高速铁路技术

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2025年12月30 00:00

数智时代铁路勘察设计高质量发展转型新实践

谢毅,徐骏 — 2025年12月30 00:00

数智时代背景下,铁路勘察设计正逐步向精细化、数智化方向转型。然而,传统勘察设计方法存在技术相对单一、专业软件间协同不足、工具数据割裂等问题,难以融合多技术优势,制约了勘察设计水平的系统提升。为此,本文从数字筑基和智能攻坚两个维度出发,聚焦当前铁路勘察设计领域中三类典型的技术协同问题,即BIM+GIS数据融合、模数一体数字化交付和空天地一体化智能勘察设计,阐释铁路勘察设计高质量发展转型的新路径。结合成渝中线高速铁路工程案例,验证了上述技术方法在提升效率、控制精度、节约成本等方面取得的显著成效。最后,提出进一步推进铁路勘察设计数据融合标准化、高精度感知、专用AI算法研发、极端场景适配等研究方向。研究成果为铁路勘察设计行业从“规模扩张”向“高质量发展”转型提供了可复制的技术方案与实践参考,有助于推动铁路工程向智能、高效、绿色方向迈进。

基于数据驱动的铁路编组站驼峰推峰速度建模研究

2025年12月30 00:00

为实现铁路编组站驼峰解体提钩机器人与推峰车列的协同共速,需根据车列编组和钩计划,为每一钩溜放作业提前规划推峰策略。本文围绕提钩机器人作业中的关键参数——推峰速度的建模与预测,提出一种融合数据驱动与残差修正机制的建模方案。首先,基于江村站实测数据,开展推峰速度与车组参数(辆数、重量、测长)之间的皮尔逊相关性分析与共线性诊断,识别并筛选影响推峰速度的关键因素; 在此基础上,构建多元线性回归模型对推峰速度进行初步预测; 随后引入随机森林回归算法对原模型残差进行非线性拟合,实现误差修正与动态补偿,从而提升预测精度与泛化能力; 进一步引入XGBoost模型进行对比分析,评估不同算法的表现差异。结果表明,“线性回归+随机森林修正”方法在测试集上显著优于原始线性模型和XGBoost模型,其决定系数(R2)提升至0.862 9,MAPE 降低至6.15%,NRMSE降低至0.096 2。研究结果验证了该方法的有效性与工程适用性,在机器人自动提钩场景下为待解车列预先制定推峰策略提供推峰速度预案支持。

新塘站实景三维数据采集及结构化建模应用

2025年12月30 00:00

在铁路基础设施数字化建模领域,建筑实体的三维信息化呈现面临多源数据整合困难、几何特征不完整、约束条件不足以及海量数据处理等技术挑战。本文以新塘铁路站房及线路的主体结构数字化重构为研究对象,提出一种融合无人机倾斜摄影技术与地面激光扫描技术的精细化三维建模方法。该方法通过深度融合光学影像数据与激光点云数据,实现真实场景的三维数字化表达; 同时整合多种来源的点云数据,完成虚拟场景的三维模型构建,最终形成具有高空间精度、完整属性信息以及高保真表面特征的三维数字化成果。

设计参数驱动的铁路隧道工程自动建模与编码方法

2025年12月30 00:00

针对西部铁路隧道工程中地形复杂、施工安全管理难度大以及三维模型与属性信息难以有效集成的问题,本文提出了一种设计参数驱动的铁路隧道工程自动建模与编码方法。首先,通过隧道构件级分解,提取设计图纸中的关键几何参数,构建参数化模板,实现洞门、正洞、辅助通道及边仰坡等隧道构件的自动建模,并结合地形信息进行无缝装配。随后,设计并实现基于EBS体系的隧道构件编码方案,将施工进度、安全、质量等属性信息与构件一一挂接,实现三维模型与管理数据的联动查询与可视化分析。结果表明,该方法能够高效生成符合设计意图的隧道三维模型,支持构件级信息查询与进度可视化,为铁路隧道工程的数字孪生建设与智慧管理提供了技术基础和数据支撑。

