智能高速鐵路概論 課件 第二章 智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法

第二章智能高速鐵路

復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法第二章智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法目錄/Contents01智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征02智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法03智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)2024/5/10智能高速鐵路概論21智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10智能高速鐵路概論3廣泛應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(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，實現(xiàn)高速鐵路移動裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境間信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，實現(xiàn)全生命周期一體化管理的新一代高速鐵路系統(tǒng)。全面感知泛在互聯(lián)融合處理主動學(xué)習(xí)科學(xué)決策更加安全可靠更加溫馨舒適更加節(jié)能環(huán)保更加經(jīng)濟(jì)高效更加方便快捷2.1.1

智能高速鐵路定義與內(nèi)涵1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10智能高速鐵路概論42.1.1

智能高速鐵路定義與內(nèi)涵

智能高速鐵路具有貫穿全生命周期的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動學(xué)習(xí)、科學(xué)決策等特征：全面感知通過構(gòu)建具備多維感知、廣泛覆蓋的傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等，實現(xiàn)對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、外部環(huán)境、氣候變化、旅客行為等多維要素進(jìn)行全面透徹的信息感知，為高速鐵路設(shè)計、施工和運營管理等提供信息支撐。泛在互聯(lián)依托有線通信、無線通信、衛(wèi)星通信等技術(shù)，實現(xiàn)高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、外部環(huán)境等多類信息間廣泛、深度、安全的信息交互與共享，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)路網(wǎng)、車站、列車、人員、環(huán)境等對象的全時全域連接，為數(shù)據(jù)融合處理提供基礎(chǔ)。融合處理充分利用不同時間、空間的多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)海量多模態(tài)數(shù)據(jù)的高效融合與智能處理，并與氣象、地震以及其他交通方式等實現(xiàn)信息融合應(yīng)用，并開展跨專業(yè)、跨行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析，為綜合決策提供科學(xué)依據(jù)。科學(xué)決策基于大數(shù)據(jù)分析、知識推理等方法，通過對全生命周期海量異構(gòu)信息的挖掘提煉、計算分析、推理預(yù)測等形成最優(yōu)的決策信息。為建設(shè)期提供進(jìn)度優(yōu)化、質(zhì)量管控、安全預(yù)警等決策支持，為運營期提供精準(zhǔn)預(yù)測、經(jīng)營管理、調(diào)度指揮等決策支持。主動學(xué)習(xí)具有主動適應(yīng)環(huán)境和不斷根據(jù)數(shù)據(jù)、信息等進(jìn)行動態(tài)學(xué)習(xí)演進(jìn)的能力，可實時感知外部環(huán)境狀態(tài)選擇最優(yōu)行為策略，不斷自我迭代、完善、優(yōu)化和更新。1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10智能高速鐵路概論52.1.1

智能高速鐵路定義與內(nèi)涵智能高速鐵路將實現(xiàn)更加安全可靠、更加經(jīng)濟(jì)高效、更加溫馨舒適、更加方便快捷、更加節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)。更加安全可靠01更加經(jīng)濟(jì)高效02更加溫馨舒適03更加方便快捷04更加節(jié)能環(huán)保05通過對高速鐵路固定設(shè)施、移動裝備、運輸過程、外部環(huán)境、人員等的狀態(tài)感知，實現(xiàn)各類風(fēng)險隱患、事故故障等的預(yù)測、預(yù)警，構(gòu)建主動感知和超前防范機制，整體提升高速鐵路建設(shè)和運營安全保障能力。通過對高速鐵路運輸組織的智能優(yōu)化，提高運輸效率和效益；通過高速鐵路設(shè)備設(shè)施全生命周期管理，實現(xiàn)“計劃修”向“狀態(tài)修”轉(zhuǎn)變，降低養(yǎng)護(hù)維修成本；通過精益化經(jīng)營管理提高高速鐵路經(jīng)營效益。通過在車站、動車組等采用舒適化人性化設(shè)計，為旅客提供全方位、全過程出行服務(wù)，滿足旅客多樣性和個性化服務(wù)要求，提升旅客出行體驗。通過運輸模式創(chuàng)新和業(yè)務(wù)流程再造，為旅客提供門到門的一站式出行服務(wù)，實現(xiàn)出行信息透明化、出行服務(wù)多樣化、出行體驗便捷化。優(yōu)化動車組動力結(jié)構(gòu)和列車運行控制方式，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)用電在線監(jiān)測、智能分析和節(jié)能控制，降低高速鐵路能源消耗。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能，降低環(huán)境污染和噪聲污染，促進(jìn)高速鐵路綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10智能高速鐵路概論62.1.2智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)特征簡單系統(tǒng)大型系統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)復(fù)雜巨系統(tǒng)直接分析系統(tǒng)的各項功能從子系統(tǒng)間作用出發(fā)直接綜合成全系統(tǒng)的運動演化功能，可采用計算機輔助計算。統(tǒng)計學(xué)方法耗散結(jié)構(gòu)理論協(xié)同理論…..CPS系統(tǒng)動力學(xué)基于Agent的建模方法…..子系統(tǒng)數(shù)量少子系統(tǒng)間關(guān)系簡單子系統(tǒng)數(shù)量較多子系統(tǒng)間關(guān)系簡單子系統(tǒng)數(shù)量非常多子系統(tǒng)間關(guān)系較多子系統(tǒng)數(shù)量和種類非常多子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨著系統(tǒng)運動有變化子系統(tǒng)間通訊復(fù)雜且知識表示不同特點研究方法1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10智能高速鐵路概論72.1.2智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)特征

