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)分解標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)，各階段數(shù)據(jù)則以工程分解結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)作為紐帶建立映射，從而貫通各階段數(shù)據(jù)。智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)模型架構(gòu)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模”指高鐵各業(yè)務(wù)對(duì)象的表征模型或者機(jī)理模型，“數(shù)”指高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中采集到的各類動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)。“模數(shù)驅(qū)動(dòng)”即融合表征模型、機(jī)理模型和動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)模數(shù)一體，并以模數(shù)一體為核心，驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)智能高鐵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全生命期的正向無(wú)損傳遞和反向迭代優(yōu)化?！拜S”指智能高鐵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全生命周期構(gòu)成的主軸線，“面”指全生命期主軸線上不同時(shí)間截面上涉及的業(yè)務(wù)要素、外部環(huán)境等構(gòu)成的要素面。移動(dòng)裝備、通信信號(hào)、工務(wù)工程、牽引供電、運(yùn)輸組織、設(shè)備運(yùn)維、安全保障、客運(yùn)服務(wù)、外部環(huán)境等業(yè)務(wù)要素構(gòu)成了運(yùn)維階段的要素面?！拜S面協(xié)同”即實(shí)現(xiàn)智能高鐵全生命期銜接、全要素協(xié)同，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能高鐵整體效能最優(yōu)。以全生命期為主軸，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用貫穿于智能高速鐵路全資產(chǎn)、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命期的智能化技術(shù)，構(gòu)建基于全生命期的鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理新模式，通過(guò)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域、高鐵全生命期不同階段信息系統(tǒng)的集成融合，推進(jìn)不同階段工作任務(wù)的無(wú)縫銜接；以“高鐵全要素”為“面”，強(qiáng)調(diào)在全生命周期靜態(tài)時(shí)間截面上，基于信息流支撐不同專業(yè)、外部環(huán)境等各類要素的高效互動(dòng)，有效協(xié)同不同專業(yè)、不同領(lǐng)域相關(guān)要素，推動(dòng)資源合理規(guī)劃配置和有序協(xié)同。軸面協(xié)同模數(shù)驅(qū)動(dòng)智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)多專業(yè)協(xié)同以需求為中心與外部互動(dòng)全生命期動(dòng)態(tài)最優(yōu)高鐵系統(tǒng)涵蓋多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)間既獨(dú)立又統(tǒng)一。以BIM和大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)的“模數(shù)驅(qū)動(dòng)”，可以依據(jù)專業(yè)間的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將模型進(jìn)行集成，通過(guò)模擬仿真等功能輔助不同專業(yè)信息的高效流轉(zhuǎn)和及時(shí)共享。一是要滿足服務(wù)用戶需求，主要包括旅客、其他交通行業(yè)、合作伙伴等，二是要滿足業(yè)務(wù)用戶需求，主要針對(duì)路內(nèi)從事專業(yè)業(yè)務(wù)的主體，從工程建造、設(shè)備設(shè)施、運(yùn)輸組織、安全監(jiān)管等方面滿足相關(guān)專業(yè)用戶需求。智能高速鐵路列車采用新型節(jié)能材料，車體設(shè)計(jì)采用低阻力流線型頭型和車體平順化設(shè)計(jì)，有效降低空氣阻力，進(jìn)而持續(xù)減少運(yùn)行能耗；采用先進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)和能源管理工具，大幅降低運(yùn)行期間的環(huán)境污染，并創(chuàng)新應(yīng)用列車自動(dòng)駕駛技術(shù)，全面降低列車整體運(yùn)行能耗。即通過(guò)“模數(shù)驅(qū)動(dòng)”方式，實(shí)現(xiàn)高鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)全生命期各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、語(yǔ)義定義、信息傳遞等相統(tǒng)一，通過(guò)數(shù)據(jù)無(wú)損傳輸實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，進(jìn)而有效降低管理成本，實(shí)現(xiàn)管理效率大幅提高，推動(dòng)智能高速鐵路全生命周期整體效能最優(yōu)。