复杂山区铁路智能选线方案评价方法研究及软件开发

罗圆,张可军,寇峻瑜 — 2025年12月30 00:00

在地质灾害广泛发育的复杂山区,如何快速筛选出科学合理的铁路线路,是智能选线亟待突破的技术瓶颈,但目前仍缺乏区域地质灾害危险性定量评估和线路方案定量评价的系统性方法。本文引入风险分析与系统工程理论,在宏观尺度上构建区域地质灾害危险性评估指标体系、指标分级标准及快速评估模型,并在传统线路方案评价指标中加入区域地质灾害危险性量化指标,进而构建智能选线方案综合评价指标体系,建立方案综合评价模型。最终,研发完成智能选线方案评价系统。本研究可进一步推动铁路智能选线向实用化阶段演进。

基于国产图形引擎的铁路路基支挡工程BIM设计程序开发

2025年12月30 00:00

在面临工业软件使用受限风险的背景下,为解决基础设施数据安全等问题,基于国产BIMBase图形引擎,采用C++语言进行二次开发,构建了一套适用于铁路路基支挡工程的BIM设计程序。该程序以三维交互式操作、对话框窗口输入及Excel表格为信息传递媒介,通过数据结构模块、参数化组件模块与节点交互式设计模块,对程序内部架构进行合理组织,实现了单个支挡结构的交互式建模以及成段落支挡结构的批量BIM设计。结果表明,在保证模型精度的前提下,基于国产图形引擎的BIM设计程序可有效减小文件体积,提高模型操作流畅度和建模效率,具备良好的国产化替代能力。

基于工程独立坐标的多源实景三维模型融合处理方法研究

胥海燕李伟严小宇林春峰 — 2025年12月30 00:00

针对倾斜摄影模型与传统数字高程模型(Digital Elevation Models, DEM)/数字正射影像(Digital Orthophoto Maps, DOM)在工程独立坐标系下的融合瓶颈,本文提出一种基于层级瓦片格网的多源实景三维模型融合技术方案。具体实施步骤如下:首先基于工程独立坐标范围构建地形瓦片金字塔结构,建立DEM/DOM数据的四叉树瓦片格网并生成三维层级地形; 其次对倾斜摄影数据实施逐顶点坐标转换至工程坐标系; 最后通过凹包分析、顶点筛选及三角网生长算法实现多源数据的几何与纹理融合。结果表明,该方法在保持倾斜模型原始精度的前提下,融合效率较传统方法实现显著提升,有效解决了多源实景三维模型在工程坐标系下的连续三角网构建难题。研究成果已成功应用于铁路工程实景三维应用系统,为铁路数字孪生三维地理场景的构建提供了关键技术支撑。

铁路IFC实体结构化解析与层级化JSON生成方法

张吉松,张嘉文 — 2025年12月30 00:00

针对铁路IFC文件跨平台轻量化格式转换问题,提出一种规则引擎驱动的递归解析与动态绑定方法。首先,通过构建几何-语义-拓扑三级层次映射机制,深入解析IFC4x3标准扩展的铁路专用实体(如IfcAlignment、IfcRail)。然后,设计基于规则引擎的递归解析算法,实现对IFC文件的逐层拆解,并将其元素精准映射为树形JSON节点。最终,开发相应的Python转换工具进行验证。结果表明,该方法通过动态绑定铁路专用IfcEntity与JSON Schema,能够自动生成保留实体-关系-属性的层级化JSON结构。研究成果为提高铁路 BIM 模型的轻量化与互操作性提供了一种新方法。

融合BIM技术的成渝中线高速铁路智能建造2.0创新实践

2025年12月30 00:00

根据智能高铁2.0的要求,在智能建造板块开展勘察设计、工程施工、建设管理等领域智能化应用,以BIM技术为核心,构建了融合BIM技术的成渝中线智能建造2.0的工作思路和数据体系,系统梳理成渝中线智能建造2.0实施过程中的创新和应用成效。研究结果表明,通过BIM技术与新一代信息技术的深度融合,显著提升成渝中线高速铁路智能勘察设计水平,实现工程施工提质增效,初步构建了一套基于BIM+GIS的智能化建设管理体系。研究成果不仅可以助推中国高速铁路智能建造的创新发展,还可为后续高速铁路的智能建造提供创新范式,推动中国高速铁路持续领跑。