智能高速鐵路是技術(shù)要素、經(jīng)濟(jì)要素、管理要素、社會要素等多種要素的集成，涉及設(shè)計、施工、運營等全生命周期內(nèi)多環(huán)節(jié)、多要素的協(xié)同控制和管理，各環(huán)節(jié)、各要素、各工序分別以系統(tǒng)方式交互運行。智能高速鐵路復(fù)雜系統(tǒng)特征復(fù)雜性高風(fēng)險性用戶需求復(fù)雜、技術(shù)復(fù)雜、研制過程復(fù)雜、試驗驗證復(fù)雜高技術(shù)風(fēng)險：系統(tǒng)可靠性和安全性要求高高管理風(fēng)險：研制周期長、涉及單位多多層次性研制周期長，子系統(tǒng)數(shù)量巨大管理層級涵蓋總部、路局、站段、車間等多個層級工作鏈條長，參與人員多包含“人、車、路、網(wǎng)、環(huán)”多要素，涉及多個專業(yè)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和要素關(guān)系極為復(fù)雜非線性系統(tǒng)的整體行為或特性不等于其內(nèi)部元素或子系統(tǒng)的行為或特性的線性疊加涌現(xiàn)性各組成子系統(tǒng)經(jīng)過一定時間的相互作用之后，在整體上演化出單個系統(tǒng)中不存在的若干功能和特性內(nèi)外部多學(xué)科、多專業(yè)協(xié)作廣泛1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/102.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法

復(fù)雜巨系統(tǒng)相關(guān)理論的研究伴隨著復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展而同步發(fā)展。復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展大致可分為三個階段。第一階段第二階段第三階段貝塔朗菲創(chuàng)立一般系統(tǒng)論開始，期間產(chǎn)生了一般系統(tǒng)論、控制論和人工智能20世紀(jì)40年代產(chǎn)生了耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論、災(zāi)變理論、混沌理論、分形理論和細(xì)胞自動機理論等20世紀(jì)60至70年代的研究演化階段復(fù)雜性科學(xué)研究不再分門別類地進(jìn)行，而是打破了以前的學(xué)科界限進(jìn)行綜合研究，并將研究復(fù)雜系統(tǒng)的學(xué)科稱為復(fù)雜性科學(xué)20世紀(jì)80年代1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/10

中國最早重視復(fù)雜性科學(xué)研究的是錢學(xué)森先生，他提出了開放復(fù)雜巨系統(tǒng)（OCGS）理論，開創(chuàng)了中國復(fù)雜性研究之先河。智能高速鐵路概論92.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法復(fù)雜巨系統(tǒng)的研究主要圍繞一般性質(zhì)和共性行為規(guī)律、系統(tǒng)動力學(xué)建模與系統(tǒng)仿真、面向具體應(yīng)用的復(fù)雜巨系統(tǒng)等三個層面開展。目前形成的主要理論和方法包括系統(tǒng)論、控制論和信息論等傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動方法、模型驅(qū)動方法等新興理論和方法。1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/102.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法（1）傳統(tǒng)的基礎(chǔ)理論——系統(tǒng)論、控制論和信息論