智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制智能建造的模數(shù)驅(qū)動(dòng)、軸面協(xié)同理論第二節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動(dòng)全生命周期協(xié)同全要素協(xié)同管理在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，融合應(yīng)用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、新一代通信、數(shù)據(jù)處理等手段，及時(shí)獲取高鐵各類設(shè)施設(shè)備、人員及外部環(huán)境的實(shí)時(shí)狀態(tài)，融合設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各階段的BIM模型、各類集成設(shè)施的本構(gòu)模型等，實(shí)現(xiàn)模數(shù)一體的治理、存儲(chǔ)和分析，為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性等提供依據(jù)，推動(dòng)全生命周期整體效能最優(yōu)。智能高鐵全生命周期數(shù)據(jù)管理分為正向無(wú)損傳遞與反向迭代優(yōu)化兩大體系。正向傳遞依托BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)全流程貫通：設(shè)計(jì)階段構(gòu)建多專業(yè)模型，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口向施工階段無(wú)損傳遞，支撐電子工程日志、進(jìn)度管控及質(zhì)量安全防控體系構(gòu)建；施工數(shù)據(jù)同步沉淀至運(yùn)營(yíng)階段，賦能基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)與維護(hù)決策。反向優(yōu)化通過(guò)數(shù)據(jù)閉環(huán)提升全鏈條效能：施工階段將環(huán)境參數(shù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋至設(shè)計(jì)端，優(yōu)化圖紙與工藝標(biāo)準(zhǔn)；運(yùn)營(yíng)階段通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)基線對(duì)比改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，借助信息映射算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)維數(shù)據(jù)逆向指導(dǎo)施工工法優(yōu)化，形成設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)營(yíng)的動(dòng)態(tài)迭代機(jī)制，全面提升工程品質(zhì)并降低全周期成本。智能高鐵全生命周期通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三階段全要素協(xié)同：設(shè)計(jì)階段依托BIM平臺(tái)推動(dòng)多專業(yè)模型協(xié)同，融合線路、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)等要素動(dòng)態(tài)優(yōu)化方案，集成可靠性分析減少施工變更；施工階段以數(shù)字化手段統(tǒng)合人機(jī)料法環(huán)要素，通過(guò)感知技術(shù)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)并修正模型數(shù)據(jù)，結(jié)合可視化BIM深化施工組織，降低返工成本；運(yùn)營(yíng)階段基于模數(shù)一體化標(biāo)準(zhǔn)整合移動(dòng)裝備、工務(wù)工程等多元數(shù)據(jù)，借助動(dòng)態(tài)檢測(cè)與智能診斷實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，精準(zhǔn)制定維修策略。第三節(jié)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能建造關(guān)鍵技術(shù)智能感知類技術(shù)傳輸類技術(shù)存儲(chǔ)類技術(shù)分析類技術(shù)其他相關(guān)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遙感技術(shù)、航空攝影技術(shù)、地面三維激光掃描技術(shù)和定位技術(shù)等空天地一體化通信（有線通信技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)）BIM技術(shù)、GIS技術(shù)等技術(shù)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)3D打印、人工智能、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)在智能建造領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集自動(dòng)化決策支持智能樓宇系統(tǒng)預(yù)測(cè)性維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)將設(shè)備和物品連接到互聯(lián)網(wǎng)，使它們能夠相互通信、收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行智能處理。這一技術(shù)利用嵌入的傳感器和網(wǎng)絡(luò)連接功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，并結(jié)合云計(jì)算和人工智能等技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，從而實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用。在智能建造領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，涵蓋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制、自動(dòng)化決策支持、智能樓宇系統(tǒng)以及預(yù)測(cè)性維護(hù)等多個(gè)方面。遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—物聯(lián)網(wǎng)IoT技術(shù)的發(fā)展歷史智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—遙感技術(shù)遙感是非接觸的、遠(yuǎn)距離的探測(cè)技術(shù)。遙感通過(guò)人造地球衛(wèi)星、航空等平臺(tái)上的遙測(cè)儀器對(duì)地球表面實(shí)施遙測(cè)，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，從宇宙空間或空中對(duì)大范圍地球進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)。遙感獲取數(shù)據(jù)范圍廣，數(shù)據(jù)更新速度快，能夠動(dòng)態(tài)反映地面事物的變化，有助于發(fā)現(xiàn)并動(dòng)態(tài)地跟蹤變化和預(yù)測(cè)趨勢(shì)。遙感影像是地球表面的“相片”，真實(shí)地展現(xiàn)了地球表面物體的形狀、大小、顏色等信息。遙感三十九號(hào)衛(wèi)星

智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—航空攝影傾斜攝影不僅能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取紋理信息，還可通過(guò)先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實(shí)的三維實(shí)景模型。無(wú)人機(jī)和先進(jìn)成像技術(shù)為建筑工地提供了俯視視角，有助于進(jìn)行測(cè)量、繪圖和監(jiān)測(cè)工作進(jìn)展。無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行航拍，獲取高分辨率的航空影像，用于制作數(shù)字地圖、三維模型和監(jiān)測(cè)工地進(jìn)度以及識(shí)別潛在危險(xiǎn)，幫助確保施工安全。同時(shí)可用于建筑結(jié)構(gòu)的巡檢和維護(hù)，快速捕捉問(wèn)題并提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)可以幫助項(xiàng)目管理者更好地了解工地情況，做出實(shí)時(shí)決策。無(wú)人機(jī)航拍施工現(xiàn)場(chǎng)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—地面三維激光掃描技術(shù)地面三維激光掃描技術(shù)，是一種集光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、軟件工程等技術(shù)于一體的新興測(cè)量技術(shù)。通過(guò)三維激光掃描可對(duì)建筑、道路、地下管廊等具體對(duì)象進(jìn)行高精度實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集。激光掃描的工作原理與雷達(dá)非常相近，以激光作為信號(hào)源，由激光發(fā)射器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的樹(shù)木、道路、橋梁和建筑物上引起散射，并由激光雷達(dá)的接收器接收計(jì)算得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，多線束激光不斷地掃描目標(biāo)物，能夠得到大量的激光點(diǎn)，形成包含豐富三維信息的激光點(diǎn)云。手持式三維掃描儀智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—定位技術(shù)定位信息是實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集、三維模型的構(gòu)建和模型與地圖匹配的必要信息。定位信息一般可通過(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）獲取。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是以人造地球衛(wèi)星作為導(dǎo)航臺(tái)的星基無(wú)線導(dǎo)航系統(tǒng)，提供高精度的位置、速度和時(shí)間信息。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段等組成。我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于2020年7月31日正式開(kāi)通，具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度為分米、厘米級(jí)別，車速精度0.2m/s，授時(shí)精度10ns。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)傳輸類技術(shù)—空天地一體化通信空天地一體化通信系統(tǒng)是高速鐵路數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展方向，其具有三大典型特征：統(tǒng)一的空口技術(shù)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和統(tǒng)一的智能管控。統(tǒng)一的空口技術(shù)是指衛(wèi)星通信、空間通信和地面通信采用同一框架下的空口傳輸技術(shù)，終端可實(shí)現(xiàn)極簡(jiǎn)極智接入；統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是指在統(tǒng)一的邏輯架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)框架下將衛(wèi)星通信、空間通信和地面通信進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)功能可柔性分割和智能重構(gòu)，適應(yīng)衛(wèi)星載荷資源有限和業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)；統(tǒng)一的智能管控是指通過(guò)對(duì)系統(tǒng)資源等進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全局優(yōu)化和資源集約。