基于HHM-RFRM的高速铁路运营安全风险分析

詹敬 — 2025年12月30 00:00

高速铁路是多专业协同、综合性强的机电一体化复杂系统,其运营安全对各系统技术性能提出了极高要求,即使是细微风险都有可能诱发极其严重的行车事故。在对高速铁路运营特性及情景开展分析的基础上,从人员、设备、环境、管理4个维度对高速铁路运营过程展开多维度、深层次的风险因素辨识,通过等级全息建模(Hierarchical Holographic Modeling,HHM),构建了高速铁路运营安全风险识别的HHM框架。运用风险过滤、评级与管理(Risk Filtering,Ranking and Management,RFRM)方法,结合贝叶斯网络模型,对高速铁路运营安全风险进行过滤、评级、多重标准评价及定量评级。最后,以京津城际铁路运营安全风险为例,对本方法进行验证。研究表明,该方法有效克服了传统风险评估方法仅能对单一风险因素的系统影响进行评估的局限性,为高速铁路运营安全风险管理提供了新的思路与方法支撑。

复杂山区铁路地质灾害协同监测预警技术研究

2025年12月30 00:00

近年来地震、暴雨等灾害事件频发,大大加剧了复杂山区铁路沿线地质灾害风险,给西部铁路建设、运营工作带来了巨大挑战。由于铁路地域跨度大、沿线地灾分布广、应急抢修难度高,常规监测手段面临安装困难、适应性差等诸多局限,如何实现铁路沿线地质灾害精准识别、多源感知和准确预警成为亟待解决的难题。结合铁路防灾减灾、智能运维的重大需求,研发了高精度三维形变监测雷达、激光雷达与视频融合异物侵限报警设备等一系列新型地面多源感知装备,并搭建三维可视化大数据综合分析预警平台,形成了复杂山区铁路沿线地质灾害数据获取、识别、多源感知和预警技术体系,研究成果应用于某高原隧道进口高陡边仰坡监测,准确识别坡体施工加固期间扰动变形,为现场施工安全提供了有力保障。该技术作为减灾选线、智能运维的重要组成部分,可推广应用于复杂山区铁路工程建设及运营。

基于SVM的地质雷达检测道床病害智能识别

2025年12月30 00:00

针对碎石道床病害检测中传统方法效率低、偏差大等问题,提出一种基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的地质雷达道床病害智能识别方法。通过提取道床雷达图像中反映病害特征的灰度共生矩阵参数——能量、熵、对比度和相关性,构建病害特征数据库,并采用不同核函数的支持向量机模型,对翻浆冒泥、含水异常和下沉3种典型道床病害进行分类识别。研究表明,该方法能有效实现道床病害的智能识别与分类,其中基于线性核函数的支持向量机模型识别效果最优,其平均识别率、召回率与F-值分别达92.5%、98.4%和91.3%。该方法可为铁路道床病害的智能诊断与早期预警提供技术支持。

铁路工机具上下线智能化清点核查系统研究

2025年12月30 00:00

高速铁路夜间检修是保障列车持续、安全、稳定运行的重要环节。针对当前高速铁路工务运维中人工清点效率低、核查易出错等问题,本文设计并实现了一套铁路工机具上下线智能化自动清点核查系统。系统采用B/S架构,前端基于Vue框架,后端业务服务采用SpringBoot构建,结合MongoDB进行数据管理。在实际应用中,作业人员通过微信小程序采集并上传现场图像; 系统后端调用部署于Flask框架的旋转目标检测模型对工机具进行精准识别,并与计划工单自动比对,实现异常结果提示与核查结果输出。测试结果表明,系统平均响应时间为1.8 s,识别准确率达96%。该系统运行稳定,安全性和兼容性良好,满足实际铁路运维场景下的部署与使用需求。