系統(tǒng)是一個有機整體，不是各要素的機械組合或簡單相加，系統(tǒng)通過整體作用支配和控制各個要素；系統(tǒng)中各要素不是孤立存在的；系統(tǒng)是不斷動態(tài)發(fā)展和變化的，內(nèi)部各要素之間、要素與整體之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間都存在著動態(tài)的相互作用和聯(lián)系。美國科學(xué)家貝塔朗菲系統(tǒng)論于1937年由美國科學(xué)家貝塔朗菲提出美國數(shù)學(xué)家和電氣工程學(xué)家維納控制反饋原理與反饋方法、可能性空間與可控原理、目的行為相似原理與功能模擬、輸入輸出原理與黑箱方法?？刂普撎峁┝藢?fù)雜的管理對象進(jìn)行系統(tǒng)集成化調(diào)節(jié)與控制的工具?？刂普摯蚱屏俗匀豢茖W(xué)與社會科學(xué)、工程技術(shù)與生物技術(shù)的界限，并在20世紀(jì)60年代后廣泛用于管理科學(xué)。

控制論于20世紀(jì)40年代由美國數(shù)學(xué)家和電氣工程學(xué)家維納提出信息論之父香農(nóng)信息論是控制論的基礎(chǔ)，通過信息技術(shù)手段對系統(tǒng)中人流、物流、財流、能量流和信息流等進(jìn)行系統(tǒng)管理。信息論的主要思想包括三個觀點，一是以信息為基礎(chǔ)，把系統(tǒng)有目的的運動抽象為一個信息變換過程；二是直接從整體出發(fā)，用聯(lián)系、轉(zhuǎn)化的觀點綜合研究系統(tǒng)的信息過程；三是對抽象出來的信息做定性與定量分析。信息論與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及計算機技術(shù)，為系統(tǒng)集成控制提供了重要手段。信息論于20世紀(jì)40年代由美國學(xué)者香農(nóng)提出1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/102.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法（2）新興的理論方法——數(shù)據(jù)驅(qū)動方法、模型驅(qū)動方法

數(shù)據(jù)驅(qū)動是基于啟發(fā)式規(guī)則，通過對數(shù)據(jù)的知識發(fā)現(xiàn)尋找和建立內(nèi)部特征之間的關(guān)系，將發(fā)現(xiàn)的定理或定律運用到業(yè)務(wù)活動中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)效能的正向反饋。數(shù)據(jù)驅(qū)動包括數(shù)據(jù)驅(qū)動思想和數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動思想指利用受控系統(tǒng)的在線和離線數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)的預(yù)報、評價、調(diào)度、監(jiān)控、診斷、決策和優(yōu)化等功能。數(shù)據(jù)驅(qū)動方法以采集的過程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過各種數(shù)據(jù)處理與分析方法（如多元統(tǒng)計方法、聚類分析、頻譜分析、小波分析等）挖掘出數(shù)據(jù)中隱含的信息，從而指導(dǎo)操作生產(chǎn)。數(shù)據(jù)驅(qū)動方法1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/102.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法（2）新興的理論方法——數(shù)據(jù)驅(qū)動方法、模型驅(qū)動方法

模型驅(qū)動（MDA）方法是指使用模型來進(jìn)行系統(tǒng)理解、設(shè)計、約束、開發(fā)、執(zhí)行、維護(hù)和修改的過程?；谀Ｐ偷目刂剖怯孟鄬_的數(shù)學(xué)表達(dá)式對受控目標(biāo)的物理工作特性進(jìn)行描述，通過對受控目標(biāo)的數(shù)學(xué)描述便于對其進(jìn)行相應(yīng)的算法控制。受控目標(biāo)模型的建立可以通過參數(shù)辨識法或根據(jù)受控目標(biāo)所具有的相關(guān)物理參數(shù)結(jié)合目標(biāo)的物理定理推導(dǎo)出來?；谀Ｐ万?qū)動的研究流程圖1智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征第2章2024/5/102.1.3復(fù)雜巨系統(tǒng)的相關(guān)管理理論方法（2）新興的理論方法——數(shù)據(jù)驅(qū)動方法、模型驅(qū)動方法

