基于BIM+GIS的京张高速铁路空地一体“数字孪生”智能化运维技术研究

1、设备设施基本信息管理文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

基本信息管理功能运用BIM技术规范化组织和整理京张高速铁路的设备设施基本信息，运维人员可快速掌握设备型号、规格、生产厂家、所在位置、运行状态、维修记录等信息，实现京张高速铁路基本信息的有效查询和管理并提供完整、准确的生命周期信息。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

2、设备设施运行监控文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

设备运行监控功能采用标准网络管理协议、物联网技术和标准化接口实时获取设备设施信息及状态，对设备运行进行实时监测，根据京张高速铁路设备设施的多元化应用场景，实现安全风险智能预警、灾害监测与调度系统、综合视频系统的互联互通。利用北斗精准定位和GIS高精度铁路地图精确匹配，实时准确监控和记录运维人员位置及动车组列车运行态势，有效提升人员安全和故障处置效率。该功能有助于优化生产组织流程，平衡维修资源，提高应急处置能力，促进专业融合。同时，便于开展设备养护维修及作业过程安全控制，提高天窗综合利用率。京张高速铁路运行监控示意图如图3所示。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

图3 京张高速铁路运行监控示意图文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

3、动车故障预警文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/2227.html

京张高速铁路动车故障预警运用多源异构数据处理、特征提取融合等技术，为动车组故障预测与健康管理(PHM)业务应用及模型构建提供统一规范的数据标准和数据服务；通过动车组新造、运用检修、监测检测等全生命周期多源异构数据汇集，基于动车组PHM系统建设与关联数据分析，实现动车组故障智能分析和超前预警，保障动车组在途运行安全。京张高速铁路动车故障预警示意图如图4所示。

图4 京张高速铁路动车故障预警示意图

4、维修管理

京张高速铁路首次建立了全线三维BIM模型，在工程建设期依托BIM+GIS工程管理平台开展了建设管理和“三站三隧”等精益化的施工应用。由BIM模型承载设计、施工过程、设备资产等数据，交付于运行维护管理，为基础设施全寿命周期管理奠定了基础。京张高速铁路维修技术路线如图5所示。

图5 京张高速铁路维修技术路线

京张高速铁路维修管理功能在统一的三维场景中管理信息、工务、电务、供电设备资产，展现设备位置、周边设施及地形地貌；BIM模型承载设备参数、维修、缺陷、建设等数据，实现运维与建设过程的有机结合；集成高速铁路防灾、检测车、车载报警等信息，可联动调取综合视频，实现跨专业运用；建立了统一的生产计划流程，实现高速铁路设备维护的闭环管理。京张高速铁路BIM模型及维修管理如图6所示。

图6 京张高速铁路BIM模型及维修管理

5、灾害预警与生产管控

京张高速铁路针对沿线风、雨、雪、地震等灾害监测设备多、预警分析时效性强、应急联动分布广等特点，实现安全数据全时汇聚、风险事前预测、危情实时预警等功能，构建灾害预警与生产管控平台。平台利用高速铁路自然灾害监测系统和地震预警系统实时感知灾害、动态控制和信息服务，结合生产管控平台保障京张高速铁路车站所有客运设备设施、系统、人员、作业的安全运转。

6、智能调度分析

京张高速铁路智能调度分析具备列车正晚点状态预警等智能分析，列车开行调整、日常调度计划编制调整、车底运用安排、应急辅助等智能决策的特点，并实现计划命令关联管理、联动推送、调度命令自动解析，联动执行，开行计划实际对比、加开停运分析对比等分析评价的功能。

依照京张高速铁路智能化体系，基于新技术和新架构，以运输综合计划为核心牵引构建智能综合调度管理系统，该系统有利于调度组织过程的数字化贯通、专业化协同以及流程化互控，实现面向客运生产全过程的安全高效可靠的京张高速铁路运输调度管理。结合北京冬奥会旅客出行，实现铁路智能运输、旅客智能出行，提升安全生产和运营管理水平。京张高速铁路智能调度分析功能如图7所示。

图7 京张高速铁路智能调度分析功能

调度8大核心功能面向客运生产全过程管理构建运输综合计划协同管理平台，为横向各专业信息融合和纵向各单位业务贯通提供依托，实现运输计划综合编制和一体化闭环管理，支撑京张高速铁路日常调度指挥和应急决策。