无人机远程巡检在铁路工程建设安全风险辨识中的应用

2025年12月30 00:00

针对铁路工程建设传统安全风险辨识方法存在效率低、精度差和人工巡检漏判多等弊端,在铁路工程建设安全风险辨识中引入无人机巡检技术,提升风险辨识的全面性和无死角覆盖,增强风险辨识的精准性,实现风险数据的可追溯性,使得铁路安全风险辨识工作转变为智能化的核心管理工具。构建基于无人机技术和AI分析的铁路工程安全巡检体系,研发无人机安全巡检系统,搭载高分辨率可见光相机、红外热像仪及激光雷达等设备进行多源数据采集,结合AI学习算法实现对铁路施工现场作业安全风险的实时监测预警。通过潍宿高速铁路管辖5个标段的实证分析表明,通过无人机技术结合AI分析能够显著提升铁路施工现场安全风险辨识的准确性与实时性,巡检效率较传统人工方式提升8.5倍,风险发现率提升10%。系统通过无人机、云服务平台和指挥中心的协同作用可为铁路工程建设的安全性提供重要保障。

基于5G-R多网协同的数字环铁一体化平台数据归集方案研究

2025年12月30 00:00

本文提出数字环铁一体化平台数据归集方案,旨在解决国家铁道试验中心目前数据管理模式中存在的数据孤岛、一致性薄弱及智能化应用受限等问题。研究针对试验数据管理,设计了以“感知-传输-汇聚-应用”为逻辑的多层次归集架构。该架构通过前端感知设备实时采集数据,经由融合网络实现高效传输,在汇聚层进行标准化与时空整合,构建统一数据资源池,最终支撑上层智能分析与业务应用,从而提升试验数据的综合管理与利用能力。研究结果表明,系统在5G-R专网下实现超视距视频传输端到端时延,符合业务技术要求; TPDS监测数据传输成功率不低于99.95%; 网络异常时可在3 s内完成切换,数据丢失率低于0.1%,体现了良好的实时性、可靠性与鲁棒性。

列车多源测速测距融合方法及测速偏差补偿的实现

汪涛,童志华,张萼辉 — 2025年12月30 00:00

为提高列车测速测距系统的精度与可靠性,本文提出一种基于多源融合的测速测距方法。该方法以扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)为核心,通过李群上的低通滤波器实现 IMU 加速度向轨道坐标系的映射,以抑制重力泄漏误差; 设计观测触发的异步更新结构,适应传感器异步采样与观测缺失; 并在状态空间中引入轮径尺度因子与加速度零偏,实现速度尺度误差的在线估计与补偿。基于含轨道不平顺、打滑/空转、电磁干扰及 GNSS 遮挡的仿真平台进行验证,结果表明该方法在抗轮径偏差与漂移抑制方面优于传统方案,在平均速度270 km/h无距离校正条件下测距漂移为 9 ppm,具备良好的工程应用潜力。

基于数字孪生与多目标规划的高速铁路站房机电设备智能协同控制与能效优化研究

2025年12月30 00:00

在高速铁路站房中,机电设备间存在能量交互,并与外部环境发生复杂的热质交换,由此引发的出入口空气渗透与列车活塞效应,降低了机电设备运行的稳定状态。运行工况的不稳定导致难以获取准确且全面的设备运行数据,进而无法可靠计算控制综合能效比(SEER),且不稳定的运行环境也会干扰机电设备的正常控制逻辑,削弱设备对控制指令的响应精度和执行效果,最终导致控制效果下降。为此,结合某大型高速铁路站房工程,提出基于数字孪生与多目标规划的站房机电设备智能协同控制与能效优化方法。利用数字孪生技术交互处理,构建机电设备智能协同控制模型。选取Modelica作为建模语言实现几何虚实双向映射,并利用其耦合自更新特性计算控制周期,迭代优化模型参数以快速调控制层级; 更新设备容量配置后,基于双层规划模型,以年控制成本为目标,热负荷功率不超过投资成本为约束,确定设备负荷关系并调整设备规划量。研究表明,该方法在不同测点能有效执行协同控制指令,控制趋势合理可行,鲁棒性与工程适用性佳; 在节能与高峰模式下,控制负荷曲线与预设拟合度高,协同控制效果可靠; 应用该技术后,高速铁路站房机电设备控制综合能效比(SEER)从2.8提升至4.5,达到三级能效要求。