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲(chǔ)類技術(shù)—BIMBIM是一種數(shù)字化建模技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)建、管理和共享建筑設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期的集成管理。BIM以三維數(shù)字模型為核心，包括建筑的幾何形狀、構(gòu)件屬性、材料信息等，同時(shí)涵蓋時(shí)間、成本、施工序列等多維信息。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲(chǔ)類技術(shù)—BIMBIM技術(shù)的特點(diǎn)一體化可視化參數(shù)化仿真性信息完備性協(xié)調(diào)性優(yōu)化性可出圖性基于BIM技術(shù)的工程管理能夠?qū)崿F(xiàn)各階段、各參與方、各專業(yè)之間的協(xié)同工作BIM的可視化不僅指將線條式的二維圖紙以三維立體圖形的形式進(jìn)行展示，還可以同構(gòu)件之間形成可視的互動(dòng)和反饋BIM的參數(shù)化是指將工程構(gòu)件和設(shè)備的屬性信息以參數(shù)化的形式在模型中進(jìn)行標(biāo)定，以實(shí)現(xiàn)模型信息的展示以及模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析仿真不僅針對(duì)建筑物的數(shù)字化設(shè)計(jì)模型，還涉及施工方案以及建筑物性能等全生命期內(nèi)建造過(guò)程的模擬分析BIM的協(xié)調(diào)覆蓋項(xiàng)目各參與方、各階段和各專業(yè)，以及進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等各管理要素基于BIM的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全生命期管理過(guò)程即為整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量、成本和安全等管理要素的優(yōu)化過(guò)程借助BIM不僅可以輸出平、立、剖等詳圖，還可以通過(guò)建筑物的可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬和優(yōu)化輸出一系列效果圖、流程圖、說(shuō)明圖、表單、報(bào)告、方案等BIM模型中包含的信息是多維的，涵蓋了建筑物的各個(gè)方面，包括幾何、空間關(guān)系、材料、設(shè)備、施工信息等。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲(chǔ)類技術(shù)—GISGIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。GIS系統(tǒng)分為4個(gè)基本組成部分：（1）計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。這是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其中，硬件主要包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備（掃描儀、數(shù)字化儀）、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備（繪圖儀）、數(shù)據(jù)貯存和處理設(shè)備。（2）計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。指GIS運(yùn)行所必需的各種程序，按功能分：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)輸出與表示模塊、用戶接口模塊。（3）地理空間數(shù)據(jù)。包括幾何坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系、非幾何屬性三種互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)類型（圖3-20）。（4）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)管理和使用人員。專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲(chǔ)類技術(shù)—GISGIS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)包括：（1）具有獨(dú)特的空間分析能力。對(duì)空間信息進(jìn)行各種復(fù)雜的空間運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)多元地理信息的疊加分析，以及圖形與屬性的雙向查詢，幫助人們了解空間實(shí)體的空間分布特征和空間關(guān)系。（2）可支持多樣化信息。遙感、測(cè)量、地圖、GPS、文字報(bào)告都可以為GIS提供數(shù)據(jù)，不僅能使用常規(guī)信息系統(tǒng)采用的屬性數(shù)據(jù)，更重要的是可以采用空間數(shù)據(jù)。（3）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。由于能同時(shí)使用、綜合分析屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，因此能為具有空間查詢、分析功能要求的領(lǐng)域所采用，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。（4）直觀、形象的工作方式。GIS能直觀地反映處理對(duì)象的空間分布和特征，相對(duì)于其他信息系統(tǒng)具有非常直觀、形象的工作方式。（5）信息使用速度快。一方面與遙感、全球定位系統(tǒng)結(jié)合和集成，可以實(shí)時(shí)利用信息；同時(shí)，由于具有很強(qiáng)的信息檢索和綜合能力，大幅縮短了管理和決策周期。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)分析類技術(shù)—大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)指的是大小超出常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)工