智能高速鐵路系統(tǒng)是復(fù)雜系統(tǒng)工程技術(shù)、基礎(chǔ)理論、業(yè)務(wù)知識及協(xié)同決策等的集合，需綜合采用定性定量相結(jié)合、模型驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動相結(jié)合的綜合集成方法。單擊此處添加副標(biāo)題內(nèi)容先通過歷史經(jīng)驗、數(shù)據(jù)、知識等構(gòu)建多場景業(yè)務(wù)模型，對高鐵建設(shè)運行的規(guī)律和機理進(jìn)行表征和辨識，再結(jié)合各場景的實際數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行量化分析，由此構(gòu)建智能高鐵復(fù)雜巨系統(tǒng)的管理方法。第二章智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法目錄/Contents01智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征02智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法03智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)2024/5/10智能高速鐵路概論142智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法第2章2.2.1“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)模型架構(gòu)時間維度上，需實現(xiàn)設(shè)計、施工、運營等各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)共享和有效銜接；業(yè)務(wù)維度上，需實現(xiàn)高鐵不同階段涉及的各業(yè)務(wù)要素、外部環(huán)境等的綜合協(xié)調(diào)。2智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法第2章2024/5/102.2.1“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)模型架構(gòu)模數(shù)驅(qū)動：融合表征模型、機理模型和動靜態(tài)數(shù)據(jù)等實現(xiàn)模數(shù)一體，并以模數(shù)一體為核心，驅(qū)動實現(xiàn)智能高鐵設(shè)計、施工、運營等全生命周期的正向無損傳遞和反向迭代優(yōu)化。軸面協(xié)同：以全生命周期為主軸，通過不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域、高鐵全生命周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)的無縫銜接；以“高鐵全要素”為“面”，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，有效協(xié)同不同專業(yè)、不同領(lǐng)域相關(guān)要素，推動資源合理規(guī)劃配置和有序協(xié)同。2智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法第2章2024/5/102.2.2“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計智能高速鐵路系統(tǒng)需要同時保證“面”的協(xié)同優(yōu)化和“軸”的動態(tài)優(yōu)化，系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計應(yīng)包括以下因素：3241多專業(yè)協(xié)同全生命周期動態(tài)最優(yōu)需求為中心與外部環(huán)境互動高鐵系統(tǒng)涵蓋多個專業(yè)，專業(yè)之間進(jìn)行信息互通和協(xié)同操作滿足服務(wù)用戶需求；滿足業(yè)務(wù)用戶需求列車采用新型節(jié)能材料；采用先進(jìn)制動系統(tǒng)和能源管理工具；應(yīng)用列車自動駕駛技術(shù)通過數(shù)據(jù)無損傳輸實現(xiàn)無縫銜接，進(jìn)而有效降低管理成本，實現(xiàn)管理效率大幅提高2智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法第2章2024/5/102.2.3“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)運行機制模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動（1）模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動（2）全生命周期協(xié)同正向無損傳遞反向迭代優(yōu)化（3）全要素協(xié)同管理設(shè)計到施工設(shè)計、施工到運營施工對設(shè)計的反饋優(yōu)化運營對設(shè)計的反饋優(yōu)化運營對施工的反饋優(yōu)化設(shè)計階段全要素協(xié)同施工階段全要素協(xié)同運營階段全要素協(xié)同系統(tǒng)運行機制以全生命周期協(xié)同和不同時間截面的全要素協(xié)同管理作為優(yōu)化目標(biāo)，以模型數(shù)據(jù)一體化作為驅(qū)動要素。第二章智能高速鐵路復(fù)雜巨系統(tǒng)管理方法目錄/Contents01智能高速鐵路定義、內(nèi)涵及特征02智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法03智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)2024/5/10智能高速鐵路概論192智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”管理方法第2章2024/5/102.2.3“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)運行機制模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)運行機制示例3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵

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)，實現(xiàn)同一業(yè)務(wù)對象的表征模型、機理模型和動靜態(tài)信息的編織和聚合。模數(shù)一體化的核心是實現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)一體化、存儲一體化、應(yīng)用一體化和傳遞一體化，關(guān)鍵是實現(xiàn)同一實體的表征模型、機理模型和海量數(shù)據(jù)的有機融合。3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵

表征模型指基于BIM、3D建模等技術(shù)構(gòu)建的鐵路站場、軌道、路基、隧道、橋梁等各類業(yè)務(wù)實體的可視化信息模型。幾何信息非幾何信息主要指一些外形描述、長寬高等具體信息以及幾何關(guān)系信息，通過這些描述來確定模型的基本形態(tài)。主要由特性層、級別層和類別層等構(gòu)成。表征模型一、模數(shù)一體化概念模型3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵模型空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件鐵路站場模型鐵路樞紐、鐵路車站、鐵路站臺鐵路信號設(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、機械設(shè)備構(gòu)件、站臺墻構(gòu)件、平過道構(gòu)件等鐵路軌道模型軌道、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)器等鐵路路基模型路基本體、邊坡防護(hù)、支擋結(jié)構(gòu)、地基處理、過渡段路基支擋結(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、過渡段構(gòu)件單元等鐵路隧道數(shù)據(jù)模型隧道、隧道組成超前支護(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、找平層、結(jié)構(gòu)保護(hù)層、臨時支護(hù)、護(hù)拱等鐵路橋梁數(shù)據(jù)模型橋梁、橋梁結(jié)構(gòu)組成橋梁構(gòu)件、加勁肋、橋梁板件、梁段、鋸齒塊、支承墊石、橋墩節(jié)段、橋臺節(jié)段、索塔段、斜拉索、主纜、支座、伸縮裝置、防護(hù)墻、框構(gòu)結(jié)構(gòu)、翼墻、涵洞節(jié)段、帽石、蓋梁、預(yù)埋件基礎(chǔ)、避車臺等3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵

機理模型指表達(dá)業(yè)務(wù)實體或?qū)嶓w間作用機理的分析模型。機理模型的描述包含模型名稱、模型分類、模型功能、模型原理、模型歸屬、模型輸入?yún)?shù)、數(shù)據(jù)模型和算法、模型輸出參數(shù)、模型版本、運行環(huán)境、模型應(yīng)用效果等。指涉及因素多、開放且不確定性的復(fù)雜模型，需基于大數(shù)據(jù)范式構(gòu)建多要素高動態(tài)的相關(guān)性、預(yù)測性分析模型等，例如輪軌動力學(xué)模型、弓網(wǎng)耦合分析模型、空氣動力學(xué)模型、開放環(huán)境下荷載分析模型等確定性模型指鐵路基礎(chǔ)設(shè)施和移動裝備建造制造和運營過程中的原理、定理、定律等不確定性模型機理模型一、模數(shù)一體化概念模型3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵動靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括空天地一體化工程勘察數(shù)據(jù)、基于BIM工程設(shè)計數(shù)據(jù)等12智能綜合檢測車、基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測、自然災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警、周界入侵智能監(jiān)測、環(huán)境智能監(jiān)測等數(shù)據(jù)；以及智能客運、智能票務(wù)、智能綜合調(diào)度、智能行車調(diào)度、工電供一體化運維、動車組智能運維等數(shù)據(jù)3主要包括橋梁、隧道、路基、軌道、客站、四電等工程的智能化施工數(shù)據(jù)，以及基于BIM+GIS的工程建設(shè)管理數(shù)據(jù)等設(shè)計階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)施工階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)運營階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一、模數(shù)一體化概念模型3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵二、模數(shù)一體化內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)一體化應(yīng)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)的信息結(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)，實現(xiàn)模數(shù)一體的本體、語義和傳遞的標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)一體化示例

標(biāo)準(zhǔn)一體化

存儲一體化

應(yīng)用一體化

傳遞一體化3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵存儲一體化是在模型和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一體化基礎(chǔ)上，開展模型和數(shù)據(jù)的質(zhì)量治理，并采用模型和數(shù)據(jù)編織技術(shù)、實體主數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)等，實現(xiàn)高鐵數(shù)字孿生模型、機理模型與海量動靜態(tài)大數(shù)據(jù)融合。二、模數(shù)一體化內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)一體化

存儲一體化

傳遞一體化存儲一體化示例

標(biāo)準(zhǔn)一體化

存儲一體化

應(yīng)用一體化

傳遞一體化3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵應(yīng)用一體化是面向智能高鐵整體效能最優(yōu)，基于模型和數(shù)據(jù)一體化實現(xiàn)不同階段全要素的整體協(xié)同應(yīng)用。

標(biāo)準(zhǔn)一體化

存儲一體化

應(yīng)用一體化

傳遞一體化二、模數(shù)一體化內(nèi)涵3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.1模數(shù)一體化概念模型及內(nèi)涵傳遞一體化是面向高鐵設(shè)計、施工、運營全生命周期，以模型和數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，形成閉環(huán)的數(shù)字化傳遞模式。在標(biāo)準(zhǔn)一體化和存儲一體化基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于模型和數(shù)據(jù)的跨階段正向無損傳遞、高效協(xié)同，以及反向的迭代反饋優(yōu)化。

標(biāo)準(zhǔn)一體化

存儲一體化

應(yīng)用一體化傳遞一體化二、模數(shù)一體化內(nèi)涵3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.2模數(shù)一體化平臺架構(gòu)模數(shù)一體化平臺實現(xiàn)單體、構(gòu)件、系統(tǒng)、體系等不同顆粒度實體的模數(shù)映射與聚合3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.2模數(shù)一體化平臺架構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚層模數(shù)存儲層、模數(shù)聚合層、軸面協(xié)同應(yīng)用層模數(shù)聚合層3智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.3模數(shù)一體化關(guān)鍵技術(shù)123模數(shù)一體的信息抽取與封裝技術(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與協(xié)同互控技術(shù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與編織技術(shù)1233智能高速鐵路“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)第2章2024/5/102.3.3模數(shù)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)1在明確鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中業(yè)務(wù)流程及執(zhí)行