基于大模型与RAG技术的铁路智能旅服问答系统构建研究

张中华,胡金先,刘宇哲 — 2025年12月30 00:00

随着铁路旅客服务需求的持续增长,传统信息查询系统因理解能力有限、上下文感知不足等问题,难以满足乘客与调度人员对高效、准确信息服务的需求。针对这一问题,提出一种融合大语言模型(Large Language Models, LLMs)与检索增强生成(Retrieval-Augmented Generation, RAG)技术的智能问答系统,专注于铁路旅客服务场景下的信息问答任务。该系统通过RAG机制融合语义检索与语言生成,提升对铁路专业知识的响应能力和答案准确性,同时构建了覆盖行业规则和乘客服务内容的知识库。基于500条真实问题设计实验,对比关键词匹配与无检索生成方法。结果表明,本系统在500条真实问题测试中取得了91.2%的回答准确率,较关键词检索方法提升近19%,较ChatGLM提升约10%; 平均响应时间为3.2 s,用户满意度评分达到4.6/5.0,各项指标均显著优于对比系统,验证了本方法在铁路旅客服务场景中的实用性与推广价值。

铁路旅客车站基于长短期记忆模型的暖通空调节能控制效能测算

2025年12月30 00:00

当前,铁路旅客车站的暖通空调系统仍然大量沿用传统“按季空调”“按季供暖”模式,运行模式简单,缺乏弹性调节,且能耗较大。因此,针对铁路旅客车站暖通空调系统控制粗放的问题,研究提出基于长短期记忆模型的暖通空调节能控制系统设计方法,采集铁路站房空调运行数据,并对节能系统的任务场景适应性和节能效果进行了评估测算。研究表明,结果证明长短期记忆模型在铁路旅客车站暖通空调节能控制任务场景中具备良好的适应性,且在空调季理论节能率可达16.4%,供暖季理论节能率可达17.4%。

基于模糊积分的验检客运组织优化方案评价及车站智能化改进

2025年12月30 00:00

伴随中国铁路的快速发展与客流量持续增长,铁路车站作为旅客乘车出行中的重要服务场所,其客运组织模式对旅客出行体验具有重要影响。为评估“验检合一”客运组织优化方案的实施效果,本文采用模糊积分评价模型,通过构建验检客运组织优化方案评价体系,利用模糊积分对优化方案实施前后的流线规划、运营效果、旅客体验、车站管理等多个因素进行综合评价。研究结果表明,相比于“验检分离”的传统模式,“验检合一”优化方案更适合现阶段铁路车站的客运组织。在此基础上,本文结合现场实际经验,提出智能化改进建议,为铁路车站进一步完善“验检合一”模式提供了理论支持和实践指导。

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目录

数智时代铁路勘察设计高质量发展转型新实践

基于数据驱动的铁路编组站驼峰推峰速度建模研究

新塘站实景三维数据采集及结构化建模应用

设计参数驱动的铁路隧道工程自动建模与编码方法

复杂山区铁路智能选线方案评价方法研究及软件开发

基于国产图形引擎的铁路路基支挡工程BIM设计程序开发

基于工程独立坐标的多源实景三维模型融合处理方法研究

铁路IFC实体结构化解析与层级化JSON生成方法

融合BIM技术的成渝中线高速铁路智能建造2.0创新实践

基于HHM-RFRM的高速铁路运营安全风险分析

复杂山区铁路地质灾害协同监测预警技术研究

基于SVM的地质雷达检测道床病害智能识别

铁路工机具上下线智能化清点核查系统研究

无人机远程巡检在铁路工程建设安全风险辨识中的应用

基于5G-R多网协同的数字环铁一体化平台数据归集方案研究

列车多源测速测距融合方法及测速偏差补偿的实现

基于数字孪生与多目标规划的高速铁路站房机电设备智能协同控制与能效优化研究

基于大模型与RAG技术的铁路智能旅服问答系统构建研究

铁路旅客车站基于长短期记忆模型的暖通空调节能控制效能测算

基于模糊积分的验检客运组织优化方案评价及车站智能化改进